FM Synthesis er den soniske arkitekt bag nogle af de mest ikoniske numre fra 80'erne og 90'erne. På mange måder revolutionerede den musikproduktionen med sine karakteristiske og eklektiske lyde.

Fra den elektriske summen af forvrængede baslinjer til det krystallinske skær fra digitale klokker lagde FM-syntesen grundlaget for en ny bølge af musik. Men for mange håbefulde producere kan FM-syntese føles kompleks og overvældende, især når man begynder at grave sig ned i det indviklede net af modulatorer og carriers.

Men frygt ej! I denne artikel vil vi afmystificere FM-syntese, nedbryde dens komponenter og udforske et par forskellige muligheder for hardware- og softwaresynthesizere, som du kan tilføje til dit arsenal i dag.

Hvad er FM-syntese?

FM-syntese er en forkortelse for frekvensmodulationssyntese.

Kernen er modulation af en bølgeforms frekvens (carrier) med en anden bølgeforms frekvens (modulator), hvilket skaber komplekse harmoniske og inharmoniske lyde, som er både rige og dynamiske. Samspillet mellem carrier og modulator kan frembringe en lang række klangfarver, fra naturligt klingende instrumenter til helt nye, digitale lyde, der er svære at kategorisere.

Processen starter med bæreren, f.eks. en simpel bølgeform som en grundlæggende sinusbølge, som i sig selv lyder ren og uprætentiøs. Modulatoren, en anden bølgeform, ændrer derefter frekvensen af bærebølgen og introducerer nye frekvenser kaldet sidebånd. Modulatorens frekvens og amplitude bestemmer karakteren og intensiteten af den resulterende lyd. Ved at justere disse parametre sammen med modulationsindekset kan du generere et bredt spektrum af lydstrukturer.

Det, der gør FM-syntese særlig kraftfuld, er dens evne til at skabe komplekse lyde ved hjælp af relativt lave mængder computerkraft. Det er en af grundene til, at den var så populær i de digitale synthesizere i 1980'erne. På trods af den tekniske kompleksitet kan du åbne op for en verden af lyddesignmuligheder, når du forstår den grundlæggende arbejdsgang.

Komponenterne i FM-syntese

For at forstå FM-syntesens magi fuldt ud skal man først forstå dens vigtigste komponenter, som hver især spiller en tydelig rolle i udformningen af den endelige lyd. Fra operatørerne, der fungerer som FM-tonernes byggesten, til dansen mellem carrier og modulatorer er der flere elementer, der tilsammen skaber de lyde, som FM-syntese er kendt for. Lad os dykke dybere ned i hver enkelt!

Operatører

FM-operatorer er de grundlæggende lydgenererende komponenter i FM-syntese. De fungerer stort set som individuelle analoge oscillatorer. Hver FM-operator kan fungere som enten en bærer, der producerer hørbar lyd, eller en modulator, der påvirker frekvensen og dermed klangen af bæresignalet.

Operatorer genererer grundlæggende bølgeformer - som sinusbølger - som derefter kan moduleres for at skabe mere komplekse lyde. Men FM-syntesens sande styrke ligger i, hvordan disse operatorer forbindes og moduleres. Resultatet er, at du får adgang til et stort udvalg af lyde.

Bærere og modulatorer

"Bærere" og "modulatorer" henviser til de roller, som operatørerne kan spille i synteseprocessen.

Bærere er de operatører, der producerer den faktiske lyd, du hører, og som fungerer som det grundlæggende lydsignal, mens modulatorer ikke producerer lyd, der er direkte hørbar for lytteren. I stedet påvirker eller "modulerer" de bærerens frekvens og ændrer dermed dens harmoniske indhold og klangfarve.

Det er samspillet mellem disse to, der skaber de komplekse lyde, som findes i FM-syntese. Når du varierer modulatorernes frekvens, amplitude og modulationsindeks, kan du skabe alt fra subtile vibratoeffekter til dramatiske ændringer i lydens harmoniske struktur.

Algoritmer

Jeg kan godt lide at tænke på FM-algoritmer som de tegninger, der dikterer, hvordan operatører er forbundet med hinanden. Hver algoritme repræsenterer en specifik operatørkonfiguration og bestemmer de veje, hvorigennem de påvirker hinanden.

I bund og grund definerer algoritmerne modulationsstrukturen og skitserer, hvilke operatører der modulerer andre, og i hvilken rækkefølge interaktionerne sker. Denne strukturelle ramme er vigtig, da den har direkte indflydelse på de klanglige muligheder. Forskellige algoritmer kan give vidt forskellige resultater ved hjælp af forskellige former for modulationsrouting, selv med det samme sæt operatører.

