Die FM-Synthese ist der Klangarchitekt hinter einigen der kultigsten Tracks der 80er und 90er Jahre. In vielerlei Hinsicht revolutionierte sie die Musikproduktion mit ihren unverwechselbaren und eklektischen Sounds.

Vom elektrischen Summen verzerrter Basslinien bis zum kristallinen Schimmer digitaler Glocken - die FM-Synthese legte den Grundstein für eine neue Musikwelle. Für viele angehende Produzenten kann sich die FM-Synthese jedoch komplex und überwältigend anfühlen, vor allem, wenn man anfängt, sich in das komplizierte Netz von Modulatoren und Trägern zu vertiefen.

Aber keine Angst! In diesem Artikel werden wir die FM-Synthese entmystifizieren, ihre Komponenten aufschlüsseln und einige verschiedene Optionen für Hardware- und Software-Synthesizer vorstellen, die Sie heute zu Ihrem Arsenal hinzufügen können.

Was ist FM-Synthese?

FM-Synthese ist die Abkürzung für Frequenzmodulationssynthese.

Im Kern geht es um die Modulation der Frequenz einer Wellenform (des Trägers) durch die Frequenz einer anderen Wellenform (des Modulators), wodurch komplexe harmonische und unharmonische Klänge entstehen, die sowohl reichhaltig als auch dynamisch sind. Durch das Zusammenspiel von Träger und Modulator kann eine große Bandbreite an Klangfarben erzeugt werden, von natürlich klingenden Instrumenten bis hin zu völlig neuartigen, digitalen Klängen, die sich nur schwer kategorisieren lassen.

Der Prozess beginnt mit dem Träger, z. B. einer einfachen Wellenform wie einer Sinuswelle, die für sich genommen rein und unauffällig klingt. Der Modulator, eine andere Wellenform, verändert dann die Frequenz des Trägers und führt neue Frequenzen, die so genannten Seitenbänder, ein. Die Frequenz und die Amplitude des Modulators bestimmen den Charakter und die Intensität des resultierenden Klangs. Durch Einstellen dieser Parameter und des Modulationsindexes können Sie ein breites Spektrum an Klangtexturen erzeugen.

Was die FM-Synthese besonders leistungsfähig macht, ist ihre Fähigkeit, komplexe Klänge mit relativ geringer Rechenleistung zu erzeugen. Dies ist einer der Gründe, warum sie in den digitalen Synthesizern der 1980er Jahre so beliebt war. Trotz ihrer technischen Komplexität können Sie sich eine Welt von Sounddesign-Möglichkeiten erschließen, wenn Sie ihren grundlegenden Arbeitsablauf verstehen.

Die Komponenten der FM-Synthese

Um die Magie der FM-Synthese vollständig zu begreifen, müssen Sie zunächst ihre Schlüsselkomponenten verstehen, von denen jede eine bestimmte Rolle bei der Gestaltung des endgültigen Klangs spielt. Von den Operatoren, die als Bausteine der FM-Töne fungieren, bis hin zum Tanz zwischen Träger und Modulatoren, gibt es mehrere Elemente, die zusammenkommen, um die Klänge zu erzeugen, für die die FM-Synthese bekannt ist. Lassen Sie uns tiefer in jedes Element eintauchen!

Betreiber

FM-Operatoren sind die grundlegenden klangerzeugenden Komponenten der FM-Synthese. Sie funktionieren im Wesentlichen wie einzelne analoge Oszillatoren. Jeder FM-Operator kann entweder als Träger fungieren, der einen hörbaren Ton erzeugt, oder als Modulator, der die Frequenz und damit die Klangfarbe des Trägersignals beeinflusst.

Die Operatoren erzeugen grundlegende Wellenformen - wie Sinuswellen - die dann moduliert werden können, um komplexere Klänge zu erzeugen. Die wahre Stärke der FM-Synthese liegt jedoch darin, wie diese Operatoren miteinander verbunden und moduliert werden. Dadurch erhalten Sie Zugang zu einer breiten Palette von Klängen.

