FM Synthesis je zvukovým architektem některých nejznámějších skladeb 80. a 90. let. V mnoha ohledech způsobil revoluci v hudební produkci díky svým osobitým a eklektickým zvukům.

Syntéza FM položila základ nové hudební vlně - od elektrického bzučení zkreslených basových linek až po krystalické třpytění digitálních zvonků. Pro mnoho začínajících producentů však může být FM syntéza složitá a zdrcující, zejména jakmile se začnete hrabat ve složité síti modulátorů a nosičů.

V tomto článku se pokusíme demystifikovat FM syntézu, rozebrat její součásti a prozkoumat několik různých možností hardwarových a softwarových syntezátorů, které můžete přidat do svého arzenálu.

Co je syntéza FM?

FM syntéza je zkratka pro syntézu frekvenční modulace.

Jeho podstatou je modulace frekvence jedné vlnové formy (nosné) frekvencí jiné vlnové formy (modulátoru), čímž vznikají složité harmonické a neharmonické zvuky, které jsou bohaté a dynamické. Vzájemné působení nosné a modulátoru může vytvářet širokou škálu barev, od přirozeně znějících nástrojů až po zcela nové, digitální zvuky, které lze jen těžko zařadit.

Proces začíná nosným signálem, například jednoduchým tvarem vlny, jako je základní sinusoida, která sama o sobě zní čistě a nenápadně. Modulátor, další tvar vlny, pak mění frekvenci nosné a zavádí nové frekvence, tzv. postranní pásma. Frekvence a amplituda modulátoru určují charakter a intenzitu výsledného zvuku. Úpravou těchto parametrů spolu s modulačním indexem, můžete generovat široké spektrum zvukových textur.

FM syntézu činí obzvláště výkonnou její schopnost vytvářet složité zvuky s využitím relativně malého výpočetního výkonu. To je jeden z důvodů, proč byla tak oblíbená v digitálních syntezátorech 80. let. I přes její technickou složitost se vám po pochopení jejího základního pracovního postupu otevře svět možností zvukového designu.

Součásti syntézy FM

Chcete-li plně pochopit kouzlo FM syntézy, musíte nejprve porozumět jejím klíčovým komponentům, z nichž každý hraje při utváření výsledného zvuku odlišnou roli. Od operátorů, které fungují jako stavební kameny FM tónů, až po tanec mezi nosnou a modulátory, existuje několik prvků, které společně vytvářejí zvuky, jimiž je FM syntéza známá. Pojďme se do každého z nich ponořit hlouběji!

Provozovatelé

Operátory FM jsou základními komponentami generujícími zvuk v syntéze FM. Fungují v podstatě jako jednotlivé analogové oscilátory. Každý operátor FM může fungovat buď jako nosný signál, který produkuje slyšitelný zvuk, nebo jako modulátor, který ovlivňuje frekvenci a následně i barvu nosného signálu.

Operátory generují základní tvary vln - například sinusové vlny - které lze následně modulovat a vytvářet tak složitější zvuky. Skutečná síla FM syntézy však spočívá v tom, jak jsou tyto operátory propojeny a modulovány. Díky tomu získáte přístup k obrovské škále zvuků.

Nosiče a modulátory

"Nosiče" a "modulátory" odkazují na role, které mohou v procesu syntézy hrát operátoři.

Nosiče jsou operátory, které vytvářejí skutečný zvuk, který slyšíte a který slouží jako základní zvukový signál, zatímco modulátory nevytvářejí zvuk přímo slyšitelný pro posluchače. Místo toho ovlivňují nebo "modulují" frekvenci nosné, čímž mění její harmonický obsah a barvu.

Vzájemná interakce těchto dvou prvků vytváří komplexní zvuky, které se vyskytují v FM syntéze. Když měníte frekvenci, amplitudu a modulační index modulátorů, můžete vytvořit vše od jemných vibračních efektů až po dramatické změny v harmonické struktuře zvuku.

Algoritmy

Algoritmy FM si představuji jako plány, které určují, jak jsou operátoři propojeni. Každý algoritmus představuje konkrétní konfiguraci operátorů a určuje cesty, kterými se navzájem ovlivňují.

Algoritmy v podstatě definují modulační strukturu, určují, které operátory modulují jiné a v jakém pořadí k interakcím dochází. Tento strukturální rámec je klíčový, protože přímo ovlivňuje témbrové možnosti. Různé algoritmy mohou při použití různých stylů směrování modulace přinést značně odlišné výsledky, a to i při použití stejné sady operátorů.

Generátory obálek

Dále máme generátory obálky, které slouží k formování dynamických kontur zvuku v čase. Určují, jak se mění amplituda nosných i modulátorů od okamžiku spuštění noty až do jejího konce, což ovlivňuje celkový výraz a pohyb zvuku.