Konvolutgeneratorer

Dernæst har vi envelope-generatorer, som er der for at forme den dynamiske kontur af en lyd over tid. De bestemmer, hvordan amplituden af både bærere og modulatorer ændrer sig fra det øjeblik, en tone udløses, til den slutter, hvilket påvirker lydens overordnede udtryk og bevægelse.

Envelop-generatorer bruger typisk ADSR-parametre - Attack, Decay, Sustain og Release - til præcis kontrol over, hvor hurtigt en lyd når sin højeste lydstyrke (Attack), hvordan den falder til Sustain-niveauet, og endelig hvordan den fader ud (Release).

Ved at bruge envelope-generatorer i FM-syntese kan vi ikke kun forme lydens volumenenvelope, men også dramatisk ændre de klanglige egenskaber i hele lydens varighed.

Forholdstal

Forholdet mellem frekvenserne i bæresignalet og modulatorsignalet er defineret af et frekvensforhold, og det er dette forhold, der bestemmer lydens harmoniske eller inharmoniske karakter.

Når forholdet består af hele tal (f.eks. 1:1, 2:1, 3:2), får man harmoniske og musikalsk konsonante lyde, som ofte ligner traditionelle musikinstrumenter. Det er lyde, hvor frekvenserne af de producerede overtoner er heltallige multipla af en grundfrekvens.

På den anden side, når forholdet involverer ikke-heltallige forhold (såsom 1,5:1, 2,7:1), er resultatet uharmonisk og ofte mere perkussive eller klokkelignende lyde, som er musikalsk dissonante. Disse uharmoniske lyde har ikke overtoner, som er heltallige multipla af en grundfrekvens, og derfor får man ofte mere komplekse toner eller metalliske FM-lyde.

Feedback

Feedback opstår, når outputtet fra en operator (i denne sammenhæng en sinusgenerator) sendes tilbage i sig selv. Denne proces skaber en mere kompleks bølgeform og introducerer yderligere overtoner eller harmonier for at berige lydens tekstur.

Det er værd at bemærke, at feedback oftest anvendes på en modulator. Når en operatør modulerer sin egen frekvens gennem feedback, ændrer den sin bølgeform, så den går fra en simpel sinusbølge til en mere kompleks form. Denne kompleksitet tilføjer harmonisk eller inharmonisk indhold til lyden, afhængigt af mængden af feedback.

Som resultat kan du få en række komplekse klangfarver, fra tykke leads til aggressive, forvrængede basser. Det er også et godt værktøj for lyddesignere, der ønsker at skabe udviklende toner.

En kort historie om FM-syntese

FM-syntese kan takke John Chowning for en stor del af sin udvikling og popularisering. I slutningen af 1960'erne begyndte Chowning, som var komponist og forsker ved Stanford University, at udforske potentialet i FM-syntese som et middel til at skabe komplekse lyde.

Hans banebrydende opdagelse - at man ved at modulere frekvensen af en bølgeform med en anden kunne frembringe et bredt spektrum af både harmoniske og inharmoniske lyde - lagde grunden til FM-syntese. Denne metode var ikke kun innovativ, men også meget effektiv, hvilket gjorde den velegnet til digital implementering. Chownings arbejde førte i sidste ende til, at Stanford University gav Yamaha licens til teknologien, hvilket markerede begyndelsen på FM-syntesens kommercielle rejse.

Yamaha GS-1 blev introduceret i 1980 og var den første kommercielle FM-synthesizer, der fandt vej til musikindustrien. Men på grund af sin størrelse, kompleksitet og pris var GS-1 kun tilgængelig for en håndfuld musikere og studier.

Denne eksklusivitet ændrede sig med introduktionen af Yamaha DX7 i 1983. DX7 brugte Chownings FM-synteseprincipper, men den var banebrydende med hensyn til lydkapacitet, pris og bærbarhed. Dens lyde var utroligt distinkte og tilbød den lyse, fyldige, digitalt klingende klang, som var en fast bestanddel af 1980'ernes musik, især inden for pop og rock.

På mange måder markerede introduktionen af denne FM-synth et markant skift i musikproduktionslandskabet og opmuntrede til brug af digitale synthesizere.

Arven fra FM-syntese stoppede selvfølgelig ikke med hardware.

Da verden gik ind i den digitale tidsalder, fik FM-syntesen nyt liv i form af VST-plugins (Virtual Studio Technology). Disse softwaresynthesizere efterligner lyden og funktionaliteten af traditionelle FM-synthesizere, samtidig med at de tilbyder udvidet fleksibilitet og integration i DAW'er.

I dag udvikler FM-synths sig stadig og giver musikere og producere en stadigt voksende værktøjskasse til lyddesign.