Träger und Modulatoren

Die "Träger" und "Modulatoren" beziehen sich auf die Rollen, die die Akteure innerhalb des Syntheseprozesses spielen können.

Träger sind die Operatoren, die den eigentlichen Ton erzeugen, den Sie hören und der als grundlegendes Audiosignal dient, während Modulatoren keinen direkt hörbaren Ton erzeugen. Stattdessen beeinflussen oder "modulieren" sie die Frequenz des Trägers und verändern so dessen harmonischen Gehalt und Klangfarbe.

Die Interaktion zwischen diesen beiden erzeugt die komplexen Klänge der FM-Synthese. Wenn Sie die Frequenz, die Amplitude und den Modulationsindex der Modulatoren variieren, können Sie alles von subtilen Vibrato-Effekten bis hin zu dramatischen Veränderungen in der harmonischen Struktur des Klangs erzeugen.

Algorithmen

Ich betrachte die FM-Algorithmen gerne als Blaupausen, die vorgeben, wie die Operatoren miteinander verbunden sind. Jeder Algorithmus steht für eine bestimmte Betreiberkonfiguration und bestimmt die Wege, über die sie sich gegenseitig beeinflussen.

Im Wesentlichen definieren Algorithmen die Modulationsstruktur und legen fest, welche Operatoren andere modulieren und in welcher Reihenfolge die Interaktionen stattfinden. Dieser strukturelle Rahmen ist entscheidend, da er sich direkt auf die klanglichen Möglichkeiten auswirkt. Verschiedene Algorithmen können mit unterschiedlichen Modulationsroutings zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen führen, selbst wenn sie mit denselben Operatoren arbeiten.

Hüllkurvengeneratoren

Als Nächstes haben wir Hüllkurvengeneratoren, die dazu dienen, die dynamische Kontur eines Klangs über die Zeit zu formen. Sie bestimmen, wie sich die Amplitude der Träger und Modulatoren vom Auslösen einer Note bis zu ihrem Ende verändert, was den Gesamtausdruck und die Bewegung des Klangs beeinflusst.

Hüllkurvengeneratoren verwenden in der Regel ADSR-Parameter - Attack, Decay, Sustain und Release -, mit denen Sie präzise steuern können, wie schnell ein Sound seine Spitzenlautstärke erreicht (Attack), wie er auf den Sustain-Pegel abfällt und wie er schließlich ausklingt (Release).

Durch den Einsatz von Hüllkurvengeneratoren in der FM-Synthese können wir nicht nur die Lautstärkehüllkurve des Klangs modellieren, sondern auch die Klangcharakteristik über die gesamte Dauer des Klangs dramatisch verändern.

Verhältnisse

Das Verhältnis zwischen den Frequenzen des Träger- und des Modulatorsignals wird durch ein Frequenzverhältnis definiert, und dieses Verhältnis bestimmt den harmonischen oder unharmonischen Charakter der Tonausgabe.

Wenn das Verhältnis aus ganzen Zahlen besteht (z. B. 1:1, 2:1, 3:2), erhält man harmonische und musikalisch konsonante Klänge, die oft an traditionelle Musikinstrumente erinnern. Dies sind Klänge, bei denen die Frequenzen der erzeugten Obertöne ganzzahlige Vielfache einer Grundfrequenz sind.

Handelt es sich hingegen um ein nicht ganzzahliges Verhältnis (z. B. 1,5:1, 2,7:1), entstehen unharmonische und häufig perkussivere oder glockenartige Klänge, die musikalisch dissonant sind. Diese unharmonischen Klänge haben keine Obertöne, die ganzzahlige Vielfache einer Grundfrequenz sind, weshalb man oft komplexere Töne oder metallische FM-Klänge erhält.

Rückmeldung

Rückkopplung tritt auf, wenn der Ausgang eines Operators (in diesem Zusammenhang im Wesentlichen ein Sinuswellengenerator) in sich selbst zurückgeführt wird. Dieser Prozess erzeugt eine komplexere Wellenform und führt zusätzliche Obertöne ein, die die Textur des Klangs bereichern.