Generátory obálky obvykle používají parametry ADSR - Attack, Decay, Sustain a Release - pro přesnou kontrolu nad tím, jak rychle zvuk dosáhne své maximální hlasitosti (Attack), jak klesá na úroveň Sustain a jak nakonec zaniká (Release).

Pomocí generátorů obálek v FM syntéze můžeme nejen tvarovat obálku hlasitosti zvuku, ale také výrazně měnit jeho témbrovou charakteristiku po celou dobu trvání.

Poměry

Vztah mezi frekvencemi nosného signálu a signálu modulátoru je definován poměrem frekvencí a právě tento poměr určuje harmonický nebo neharmonický charakter zvukového výstupu.

Pokud se poměr skládá z celých čísel (např. 1:1, 2:1, 3:2), získáte harmonické a hudebně souzvučné zvuky, které často připomínají tradiční hudební nástroje. Jedná se o zvuky, u nichž jsou frekvence produkovaných overtonů celočíselnými násobky základní frekvence.

Na druhou stranu, pokud poměr zahrnuje neceločíselné vztahy (např. 1,5:1, 2,7:1), výsledkem jsou neharmonické a často perkusivnější nebo zvonivé zvuky, které jsou hudebně disonantní. Tyto neharmonické zvuky nemají podtóny, které jsou celočíselnými násobky základní frekvence, a proto často dostáváme složitější tóny nebo kovové FM zvuky.

Zpětná vazba

Zpětná vazba nastává, když je výstup operátoru (v tomto kontextu v podstatě generátoru sinusových vln) směrován zpět do sebe. Tento proces vytváří složitější průběh vlny a zavádí další harmonické nebo overtony, které obohacují texturu zvuku.

Stojí za zmínku, že zpětná vazba se nejčastěji používá pro modulátor. Když operátor moduluje svou vlastní frekvenci prostřednictvím zpětné vazby, mění tvar své křivky a přechází od jednoduché sinusovky ke složitějšímu tvaru. Tato složitost přidává do zvuku harmonický nebo neharmonický obsah v závislosti na množství použité zpětné vazby.

Díky tomu můžete získat celou řadu komplexních zvuků, od hutných vedoucích tónů až po agresivní, zkreslené basy. Je to také skvělý nástroj pro zvukové designéry, kteří chtějí vytvářet vyvíjející se tóny.

Stručná historie syntézy FM

Syntéza FM vděčí za svůj rozvoj a popularizaci především práci Johna Chowninga. Koncem 60. let začal Chowning, skladatel a výzkumník na Stanfordově univerzitě, zkoumat možnosti FM syntézy jako prostředku k vytváření komplexních zvuků.

Jeho převratný objev - že modulací frekvence jednoho tvaru vlny s jiným tvarem vlny lze vytvořit široké spektrum harmonických i neharmonických zvuků - položil základy FM syntézy. Tato metoda byla nejen inovativní, ale také vysoce účinná, takže byla vhodná pro digitální implementaci. Chowningova práce nakonec vedla k tomu, že Stanfordova univerzita poskytla licenci na tuto technologii společnosti Yamaha, což znamenalo začátek komerční cesty FM syntézy.

Yamaha GS-1 byla představena v roce 1980 a byla prvním komerčním FM syntezátorem, který se prosadil v hudebním průmyslu. Vzhledem ke své velikosti, složitosti a ceně byl však GS-1 dostupný jen hrstce hudebníků a studií.

Tato exkluzivita se změnila s uvedením modelu Yamaha DX7 v roce 1983. Model DX7 využíval principy Chowningovy FM syntézy, ačkoli byl přelomový z hlediska zvukových možností, cenové dostupnosti a přenosnosti. Jeho zvuky byly neuvěřitelně výrazné a nabízely onu jasnou, bohatou, digitálně znějící barvu, která byla základem hudby 80. let, zejména popu a rocku.

Uvedení tohoto FM syntezátoru znamenalo v mnoha ohledech významný posun v oblasti hudební produkce a podpořilo zavádění digitálních syntezátorů.

Dědictví FM syntézy se samozřejmě nezastavilo u hardwaru.

S přechodem do digitálního věku našla FM syntéza nový život v podobě pluginů VST (Virtual Studio Technology). Tyto softwarové syntezátory napodobují zvuk a funkce tradičních FM syntezátorů a zároveň nabízejí větší flexibilitu a integraci do DAW.

Dnes se FM syntezátory stále vyvíjejí a poskytují hudebníkům a producentům stále větší sadu nástrojů pro zvukový design.

Hardwarové FM syntezátory

Hardwarové FM syntezátory se prosadily v 80. letech a některé modely se staly klasickými FM syntezátory, které se používají dodnes. Pojďme se podívat na některé z nejikoničtějších kusů FM vybavení.

