FM Synthesis е звуковият архитект, който стои зад някои от най-емблематичните песни от 80-те и 90-те години на миналия век. В много отношения той направи революция в музикалното продуциране със своите характерни и еклектични звуци.

От електрическото бръмчене на изкривените басови линии до кристалното трептене на цифровите камбани - FM синтезът полага основите на нова музикална вълна. За много начинаещи продуценти обаче FM синтезът може да се стори сложен и непосилен, особено когато започнат да се ровят в сложната мрежа от модулатори и носители.

Но не се страхувайте! тъй като в тази статия ще разясним FM синтеза, ще разнищим неговите компоненти и ще разгледаме няколко различни варианта за хардуерни и софтуерни синтезатори, които можете да добавите към арсенала си днес.

Какво представлява FM синтезът?

FM синтезът е съкращение от синтез с честотна модулация.

В същността си тя включва модулиране на честотата на една вълнова форма (носеща) с честотата на друга вълнова форма (модулатор), като по този начин се създават сложни хармонични и нехармонични звуци, които са богати и динамични. Взаимодействието между носещата честота и модулатора може да създаде широк спектър от тембри - от естествено звучащи инструменти до напълно нови цифрови звуци, които трудно могат да бъдат категоризирани.

Процесът започва с носителя, например проста форма на вълната, като основната синусоидална вълна, която сама по себе си звучи чисто и непринудено. След това модулаторът, друга форма на вълната, променя честотата на носещата, като въвежда нови честоти, наречени странични ленти. Честотата и амплитудата на модулатора определят характера и интензивността на получения звук. Чрез регулиране на тези параметри, заедно с индекса на модулация, можете да генерирате широк спектър от звукови текстури.

Това, което прави FM синтеза особено мощен, е способността му да създава сложни звуци с помощта на сравнително малко изчислителна мощност. Това е една от причините, поради които той беше толкова популярен в цифровите синтезатори от 80-те години на миналия век. Въпреки техническата му сложност можете да отворите свят от възможности за звуков дизайн, когато разберете основния му работен процес.

Компоненти на FM синтеза

За да разберете напълно магията на FM синтеза, първо трябва да разберете основните му компоненти, всеки от които играе отделна роля в оформянето на крайния звук. От операторите, които действат като градивни елементи на FM тоновете, до танца между носещата и модулаторите - има няколко елемента, които се обединяват, за да създадат звуците, с които е известен FM синтезът. Нека се потопим по-дълбоко във всеки от тях!

Оператори

FM операторите са основните компоненти за генериране на звук в FM синтеза. По същество те функционират като отделни аналогови осцилатори. Всеки FM-оператор може да действа или като носител, произвеждащ чуваем звук, или като модулатор, влияещ на честотата и съответно на тембъра на носителя на сигнала.

Операторите генерират основни форми на вълни - например синусоидални вълни - които след това могат да се модулират, за да се създадат по-сложни звуци. Истинската сила на FM синтеза обаче се крие в начина, по който тези оператори са свързани помежду си и модулирани. В резултат на това получавате достъп до огромен набор от звуци.

Носители и модулатори

Понятията "носители" и "модулатори" се отнасят до ролите, които операторите могат да играят в процеса на синтез.

Носителите са операторите, които произвеждат действителния звук, който чувате и който служи като основен аудиосигнал, докато модулаторите не произвеждат звук, който се чува директно от слушателя. Вместо това те оказват влияние или "модулират" честотата на носещия сигнал, като по този начин променят неговото хармонично съдържание и тембър.

Взаимодействието между тях създава сложните звуци, характерни за FM синтеза. Когато променяте честотата, амплитудата и индекса на модулация на модулаторите, можете да създадете всичко - от фини вибрационни ефекти до драматични промени в хармоничната структура на звука.

Алгоритми

Обичам да мисля за FM алгоритмите като за чертежи, които определят как операторите са свързани помежду си. Всеки алгоритъм представлява конкретна конфигурация на оператора, като определя пътищата, по които те си влияят един на друг.

Алгоритмите по същество определят структурата на модулацията, като посочват кои оператори модулират други и в какъв ред се осъществяват взаимодействията. Тази структурна рамка е от ключово значение, тъй като оказва пряко влияние върху тембровите възможности. Различните алгоритми могат да доведат до значително различни резултати, като се използват различни стилове на маршрутизиране на модулацията, дори с един и същ набор от оператори.