Hardware FM-synthesizere

Hardware FM-synthesizere slog igennem i 1980'erne, og nogle af modellerne blev til klassiske FM-synthesizere, som stadig er i brug i dag. Lad os se på nogle af de mest ikoniske stykker FM-udstyr.

Yamaha DX7

Som vi allerede har diskuteret, er Yamaha DX7 noget af en monumental figur inden for FM-syntese. På mange måder var det denne FM-synth, der indvarslede den udbredte anvendelse af frekvensmodulationssyntese i musikproduktion.

DX7 kom på markedet i 1983 og forandrede landskabet med sin klarhed, komplekse harmonik og uendelige lydmuligheder. Musikere elskede den for dens ufattelige palet af lyde, herunder de elektriske klaverer og basser, der definerede 80'ernes poplyd. I dag kan vi stadig høre de drømmende pads og gennemtrængende leads i synthwave-musik.

Den sande skønhed ved DX7 var dog dens interface, som bestod af et beskedent antal knapper og en enkelt data-slider. Det markerede en afvigelse fra datidens analoge synthesizere med mange knapper og udfordrede musikere til at udforske lyddesign på nye måder. På trods af indlæringskurven var DX7 stadig en relativt effektiv synth. Med sin dybe programmering tilbød den en kreativitet uden sidestykke på det tidspunkt.

Selv i dag er det en af de mest holdbare og pålidelige klassiske synthesizere, og derfor blev den en fast bestanddel i studier og på scener over hele verden.

Elektron Digitone

Skaberne af Elektron Digitone tog et moderne twist på traditionel FM-syntese og blandede kompleksiteten i digital lydgenerering med det intuitive workflow, som Elektron er kendt for.

Denne kompakte digitale FM-synth blev udgivet i slutningen af 2010'erne og gentænkte FM-syntese, så den blev mere tilgængelig og musikalsk udtryksfuld end nogensinde før. I modsætning til mange andre FM-synths er den lavet med en slank, brugervenlig grænseflade og en robust konstruktion. Første gang jeg spillede med en, blev jeg overrasket over, hvor let det var at vælge forskellige lyde uden den stejle indlæringskurve, der ofte forbindes med FM-syntese.

Kernen i Digitone er en kraftfuld FM-motor med 4 operatorer, suppleret med Elektron's karakteristiske step-sequencer, der giver brugerne mulighed for at indstille komplicerede rytmiske mønstre og sekvenser. Den har en mere innovativ tilgang til FM-syntese ved at forenkle modulationsmatrixen og tilbyde praktisk kontrol over lydformningen.

Det er en langt mere intuitiv proces at komme i gang med lyddesignet med denne synth, end man skulle tro, og med inkluderingen af multimode-filtre og effekter får man en dejlig varme og dybde, der fungerer som modvægt til den potentielt kolde præcision i digitale FM-lyde.

Ud over at den brillerer som et selvstændigt instrument, sikrer dens MIDI- og Overbridge-funktioner, at den passer smukt ind i ethvert setup og bygger bro mellem hardware- og softwaremusikproduktionsmiljøer.

Korg Opsix

Korg Opsix var et stort spring fremad i udviklingen af frekvensmodulationssyntese. Den forenede dybden og alsidigheden i traditionel FM-lydgenerering med et niveau af tilgængelighed og praktisk kontrol, der ikke typisk forbindes med FM-synthesizere.

Opsix blev introduceret i 2020 midt i et tilsyneladende verdenskollaps og var et klart lys for FM-syntese og hardware-synth-fans generelt. Den gjorde digital FM-syntese mere tilgængelig for en bred vifte af brugere uden at ofre den lydmæssige kompleksitet, der gør den så værdsat.

En af de mest iøjnefaldende funktioner ved Opsix er dens innovative brugerflade, som omfatter et detaljeret OLED-display og en række drejeknapper og skydere, der giver øjeblikkelig taktil kontrol over parametrene. Jeg elsker en taktil synth, der er nem at navigere i, da det gør det meget mere intuitivt at indstille komplekse klangfarver.

Ud over traditionel FM udvider Opsix sin palet med en hybrid tilgang, der indeholder bølgeformning, filtrering og effekter. Du kan skabe et meget bredere spektrum af lyde, fra krystallinske klokker til udviklende pads.

Opsix udmærker sig også ved sin evne til at gå ud over de klassiske opsætninger med 4 eller 6 operatører, idet den tilbyder en "ændret" FM-tilstand, der introducerer nye operatørtilstande og modulationsmuligheder. Dens polyfoniske sequencer, motion sequencing og arpeggiator gør den til et absolut kraftcenter til både studieproduktion og liveoptræden.