Yamaha DX7

Jak jsme již uvedli, Yamaha DX7 je v oblasti FM syntézy do jisté míry monumentální postavou. V mnoha ohledech to byl právě tento FM syntezátor, který předznamenal široké rozšíření frekvenční modulační syntézy v hudební produkci.

Model DX7 se na trhu objevil v roce 1983 a změnil prostředí díky své čistotě, komplexním harmonickým a nekonečným zvukovým možnostem. Hudebníci si jej zamilovali pro jeho nepředstavitelnou paletu zvuků, včetně elektrických pian a basů, které definovaly popový zvuk 80. let. Dodnes můžeme tyto zasněné pady a pronikavé leady slyšet v synthwave hudbě.

Skutečnou krásu modelu DX7 však představovalo jeho rozhraní se skromným počtem tlačítek a jediným datovým posuvníkem. To znamenalo odklon od analogových syntezátorů s knoflíky své doby a bylo výzvou pro hudebníky, aby zkoumali zvukový design novými způsoby. Navzdory křivce učení byl DX7 stále relativně výkonný syntezátor. Díky hlubokému programování nabízel na svou dobu nevídanou kreativitu.

I dnes je to jeden z nejodolnějších a nejspolehlivějších klasických syntezátorů, a proto se stal základem ve studiích a na pódiích po celém světě.

Elektron Digitone

Tvůrci Elektron Digitone přišli s moderním pojetím tradiční FM syntézy a spojili složitost digitálního generování zvuku s intuitivním pracovním postupem, kterým je Elektron proslulý.

Tento kompaktní digitální FM syntezátor, vydaný koncem roku 2010, přinesl novou podobu FM syntézy a učinil ji přístupnější a hudebně výraznější než kdykoli předtím. Na rozdíl od mnoha jiných FM syntezátorů byl vyroben s elegantním, uživatelsky přívětivým rozhraním a robustní konstrukcí. Když jsem si s ním poprvé hrál, byl jsem překvapen, jak snadné bylo vybírat různé zvuky bez strmé křivky učení, která je s FM syntézou často spojována.

Základem Digitone je výkonný čtyřoperátorový FM engine doplněný o krokový sekvencer Elektron, který umožňuje uživatelům vybírat složité rytmické patterny a sekvence. K FM syntéze přistupuje inovativněji, protože zjednodušuje modulační matici a nabízí praktickou kontrolu nad tvarováním zvuku.

Pronikání do zvukového designu s tímto syntezátorem je mnohem intuitivnější, než byste čekali, a díky zapojení vícerežimových filtrů a efektů získáte příjemnou vřelost a hloubku, která působí jako protiváha potenciálně chladné přesnosti digitálních FM zvuků.

Kromě toho, že zazáří jako samostatný nástroj, se díky svým možnostem MIDI a Overbridge skvěle hodí do jakékoli sestavy a překlenuje propast mezi hardwarovým a softwarovým prostředím hudební produkce.

Korg Opsix

Korg Opsix znamenal obrovský skok ve vývoji frekvenční modulační syntézy. Snoubila se v něm hloubka a všestrannost tradičního generování FM zvuku s úrovní přístupnosti a praktického ovládání, které se obvykle s FM syntezátory nespojuje.

Opsix, představený v roce 2020 uprostřed zdánlivého světového kolapsu, byl jasným světlem pro fanoušky FM syntézy a hardwarových syntezátorů obecně. Díky němu se digitální FM syntéza stala přístupnější širokému okruhu uživatelů, aniž by přitom byla obětována zvuková komplexnost, díky níž je tak uctívaná.

Jedním z výrazných rysů modelu Opsix je jeho inovativní rozhraní, které zahrnuje podrobný displej OLED a řadu knoflíků a posuvníků, které umožňují okamžité hmatové ovládání parametrů. Mám rád hmatové syntezátory, které se snadno ovládají, protože díky nim je vytáčení složitých témbrů mnohem intuitivnější.

Kromě tradičního FM rozšiřuje Opsix svou paletu o hybridní přístup, který zahrnuje tvarování vln, filtrování a efekty. Můžete tak vytvářet mnohem širší spektrum zvuků, od krystalických zvonků po rozvíjející se pady.

Opsix také vyniká schopností jít nad rámec klasického nastavení pro 4 nebo 6 operátorů a nabízí "upravený" režim FM, který zavádí nové režimy operátorů a možnosti modulace. Jeho polyfonní sekvencer, motion sequencing a arpeggiator z něj dělají naprostý výkonný nástroj pro studiovou produkci i živá vystoupení.