Генератори на пликове

След това разполагаме с генератори на обвивки, които служат за оформяне на динамичния контур на звука с течение на времето. Те определят как се променя амплитудата на носещите елементи и модулаторите от момента на задействане на нотата до нейния край, което оказва влияние върху цялостната експресия и движение на звука.

Генераторите на обложки обикновено използват параметрите ADSR - Attack, Decay, Sustain и Release - за прецизен контрол на това колко бързо звукът достига максималната си сила (Attack), как намалява до нивото на Sustain и как накрая затихва (Release).

Чрез използването на генератори на обвивки в FM синтеза можем не само да извайваме обвивката на звука, но и драстично да променяме тембровата характеристика през цялата продължителност на звука.

Съотношения

Отношението между честотите на носещия и модулиращия сигнал се определя от съотношение на честотите и именно това съотношение определя хармоничния или нехармоничния характер на звуковия изход.

Когато съотношението е съставено от цели числа (например 1:1, 2:1, 3:2), се получават хармонични и музикално съзвучни звуци, които често наподобяват традиционни музикални инструменти. Това са звуци, при които честотите на произвежданите обертонове са целочислени кратни на основната честота.

От друга страна, когато съотношението включва нецелочислени отношения (например 1,5:1, 2,7:1), резултатът е нехармоничен и често по-ударни или камбановидни звуци, които са музикално дисонантни. Тези нехармонични звуци нямат обертонове, които са целочислени кратни на основната честота, поради което често се получават по-сложни тонове или метални FM звуци.

Обратна връзка

Обратна връзка се получава, когато изходът на даден оператор (в този контекст основно генератор на синусоидални вълни) се насочва обратно към самия него. Този процес създава по-сложна форма на вълната, като въвежда допълнителни хармоници или обертонове, за да обогати текстурата на звука.

Струва си да се отбележи, че обратната връзка най-често се прилага към модулатор. Когато операторът модулира собствената си честота чрез обратна връзка, той променя формата на вълната си, преминавайки от проста синусоида към по-сложна форма. Тази сложност добавя хармонично или нехармонично съдържание към звука, в зависимост от количеството на приложената обратна връзка.

В резултат на това можете да получите редица сложни тембри - от плътни водещи до агресивни, изкривени баси. Това е и чудесен инструмент за звуковите дизайнери, които искат да създават еволюиращи тонове.

Кратка история на FM синтеза

FM синтезът се дължи до голяма степен на развитието и популяризирането си на работата на Джон Чаунинг. В края на 60-те години на миналия век Чаунинг, композитор и изследовател в Станфордския университет, започва да проучва потенциала на FM синтеза като средство за създаване на сложни звуци.

Неговото новаторско откритие, че модулирането на честотата на една вълнова форма с друга може да създаде широк спектър от хармонични и нехармонични звуци, полага основите на FM синтеза. Този метод е не само новаторски, но и високоефективен, което го прави подходящ за цифрово изпълнение. Работата на Чаунинг в крайна сметка води до лицензирането на технологията от Станфордския университет на Yamaha, което поставя началото на търговския път на FM синтеза.

Yamaha GS-1 е представен през 1980 г. и е първият комерсиален FM синтезатор, който навлиза в музикалната индустрия. Въпреки това, поради своя размер, сложност и цена, GS-1 беше достъпен само за няколко музиканти и студия.

Тази ексклузивност се променя с появата на Yamaha DX7 през 1983 г. DX7 използваше принципите на FM синтеза на Чаунинг, въпреки че беше новаторски по отношение на звуковите си възможности, достъпността и преносимостта си. Звуците му бяха невероятно отчетливи, предлагайки онзи ярък, богат, цифров тембър, който беше основен в музиката на 80-те години, особено в поп и рок музиката.

В много отношения въвеждането на този FM синтезатор бележи значителна промяна в пейзажа на музикалното производство, като насърчава приемането на цифрови синтезатори.

Разбира се, наследството на FM синтеза не спира с хардуера.

С преминаването на света към цифровата ера FM синтезът намери нов живот под формата на VST (Virtual Studio Technology) плъгини. Тези софтуерни синтезатори имитират звука и функционалността на традиционните FM синтезатори, като предлагат по-голяма гъвкавост и интеграция в DAW.

Днес FM синтезаторите продължават да се развиват, предоставяйки на музикантите и продуцентите постоянно нарастващ набор от инструменти за звуков дизайн.