Software FM-synthesizere

Software dominerer markedet for musikproduktion i dag, og takket være de mange gode mærker og udviklere er der et væld af fede software FM-synths at vælge imellem.

Native Instruments FM8

Native Instruments' FM8 er blevet lidt af en titan i landskabet af software FM-synthesizere. Siden den blev introduceret som FM7 i 2002, har den været kendt for sin sofistikerede dybde og fleksibilitet.

FM8 er bygget på FM-syntesens rige arv og har snart 18 år på bagen og tilbyder et relativt moderne twist med en brugervenlig grænseflade og uendelige lydmuligheder. Den kombinerer dygtigt de indviklede, harmoniske teksturer, der er karakteristiske for FM-syntese, med et moderne design, der strømliner programmeringsprocessen og gør den tilgængelig for alle slags brugere.

Det var en af de første software-synths, jeg nogensinde fik fingrene i, og jeg bruger den stadig den dag i dag.

Hjertet i FM8 er den kraftfulde lydmotor, som er mere end i stand til at producere alt fra varme, klassiske klokketoner, der minder om vintage FM-synths, til banebrydende teksturer og leads, der skubber grænserne for digital syntese helt ud.

Matrixdisplayet føles måske lidt forældet på dette tidspunkt, men med det enorme bibliotek af forudindstillinger har du altid et godt udgangspunkt for at begynde at udforske.

Bølger Flow Bevægelse

Waves Flow Motion er måske en af mine yndlingssoftwaresynths, der er kommet ud i det sidste årti. Der er bare et eller andet ved den råhed og kant, man får fra FM-lyden, som er svær at finde andre steder.

Den blander på smukkeste vis traditionelle FM-syntese-teknikker med en visuelt engagerende og meget intuitiv brugerflade. En af de måder, hvorpå Waves var i stand til at adskille denne synth, var ved at tilbyde brugerne en øjeblikkelig og praktisk oplevelse. Hvis du ikke allerede har set temaet for denne artikel, kan FM-syntese ofte føles kompleks og utilgængelig, og derfor er jeg en stor fan af software, der forenkler processen.

Den innovative grafiske grænseflade gør det nemt at skabe, forbinde og manipulere FM-lyde og se forskellige komponenter i disse lyde udvikle sig i realtid ved hjælp af dynamisk visuel feedback.

Med så mange gode forudindstillinger giver Flow Motion dig mulighed for hurtigt at finde den lyd, du hører i dit hoved. Du får fire fleksible FM-oscillatorer med en alsidig modulationsmatrix og en række indbyggede effekter, som giver dig endeløs inspiration, uanset hvilken slags musik du laver.

Jeg har aldrig rigtig tænkt på Waves som en VST-instrumentdesigner, og på mange måder ændrede Flow Motion alt det for mig.

Arturia DX7 V

Uanset om du mangler penge eller plads i studiet, betyder det ikke, at du ikke kan få fat i lyden fra en af de mest berømte FM-synths nogensinde.

Arturia DX7 V er en omhyggelig digital genskabelse af den ikoniske Yamaha DX7. Den bringer alle de centrale lyde fra FM-syntese ind i den moderne produktion med bemærkelsesværdig autenticitet (som med mange Arturia-produkter).

Som virksomheden gør med alle sine synth-emuleringer, har Arturia gjort sig umage for at sikre, at DX7 V ikke kun efterligner de karakteristiske lydmæssige egenskaber fra sin hardware-forgænger, men også udvider den med nye funktioner, der imødekommer nutidens workflows for musikproduktion.

Med sin intuitive brugerflade nedbryder DX7 V den originale DX7's berygtede komplekse programmeringsbarriere og giver brugerne en mere tilgængelig måde at udforske og skabe lyde på. Med den ekstra modulationsmatrix, de nye oscillatormuligheder og den indbyggede effektmotor udvider DX7 V mulighederne for lyddesign betydeligt ud over, hvad der var muligt med det oprindelige instrument.

Du kan nu nemt navigere gennem lag af FM-syntese og skabe næsten enhver lyd, dit hjerte begærer, på det, der føles som et øjeblik.

Afsluttende tanker

Frekvensmodulation er et komplekst dyr, og jeg kan kun håbe, at denne korte guide har gjort det lidt mere tilgængeligt for dig. Fra grundlaget, der blev lagt af John Chownings pionerarbejde, til softwareinnovationerne, der fortsætter med at skubbe FM-syntese ind i nye kreative territorier, er det en synteseform, der er værd at udforske.

Uanset om du arrangerer dit næste synthwave-hit, designer lyde til en blockbuster-film eller bare får våde fødder med en ny FM-synth, er der så meget at udforske! Hav det sjovt og bliv eksperimenterende.