Softwarové FM syntezátory

V dnešní době dominuje trhu s hudební produkcí software a díky mnoha skvělým značkám a vývojářům je na výběr celá řada skvělých softwarových FM syntezátorů.

Native Instruments FM8

FM8 od Native Instruments se stal jakýmsi titánem v oblasti softwarových FM syntezátorů. Od svého uvedení na trh jako FM7 v roce 2002 je proslulý svou propracovanou hloubkou a flexibilitou.

FM8, který je postaven na bohatém dědictví FM syntézy, je již 18 let starý a nabízí relativně moderní přístup s uživatelsky přívětivým rozhraním a nekonečnými zvukovými možnostmi. Mistrně kombinuje složité, harmonicky bohaté textury charakteristické pro FM syntézu s moderním designem, který zjednodušuje proces programování a zpřístupňuje jej všem typům uživatelů.

Byl to jeden z prvních softwarových syntezátorů, který se mi dostal do rukou, a používám ho dodnes.

Srdcem FM8 je jeho výkonný zvukový engine, který je více než schopný produkovat vše od teplých, klasických zvonivých tónů připomínajících vintage FM syntezátory až po špičkové textury a vodítka, které posouvají hranice digitální syntézy.

Maticový displej může v tuto chvíli působit poněkud zastarale, ale díky rozsáhlé knihovně předvoleb máte vždy dobrý výchozí bod pro začátek zkoumání.

Vlny Proudění Pohyb

Waves Flow Motion je možná jeden z mých nejoblíbenějších softwarových syntezátorů, které se objevily v posledním desetiletí. Na FM zvuku je prostě něco, co se jinde těžko hledá.

Krásně kombinuje tradiční techniky FM syntézy s vizuálně poutavým a vysoce intuitivním rozhraním. Jedním ze způsobů, jakým se společnosti Waves podařilo tento syntezátor odlišit, bylo nabídnout uživatelům bezprostřední a praktickou zkušenost. Pokud jste ještě nepochopili téma tohoto článku, FM syntéza může často působit složitě a nepřístupně, a proto jsem velkým příznivcem softwaru, který tento proces zjednodušuje.

Inovativní grafické rozhraní umožňuje snadno vytvářet, propojovat a manipulovat se zvuky FM a sledovat vývoj různých složek těchto zvuků v reálném čase pomocí dynamické vizuální zpětné vazby.

Díky mnoha skvělým předvolbám můžete ve Flow Motion rychle najít zvuk, který vám zní v hlavě. Získáte čtyři flexibilní FM oscilátory s univerzální modulační maticí a řadu vestavěných efektů, které nabízejí nekonečnou inspiraci, ať už tvoříte jakýkoli druh hudby.

Nikdy jsem o Wavesu nepřemýšlel jako o tvůrci VST nástrojů a Flow Motion to v mnoha ohledech změnil.

Arturia DX7 V

Ať už nemáte dostatek finančních prostředků nebo nemovitostí ve studiu, neznamená to, že si nemůžete vychutnat zvuky jednoho z nejslavnějších FM syntezátorů všech dob.

Arturia DX7 V je pečlivou digitální rekonstrukcí kultovního modelu Yamaha DX7. Přináší všechny kvintesenciální zvuky FM syntézy zvuku do moderní produkce s pozoruhodnou autenticitou (stejně jako u mnoha dalších produktů Arturia).

Stejně jako u všech svých emulací syntezátorů si Arturia dala záležet na tom, aby DX7 V nejen napodoboval charakteristické zvukové vlastnosti svého hardwarového předchůdce, ale také je rozšířil o nové funkce, které vyhovují dnešním pracovním postupům hudební produkce.

Díky intuitivnímu rozhraní DX7 V překonává notoricky známou složitou programovací bariéru původního DX7 a nabízí uživatelům přístupnější způsob zkoumání a vytváření zvuků. Díky přidané modulační matici, novým možnostem oscilátorů a vestavěnému efektovému enginu DX7 V výrazně rozšiřuje možnosti zvukového designu nad rámec možností původního nástroje.

Nyní můžete snadno procházet vrstvami FM syntézy a vytvořit téměř jakýkoli zvuk, po kterém vaše srdce touží, během okamžiku.

Závěrečné myšlenky

Frekvenční modulace je složité zvíře a já mohu jen doufat, že tento krátký průvodce vám ji trochu přiblížil. Od základů položených průkopnickou prací Johna Chowninga až po softwarové inovace, které stále posouvají FM syntézu do nových tvůrčích oblastí, je to styl syntézy, který stojí za to prozkoumat.

Ať už aranžujete svůj příští synthwave hit, navrhujete zvuky pro filmový trhák, nebo se prostě jen seznamujete s novým FM syntezátorem, je toho tolik, co můžete prozkoumat! Bavte se a experimentujte.