减法合成器的工作原理
使用合成器，可以通过多种方法来创造声音（请参阅其他合成方法）。虽然合成器的型号各不相同，但大多数合成器都遵循减法合成原理，具有相似的基础体系结构和信号流。
根据传说，当人们问米开朗琪罗如何在一块石头上刻出大卫时，他回答：“我只是切掉所有看起来不像大卫的部分”。
本质上，这就是减法合成的工作原理：过滤掉（剪切掉）不想要听到的声音部分。换句话说，减去频谱中的某些部分，包括基础音调和相关联的泛音。
减法合成方法假设将原声乐器大致视为简单的振荡器，生成不同频谱的波形。将信号从振荡器发送到滤波器，这些信号表示乐器主体中与频率相关的损耗和谐振。过滤的（或未过滤的）信号由合成器的放大器部分随时间形成。
通过以与您尝试模拟的乐器的实际操作相似的方式将这些组件结合起来，可以在理论上重现真实乐器独一无二的音色、音调和音量特征。
但是实际上，减法合成器不适用于模拟真实乐器，经过合成的单簧管声欺骗不了任何人，尤其是现在为采样器（如 EXS24 mkII）提供了几千兆字节的音色库。
减法合成器的真正优势在于，它们自身能提供独一无二的声音调板。
所有模拟和虚拟模拟合成器都使用减法合成来生成声音。
振荡器
合成器的音频信号通过振荡器生成。通常您可以从包含不同类型和数量的泛音的多种波形中选取。所选波形的基础音调和泛音之间的电平关系与基本声音颜色或音色相关。
常见合成器波形
下面将讨论最常见的合成器波形的质量。
方波听起来空旷而有木质感，包括多种奇数泛音。创造簧乐器声音、背景音和贝司声音时很有用。也可用于模拟脚鼓、康茄鼓、嗵嗵鼓和其他打击乐器的声音，通常与其他振荡器波形（如噪声）混合。
可以使用脉冲宽度调制 (PWM) 控制来重新调整方波的形状，使波形循环（或脉冲）在多种合成器上的形状更加像方形。波的形状越像方形，听起来就越具谐振效果。使用这种方式调制方波时，方波被称为脉冲波，包括少数泛音。它可用于簧乐器、贝司和铜管乐器的声音。请参阅重新调整波形。
重新调整波形
可以改变基本波形的形状，以生成新的波形。这样会产生不同的音色（或声音颜色），从而扩大可创造的声音范围。
有多种方式来重新调整波形。最显而易见的方法就是改变方波的脉冲宽度，如常见合成器波形中所述。其他波形改变选项包括更改相位角度，移动波形循环的开始点，或只合并多振荡器合成器中的多个波形。
使用这些方法重新塑造波形时，基础音调和其他泛音之间的关系会发生改变，从而会改变频谱和产生的基本声音。
滤波器
减法合成器中的滤波器的目的是去掉从振荡器发送的信号的某些部分（频谱）。过滤后，声音出色的锯齿波将变成不带尖锐高音的平滑而温和的声音。
大多数减法合成器的滤波器部分包括两个主要控制，称为截频频率（通常简称为截止和谐振）。其他滤波器可包括驱动和斜率。大多数合成器的滤波器部分可以通过包络、LFO、键盘或其他控制（如调制轮）来调制。
滤波器类型
有多种滤波器类型。每一种类型都会对频谱的各个部分产生不同的影响：
- 低通滤波器： 低频率可以通过；高频率被削弱。
- 高通滤波器： 高频率可以通过；低频率被削弱。
- 带通滤波器： 只有某频段内的频率可以通过。
- 带阻滤波器： 只有某频段内的频率被削弱。
- 全通滤波器： 频谱中所有频率都可通过，但会修改输出的相位。
截频频率
顾名思义，截频频率（或截止）确定位置截止的位置。较简单的合成器仅提供低通滤波器。因此，如果信号包含从 20 到 4000 Hz 的频率，且截频频率设定为 2500 Hz，会过滤掉高于 2500 Hz 的频率。低通滤波器允许低于截止点 2500 Hz 的频率不受影响地通过。
下图显示锯齿波的概览 (A = 220 Hz)。滤波器打开，且截止设定为其最大值。换句话说，此波形不会被过滤掉。
下图显示滤波器截止的值设定为约 50% 时的锯齿波。此滤波器设置会抑制较高频率，并平滑锯齿波的边缘，使其与正弦波相似。在声音方面，此设置会使声音更加柔和，不那么具有钢管乐器的感觉。
正如您在此示例中所见，使用滤波器去掉频谱中的某些部分会改变波形的形状，从而改变声音的音色。
谐振
谐振控制会加强或抑制截频频率周围的信号。下图显示一个带高谐振设置的 ES1 锯齿波，同时截频频率设定为 660 Hz（60% 左右）
此谐振滤波器设置会产生与截频频率相近的更嘹亮或更刺耳的信号。低于截止点的频率不受影响。
使用滤波器谐振也会在整体上更改基本波形的形状，从而改变音色。
非常高的滤波器谐振设置可以用于滤波器开始自振荡的这样一种极端，会使滤波器生成正弦波。
驱动
驱动在波形进入滤波器时将一定量的增益（输入增益控制）添加到其中，因此造成过度驱动滤波器并使信号失真。这种波形失真会改变声音的音色，使其听起来更刺耳。有关波形失真的更多信息，请参阅重新调整波形。
下图显示未过滤的锯齿波，且驱动设定为 80% 左右。请注意，波循环到达滤波器动态范围的上限和下限。
放大器部分的包络
合成器的放大器模块负责控制随时间变化的信号的电平或音量。
将它放在音乐环境中，考虑当琴弓流畅地在琴弦上拖移时，小提琴的声音缓慢地向上至峰值（或最大）电平，并延长一段时间，直到琴弓从琴弦上离开，然后立即截止。相比之下，用鼓棒敲击小军鼓会产生非常快速的峰值电平，不会有延音部分，且声音转瞬即逝（虽然会有一定的衰减，从峰值电平回落所花的时间）。如您所见，随着时间的改变，这两种声音的特征大相径庭。
合成器通过随时间控制声音电平的不同部分（开始、中间和结束）来模拟这些声音特征。此控制通过一个名为包络发生器的组件来实现。.