Хардуерни FM синтезатори

Хардуерните FM синтезатори се наложиха през 80-те години на миналия век, а някои от моделите се превърнаха в класически FM синтезатори, които се използват и до днес. Нека разгледаме някои от най-емблематичните части на FM оборудването.

Yamaha DX7

Както вече обсъдихме, Yamaha DX7 е донякъде монументална фигура в областта на FM синтеза. В много отношения именно този FM синтезатор е предвестник на широкото разпространение на синтеза с честотна модулация в музикалното производство.

DX7 се появява на пазара през 1983 г. и преобразява обстановката със своята чистота, сложни хармонии и безкрайни звукови възможности. Музикантите го обикнаха заради невъобразимата му палитра от звуци, включително електрическите пиана и басите, които определиха поп звученето на 80-те години. Днес все още можем да чуем тези мечтателни падове и пронизващи водещи инструменти в синтвейв музиката.

Истинската красота на DX7 обаче се криеше в неговия интерфейс, който включваше скромен брой бутони и един плъзгач за данни. Това бележи отстъпление от аналоговите синтезатори от онова време, натоварени с копчета, и предизвиква музикантите да изследват звуковия дизайн по нови начини. Въпреки кривата на обучение, DX7 все още беше сравнително ефективен синтезатор. Със своето дълбоко програмиране той предлагаше несравнима по онова време креативност.

Дори и днес той е един от най-издръжливите и надеждни класически синтезатори, поради което се превърна в основна част от студиата и сцените по целия свят.

Elektron Digitone

Създателите на Elektron Digitone направиха модерен обрат в традиционния FM синтез, като съчетаха сложността на цифровото генериране на звук с интуитивния работен процес, с който Elektron е известен.

Издаден в края на 2010 г., този компактен цифров FM синтезатор преосмисли FM синтеза, като го направи по-достъпен и музикално изразителен от всякога. За разлика от много други FM синтезатори, той е направен с елегантен, удобен за потребителя интерфейс и здрава конструкция. Когато за първи път свирих с него, бях изненадан колко лесно е да се набират различни звуци без стръмната крива на обучение, която често се свързва с FM синтеза.

В основата си Digitone разполага с мощен FM двигател с 4 оператора, допълнен от характерния за Elektron стъпков секвенсер, който позволява на потребителите да избират сложни ритмични модели и последователности. Той прилага по-скоро иновативен подход към FM синтеза, като опростява модулационната матрица и предлага практически контрол върху оформянето на звука.

Навлизането в звуковия дизайн с този синтезатор е далеч по-интуитивен процес, отколкото очаквате, а с включването на многорежимни филтри и ефекти получавате приятна топлина и дълбочина, които действат като противовес на потенциално студената прецизност на цифровите FM звуци.

Освен че блести като самостоятелен инструмент, възможностите му за MIDI и Overbridge гарантират, че се вписва чудесно във всяка конфигурация, преодолявайки пропастта между хардуерните и софтуерните среди за производство на музика.

Korg Opsix

Korg Opsix е огромен скок напред в развитието на синтеза с честотна модулация. Той съчетаваше дълбочината и гъвкавостта на традиционното генериране на FM звук с ниво на достъпност и ръчен контрол, които обикновено не се свързват с FM синтезаторите.

Представен през 2020 г. в условията на привидно сриване на света, Opsix беше светъл лъч за феновете на FM синтеза и хардуерните синтезатори като цяло. Той направи цифровия FM синтез по-достъпен за широк кръг потребители, без да жертва звуковата сложност, която го прави толкова почитан.

Една от отличителните характеристики на Opsix е иновативният интерфейс, който включва подробен OLED дисплей и набор от копчета и плъзгачи, които предлагат незабавен тактилен контрол върху параметрите. Обичам тактилни синтезатори, които са лесни за навигация, тъй като това прави набирането на сложни тембри много по-интуитивен процес.

Отвъд традиционния FM, Opsix разширява палитрата си с хибриден подход, който включва формиране на вълни, филтриране и ефекти. Можете да създавате много по-широк спектър от звуци - от кристални камбани до еволюиращи падове.

Opsix блести и със способността си да излиза извън рамките на класическите настройки за 4 или 6 оператори, като предлага "променен" FM режим, който въвежда нови операторски режими и опции за модулация. Полифоничният секвенсер, секвенцията на движенията и арпеджиаторът го превръщат в абсолютна мощност както за студийна продукция, така и за изпълнения на живо.

