Аддитивный синтез — техника синтезирования звука, позволяющая воспроизвести определённый тембр путём суммирования синусоидальных волн[1][2].
С точки зрения теории Фурье тембр музыкальных инструментов определяется множеством гармонических и негармонических парциальных волн или обертонов. Каждая парциальная волна является синусоидальной, имеет определённую частоту и амплитуду и затухает с течением времени. Это убывание обеспечивается модуляцией сигнала, определяемой ADSR-огибающей или генератором малой частоты.
Аддитивный синтез напрямую генерирует звук, суммируя результаты множества генераторов синусоидальных волн. Альтернативными подходами к аддитивному синтезу звука является использование обратного быстрого преобразования Фурье.
Звуки, которые мы слышим в повседневной жизни, не характеризуются единственной частотой, а, напротив, являются суммой чистых синусоидальных частот с разными амплитудами. Когда мы слышим эти частоты одновременно, мы можем распознать звук и отличить его от других звуков. Это справедливо как для "немузыкальных" (всплеск воды, шелест листьев и т. д.), так и для "музыкальных" звуков (нота пианино, птичий щебет и т. д.). Данный набор параметров (частоты, их относительные амплитуды и характеристики изменения этих амплитуд во времени) являются составляющими тембра звука. Для точного определения параметров тембра используют анализ Фурье звукового сигнала; полученный при таком анализе набор частот и амплитуд называется рядом Фурье данного звукового сигнала.
В музыке каждая нота имеет так называемую фундаментальную частоту — наименьшую частоту её тембра. Вообще говоря, каждый музыкальный звук имеет в своём составе множество разных частот; тем не менее часто для простоты говорят, что музыкальная нота звучит на фундаментальной частоте (например, "до первой октавы имеет частоту 261,6 Гц")[3]. Все частоты помимо фундаментальной называются обертонами (или гармониками, если эти частоты строго кратны фундаментальной частоте)[4]. Другими словами, фундаментальная частота отвечает за высоту звука, а обертоны определяют его тембр. Обертоны ноты до, сыгранной на фортепиано, будут немного отличаться от обертонов той же ноты, сыгранной на скрипке; именно это и позволяет нам различать звучания двух разных инструментов. Такие же отличия в тембре (но более тонкие) касаются и различных видов одного и того же инструмента (пример: пианино и рояль).
Аддитивный синтез позволяет воспроизвести тембр, используя эти свойства звука. Складывая синусоидальные волны переменной частоты и переменной амплитуды, мы можем с точностью определить тембр звука, который мы хотим создать.