起音、衰减、延音和释音 (ADSR) 包络控制
在如下所示的打击乐音调示波图中，电平瞬间上升到其范围的最高处，然后衰减。如果围绕示波图的上半部分画一个框，您就可以将其称为声音的“包络”（一个以时间功能显示的电平图像）。包络发生器具有设定此包络形状的功能。
包络发生器通常具有四个控制，即起音、衰减、延音和释音，通常缩写为 ADSR。
- 起音： 控制最初从零振幅滑到 100%（最大振幅）所花费的时间。
- 衰减： 确定后来从 100% 振幅降到指定的延音电平所花费的时间。
- 延音： 设定按住某个键时生成的稳定振幅电平。
- 释音： 设定释放键时，声音要从延音电平衰减为零振幅所花费的时间。
如果在起音或衰减阶段释放键，则通常会跳过延音阶段。延音电平为零会产生类似钢琴声或打击乐的包络，没有持续稳定的电平，即使按住键时也如此。
调制
缺乏调制，声音听起来就会单调无味。缺少某种类型的声音调制，这些声音听起来也会感觉不自然，合成味道太浓。最显而易见的调制类型就是颤音，弦乐演奏者用它来向乐器的音高中添加动画效果。
要使声音更加有趣，您可以使用多种合成器控制来调制基本的声音参数。
调制发送
许多合成器（包括 ES1、ES2 和 EXS24 mkII 采样器）都具有调制路由器。
您可以使用路由器将一个或多个调制源直接发送到一个或多个调制目标（或者如果您喜欢，也可以直接发送到目的位置）。例如，您可以通过使用调制源来更改调制目标（例如振荡器音高或滤波器截频频率），这些调制源包括：
- 力度调制： 键盘弹奏的影响（力度更大或更轻柔）。
- 调缩放比例： 在键盘上弹奏的位置。
- 使用控制： 这些控制可包括调制轮、带状控制器或连接到键盘的踏板。
- 自动调制： 您可以使用包络发生器或 LFO 来自动调制信号。
ES1 和 ES2 中的调制发送
ES1 和 ES2 提供了一种简单的方法来将控制（调制源）发送到声音引擎的一部分（调制目标）。有关使用调制设备和其他参数的详细信息，请参阅ES1 & Oscillator On/Off”（振荡器开/关）按钮。
您可以在“路由器”部分的左栏或右栏中选择调制目标，在 ES1 中进行调制发送。使用左栏来设定可以通过键盘上的调制轮控制的调制目标的数量。在右栏中选取的目标会动态响应键盘力度。此调制的量或范围通过滑块（“Int via Whl”和“Int via Vel”）中显示的两个箭头确定。上箭头确定调制的最大量，而下箭头确定调制的最小量。
在栏中，ES2 提供十个调制发送。虽然最初看上去有点陌生，但是每个发送栏都与 ES1 中的调制控制非常相似。请注意下图中左边的第一个发送：
调制目标为 Pitch123。振荡器一、二和三的音高（频率参数）将受（调制源 LFO2）影响。
LFO2 为调制源。栏右边的两个箭头表示调制量。要进行更密集的调制，请向上拖移上箭头或向下拖移下箭头，以此来增加调制量的范围。上箭头确定调制的最大量，而下箭头确定调制的最小量。
“通过”控制为 ModWhl。通过键盘的调制轮直接控制调制量（由通道右侧的滑块确定的调制范围）。当调制轮处于最小设置（最底部的值）时，振荡器音高调制的量为最小或关闭（不进行任何调制）。向上移动调制轮时，所有三个振荡器的频率将在滑块确定的范围内直接由 LFO 控制。
常见调制源
本部分概述了您可以在大多数合成器中见到的调制源。
调制控制器
调制源可以（通常）通过执行某项操作（例如在键盘上弹奏一个音符或移动调制轮）来触发。
因此，调制轮、弯音条、脚踏板、键盘和其他输入选项都称为调制控制器，或简称为控制器。
在实际操作中，调制控制器的一个最好示例可能是使用对力度敏感的键盘，设置用于控制滤波器和电平包络。敲击音符的力度越大，声音就会越大越嘹亮。请参阅使用包络进行调制。
使用 LFO 来调制声音
