減算方式(げんざんほうしき)または減算合成(げんざんごうせい、英: subtractive synthesis)は、倍音を含んだ原音から任意の倍音成分を引くことで新たな音色を作り出す音響合成の方式である。
フーリエの定理によれば、任意の周期関数は正弦波の級数で表せる(フーリエ級数)。これは音楽の分野では任意の音色が基音と倍音で成り立つこととも換言できる。この理論を音響合成に応用すれば、どんな音色もその倍音構成と同様の周波数・位相・振幅の正弦波を加算してゆけば近似できる(加算方式)[1]。また逆に、倍音を豊富に含む原音を用意し、そこから倍音を取り除くことで目的の音色に近似させることもでき、これが減算方式と呼ばれる。減算方式では一般的に、原音には電子的な周期音やノイズが用いられ、「減算」には任意のフィルタ回路が用いられる。
概念的には、物理的な音響モデルであるソース・フィルタモデルの類縁として説明されることもある[2]。ソース・フィルタモデルは音の発生メカニズムを声門など加振源と声道など共鳴器に分けて捉えるモデルであり、それぞれ減算方式での原音とフィルタに相当する。
減算方式は他の音響合成方式と比較すると、新たな倍音成分は作り出せないが、大幅な加工にも音高を維持しやすく[補注 1]、人間にとって結果を想像しやすい特徴を持つ。またフィルタ回路で比較的簡単に実装でき、多様な音源と併用できる。実際上には多くのフィルタ回路はなだらかな特性を持つため、こうしたフィルタ回路の音色の造形能力も同様に大まかなものになる。
目次
1 楽器としての減算方式
2 利用の歴史
3 脚注
3.1 補注
4 参考文献
5 関連項目
楽器としての減算方式)で演奏強いレゾナンス効果のあるシンセベースReBirth RB-338で演奏(ローランド・TB-303のシミュレーション)。後半はディストーション効果オンヴォコーダー
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減算方式を採用する典型的なシンセサイザーに、アナログシンセサイザーがある。アナログシンセサイザーは発振回路で基本波形を生成し、フィルタ回路で倍音成分を削り取り、増幅回路で音量調整して出力する仕組みを持つ。これら発振・フィルタ・増幅の各回路(VCO・VCF・VCA)はエンベロープ・ジェネレータやLFOといった回路からの変調信号によって時変制御されることで、より楽器らしい音色変化を作り出す。
アナログシンセサイザーの発振回路は任意の音高の正弦波、三角波、のこぎり波、矩形波、パルス波、またホワイトノイズのような波形を生成する。こうした波形はベルのような金属音を構成する非整数次倍音[3]を含まないため、複数波形の加算合成やリング変調が併用されることもある[4]。
アナログシンセサイザーによく用いられる波形名称正弦波三角波のこぎり波矩形波パルス波ホワイトノイズ
含む倍音基音のみ奇数次奇・偶数次奇数次奇・偶数次噪音(基音なし)
振幅分布(n次倍音)-1/n21/n1/nsin(πnd)/n, (d=デューティ比)[5]確率的に一様
アナログシンセサイザーのフィルタには、ローパスフィルタやハイパスフィルタ、バンドパスフィルタやノッチフィルタが用いられる。これらフィルタは遮断周波数が可変で、Q値を上げることで遮断周波数付近を任意量共振(レゾナンス)させることができる。