Constituant la majeur partie des instruments électroniques actuels, la lecture d'échantillons est un moyen facile de fabriquer des synthétiseurs à synthèse soustractive. En effet, plutôt que de fabriquer des formes d'ondes originales et évolutives, on s'est dit qu'il était intéressant de stocker une multitude d'échantillons sonores et de s'en servir de base pour créer des timbres complexes. Cette technique a rendu très réalistes les instruments basés sur ce principe. A cause du caractère reconnaissable d'un certain nombre d'échantillons, il est parfois difficile de créer des sons radicalement nouveaux. Elle n'est pas a proprement parler une véritable synthèse.

Le principe de la synthèse soustractive consiste à filtrer des signaux riches en harmoniques. Simple à mettre en oeuvre et économique, la synthèse soustractive s'est naturellement imposée sur les premiers synthétiseurs, dès les années soixantes. La synthèse soustractive peut prendre une autre source que le classique oscillateur délivrant des formes d'ondes périodiques simples, que celui-ci soit analogique ou numérique. A partir de la fin des années quatre-vingts, nombre de synthétiseurs soustractifs ont utilisé des échantillons numériques comme source de synthèse. Il peut s'agir d'échantillons d'instruments acoustiques ou électriques, pris séparément (piano, basse, orgue...) ou enregistrés ensembles (section de cuivres, de cordes...), mais également de voix ou de bruits divers. L'efficacité d'un filtre est fonction de sa pente, encore appelée "rolloff" ou "slope", exprimée en décibels par octave (dB/octave) ou en pôle. Le terme "pôle" fait référence au schéma typique d'un filtre ayant une pente de 6 dB/octave. Ainsi, on trouve des filtres 1 pôle, 2 pôles (12 dB/octave), 3 pôles (18 dB/octave) et 4 pôles (24 dB/octave). Additionner les pôles revient à placer des filtres identiques en série. On attribut à Robert Moog l'idée de mettre en série quatre filtres passe-bas, schéma désigné sous le terme de cascade de Moog. Sur un synthétiseur soustractif, deux paramètres principaux permettent d'ajuster l'effet de filtrage : la fréquence de coupure qui est la fréquence à partir de laquelle le filtre va entrer en action, et la résonance (disponible sur certains instruments), qui permet de faire entrer le filtre en auto-oscillation. Celui-ci se comporte alors comme un oscillateur. Il est également possible de modifier l'évolution temporelle de l'effet en adjoignant au filtre une enveloppe d'amplitude.

On attribue à Wolfgang Palm, créateur de la firme allemande PPG, l'idée du principe de lecture par table d'ondes : utilisant le schéma standard du synthétiseur, le système de table d'ondes vient remplacer le classique oscillateur, délivrant des formes d'ondes simples, par une mémoire contenant des échantillons numériques de formes d'ondes, chaque échantillon étant plus ou moins différent de l'autre. Il s'agit donc d'enchaîner en lecture plusieurs formes d'ondes différentes, avec des degrés de fondu variables entre chacune, afin de créer un effet de modification du timbre de la sonorité finale, ou au contraire des changements brutaux de tonalité. Les premiers synthétiseurs ayant utilisé cette technologie furent les PPG Wave. Korg avec le Wavestation, ou Waldorf avec le MicroWave et le Wave, ou Ensoniq avec les SQ et VFX, ont adpoté ce système, couplé généralement à d'autres procédés de synthèse.

La synthèse vectorielle est apparue en 1986 d'abord sur le Prophet VS chez Sequential Circuits grâce à une idée de Chris Meyer avec la complicité de Dave Smith. Utilisant aussi une manette (ou joystick) pour le contrôle de l'effet, la synthèse vectorielle n'est pourtant pas à confondre avec les systèmes de modulation matricielle utilisant le même type de contrôleur. La synthèse vectorielle est en fait, à l'instar de la modulation matricielle, plus un système de contrôle du son qu'un système de modification ou de création du timbre final par des processus électroniques. Contrôlant deux ou quatre sources sonores (oscillateurs, échantillons, opérateurs FM), la manette permet simplement de mixer le volume de chacune d'entre elles. Comme il s'agit d'un joystick, le fait de déplacer le curseur vers un point augmentera le volume du générateur associé à ce point, tandis que celui associé à son opposé se verra diminué dans des proportions inversement identiques. A noter qu'il est également possible d'intervenir sur l'accordage des éléments. Intégrant un système d'enregistrement de la position du joystick, permettant de stocker plusieurs secondes de manipulation et de boucler tout ou partie des événements stockés, associée à un système de déclenchement au clavier, la synthèse vectorielle permet quelques effets sonores intéressants. La vitesse de lecture du déplacement enregistré est par ailleurs modifiable.

L'expression en temps réel ! Moduler signifie intervenir sur certains paramètres du son, soit de manière interactive, de la même manière qu'un instrumentiste avec la vélocité, la pression, le Pitch bend, le Breath Controller ou n'importe quel contrôle MIDI, soit au moyen d'un effet prédéfini : enveloppe, LFO… La modulation matricielle est en fait, comme avec la synthèse vectorielle, plus un système de contrôle du son et permet de modifier ou de créer l'allure du timbre final par des processus électroniques. A l'instar des synthétiseurs modulaires, composés de divers modules connectables entre eux, la modulation matricielle permet de créer des connexions variées entre les modules du synthé (LFO, enveloppes, etc.). Il s'agit en fait d'une méthode extrèmement flexible de contrôle du son, permettant d'assigner la plupart des contrôleurs de l'instrument (clavier, molettes, enveloppes...) à des paramètres sensibles (filtre, LFO, amplificateur...). Sur les anciens modulaires, tel le Moog 55, il fallait brancher ("patcher") physiquement avec des câbles entre les modules ou insérer des fiches sur une matrice : jonction en X et Y (souces en lignes, destinations en colonnes) comme sur le EMS VCS3; d'où le nom de "matricielle". Sur les machines modernes sont déjà prépatchés la molette au LFO et le Bender au Pitch (hauteur de la note). Aujourd'hui, l'affectation des modules entre eux s'effectue par logiciel. Les synthétiseurs intégrant la modulation matricielle offrent généralement une souplesse d'utilisation et une palette de possibilités créatives très étendues.