Софтуерни FM синтезатори

В днешно време софтуерът доминира на пазара за производство на музика и благодарение на многото големи марки и разработчици има множество убийствени софтуерни FM синтезатори, от които да избирате.

Native Instruments FM8

FM8 на Native Instruments се превърна в нещо като титан в пейзажа на софтуерните FM синтезатори. От представянето си като FM7 през 2002 г. той е известен със своята сложна дълбочина и гъвкавост.

Създаден въз основа на богатото наследство на FM синтеза, FM8, който навършва 18 години, предлага сравнително модерен обрат с удобен за потребителя интерфейс и безкрайни звукови възможности. Той умело съчетава сложните, богати на хармонии текстури, характерни за FM синтеза, със съвременен дизайн, който рационализира процеса на програмиране, правейки го достъпен за всички видове потребители.

Това беше един от първите софтуерни синтезатори, с които се сдобих, и го използвам и до днес.

Сърцето на FM8 е мощният звуков двигател, който е повече от способен да създава всичко - от топли, класически камбанови тонове, напомнящи за винтидж FM синтезаторите, до авангардни текстури и водещи звуци, които разширяват границите на цифровия синтез.

Матричният дисплей може да ви се стори малко остарял в този момент, но с огромната библиотека от предварително зададени настройки винаги имате добра отправна точка, от която да започнете да изследвате.

Вълни Поток Движение

Waves Flow Motion може би е един от любимите ми софтуерни синтезатори, излезли през последното десетилетие. Просто има нещо, което е трудно да се намери другаде, свързано със суровостта и остротата, която се получава от FM звука.

Той прекрасно съчетава традиционните техники за FM синтез с визуално привлекателен и изключително интуитивен интерфейс. Един от начините, по които Waves успя да отличи този синтезатор, беше да предложи на потребителите непосредствен и практически опит. Ако вече не сте разбрали темата на тази статия, FM синтезът често може да изглежда сложен и недостъпен, поради което съм голям почитател на софтуер, който опростява процеса.

Иновативният графичен интерфейс улеснява създаването, свързването и манипулирането на FM звуци, както и проследяването на развитието на различните компоненти на тези звуци в реално време с помощта на динамична визуална обратна връзка.

С толкова много страхотни предварително зададени настройки Flow Motion ви позволява бързо да намерите какъвто и да е звук, който чувате в главата си. Получавате четири гъвкави FM осцилатора с универсална модулационна матрица и набор от вградени ефекти, които предлагат безкрайно вдъхновение, независимо каква музика създавате.

Никога не съм мислил за Waves като за дизайнер на VST инструменти и в много отношения Flow Motion промени всичко това за мен.

Arturia DX7 V

Независимо дали не разполагате със средства или със студийни имоти, това не означава, че не можете да се докоснете до звуците на един от най-известните FM синтезатори на всички времена.

Arturia DX7 V е щателно цифрово пресъздаване на емблематичния Yamaha DX7. Той пренася всички квинтесенциални звуци на FM синтеза в съвременното производство със забележителна автентичност (както при много продукти на Arturia).

Както компанията прави с всички свои симулации на синтезатори, Arturia е положила много усилия, за да гарантира, че DX7 V не само емулира отличителните звукови характеристики на своя хардуерен предшественик, но и го разширява с нови функции, които отговарят на съвременните работни процеси в музикалното производство.

Със своя интуитивен интерфейс DX7 V преодолява прословутата бариера за програмиране на оригиналния DX7, като предлага на потребителите по-достъпен начин за изследване и създаване на звуци. С добавената матрица за модулации, новите опции за осцилатори и вградения механизъм за ефекти DX7 V значително разширява възможностите за звуков дизайн отвъд това, което е било възможно с оригиналния инструмент.

Сега можете лесно да преминавате през слоеве на FM синтеза и да създавате почти всеки звук, който сърцето ви пожелае, за миг.

Заключителни мисли

Честотната модулация е сложен звяр и мога само да се надявам, че това кратко ръководство ви е направило малко по-достъпна. От основите, положени от пионерската работа на Джон Чаунинг, до софтуерните иновации, които продължават да развиват FM синтеза в нови творчески територии, това е стил на синтез, който си заслужава да бъде изследван.

Независимо дали аранжирате следващия си синтвейв хит, проектирате звуци за филмов блокбъстър, или просто се запознавате с нов FM синтезатор, има какво да изследвате! Забавлявайте се и експериментирайте.