几乎所有合成器中都带有的调制源就是 LFO（低频振荡器）。这种振荡器仅用作调制源，它不会生成任何组成真实合成器声音部分的可听见的信号，因为它的声音低得难以听见。但是，它会通过添加颤音和变频滤波等影响主要信号。
LFO 控制通常具有以下控制：
- 波形： 允许您选取波形类型（最常见的类型是三角波和方波）。对于变频滤波（缓慢变成滤波器截频频率）或模拟救护车警笛声（缓慢变成振荡器频率）时，三角波很有用。对于在两种不同的音高（例如颤音和八度音程）间快速转换，方波很有用。
- 频率/速率： 确定由 LFO 生成的波形循环的速度。设定为较低的值时，会产生非常缓的斜坡，使其很容易制作诸如海浪翻滚的声音（在主振荡器中选取了白色噪声作为波形时）。
- 同步模式： 允许您在自由运行（用户定义的 LFO 速率）或与外部速度源（如主机应用程序）同步之间进行选取。
在某些合成器中，也可以使用包络发生器来控制 LFO。要举例说明此功能的用途，请想象一下在延音的弦乐部分声音中，将一秒左右的颤音加入声音的延音部分。如果可以自动完成此操作，您就可以用双手来弹奏键盘。
在某些合成器中，会包括一个简单的包络发生器来实现此目的。通常，此包络仅包括一个起音参数，或者有时包括衰减或释音选项。这些参数的执行方式与振幅包络参数相同（请参阅放大器部分的包络），但仅限于控制 LFO 调制。
使用包络进行调制
合成器的主包络发生器不仅随时间控制电平，通常还用于在您按下或释放键盘按键时调制其他声音参数。
包络调制最常见的用法是使用键盘力度或键盘比例调制源来控制滤波器截止和谐振参数（请参阅调制发送）。
全局控制
本部分介绍影响合成器整体输出信号的全局控制。
最显而易见的控制就是电平控制，它设定声音的整体音量。有关电平控制的更多信息，请参阅放大器部分的包络。
还包括以下其他按键全局控制：
- 滑音： 用于设定某音符音高向上或向下滑到其他音符音高所花费的时间。此控制对于模拟在音符间滑动，而不是直接移到另一个清晰明显音高的吹奏乐器很有用。
- 弯音/弯音范围： 此控制通常硬连线到键盘上的弯音轮。顾名思义，将轮从其中央位置向上或向下移动会向上或向下弯曲音高（振荡器频率）。弯音/弯音范围参数通常在一个八度音程中有上限和下限，但是通常设定为高低约三个半音。此设置非常适合于模拟某些乐器中出现的小的（或极端的）音高波动，例如使用小号在音符之间移动，或在电吉他独奏时使弦乐弯音。
- 声部： 合成器对可同时生成的音符数量有限制。同时生成的音符称为乐器的复音（字面上的意思是“多个声部”）。声部参数设定在给定时间中可以弹奏的音符数量上限。
- 同音： 用于“叠加”声部（使用比弹奏音符的频率高一个八度音程的听见的同音声部）。因为当您弹奏音符时使用了两个声部，所以同音会造成两种效果：使声音更丰富更饱满，同时会将复音减半。
- 触发模式： 触发模式确定当弹奏的音符数量超出可用的声部数量时，如何处理乐器的复音。触发模式也允许您分配连音模式。实际上，此控制改变合成器响应您弹奏技巧的方式，当您模拟单音乐器（如长笛、单簧管和小号）时，它并不起作用。当您使用触发模式控制时，如果分配给最后一个音符优先级，正在演奏的音符就会被截止，而会演奏另一个音符。
- 最后一个音符优先： 如果正在演奏所有声部时触发新的音符，合成器会结束最先演奏的音符，以释放复音（声部）。处于单音模式时，这是 Logic Pro 合成器默认的触发模式。
- 第一个音符优先： 不会停止较早演奏的音符。在此模式中，当您达到乐器的复音（声部）限制时，您需要停止弹奏音符，以便演奏新的音符。
备注： 在某些合成器中以单音方式演奏时，触发模式参数也允许您为较低（或较高）音高的音符设定优先级。
不同型号的合成器拥有多种其他全局控制，这些控制会对整体声音产生影响。