Es ist erwähnenswert, dass die Rückkopplung am häufigsten bei einem Modulator angewendet wird. Wenn ein Operator seine eigene Frequenz durch Rückkopplung moduliert, ändert er seine Wellenform und geht von einer einfachen Sinuswelle zu einer komplexeren Form über. Diese Komplexität fügt dem Klang harmonische oder unharmonische Inhalte hinzu, je nach Stärke der Rückkopplung.

Das Ergebnis ist eine Reihe komplexer Klangfarben, von dicken Leads bis hin zu aggressiven, verzerrten Bässen. Es ist auch ein großartiges Werkzeug für Sounddesigner, die sich entwickelnde Töne erzeugen wollen.

Eine kurze Geschichte der FM-Synthese

Die FM-Synthese verdankt einen Großteil ihrer Entwicklung und Popularisierung der Arbeit von John Chowning. In den späten 1960er Jahren begann Chowning, ein Komponist und Forscher an der Stanford University, das Potenzial der FM-Synthese als Mittel zur Erzeugung komplexer Klänge zu erforschen.

Seine bahnbrechende Entdeckung, dass die Modulation der Frequenz einer Wellenform mit einer anderen ein breites Spektrum an harmonischen und unharmonischen Klängen erzeugen kann, legte den Grundstein für die FM-Synthese. Diese Methode war nicht nur innovativ, sondern auch äußerst effizient, so dass sie sich für die digitale Umsetzung eignete. Chownings Arbeit führte schließlich dazu, dass die Stanford University die Technologie an Yamaha lizenzierte, was den Beginn der kommerziellen Entwicklung der FM-Synthese markierte.

Der Yamaha GS-1 wurde 1980 eingeführt und war der erste kommerzielle FM-Synthesizer, der seinen Weg in die Musikindustrie fand. Aufgrund seiner Größe, Komplexität und Kosten war der GS-1 jedoch nur für eine Handvoll Musiker und Studios zugänglich.

Diese Exklusivität änderte sich mit der Einführung des Yamaha DX7 im Jahr 1983. Der DX7 nutzte die FM-Syntheseprinzipien von Chowning, war aber bahnbrechend in Bezug auf seine Klangmöglichkeiten, Erschwinglichkeit und Tragbarkeit. Seine Klänge waren unglaublich ausgeprägt und boten diese helle, reichhaltige, digital klingende Klangfarbe, die in der Musik der 1980er Jahre, vor allem in Pop und Rock, ein Grundnahrungsmittel war.

In vielerlei Hinsicht markierte die Einführung dieses FM-Synthesizers einen bedeutenden Wandel in der Musikproduktionslandschaft und förderte die Einführung digitaler Synthesizer.

Natürlich ist das Erbe der FM-Synthese nicht bei der Hardware stehen geblieben.

Mit dem Übergang ins digitale Zeitalter hat die FM-Synthese in Form von VST-Plug-ins (Virtual Studio Technology) ein neues Leben gefunden. Diese Software-Synthesizer emulieren den Klang und die Funktionalität traditioneller FM-Synthesizer und bieten gleichzeitig erweiterte Flexibilität und Integration in DAWs.

Auch heute noch entwickeln sich FM-Synthesizer weiter und bieten Musikern und Produzenten ein ständig wachsendes Instrumentarium für das Sounddesign.

Hardware FM-Synthesizer

Hardware-FM-Synthesizer machten in den 1980er Jahren Furore, und einige der Modelle wurden zu klassischen FM-Synthesizern, die auch heute noch sehr beliebt sind. Werfen wir einen Blick auf einige der kultigsten FM-Geräte.

Yamaha DX7

Wie wir bereits besprochen haben, ist der Yamaha DX7 eine Art Monumentalfigur in der FM-Synthese. In vielerlei Hinsicht war es dieser FM-Synthesizer, der die weit verbreitete Einführung der Frequenzmodulationssynthese in der Musikproduktion einleitete.

Der DX7 kam 1983 auf den Markt und veränderte die Klanglandschaft mit seiner Klarheit, den komplexen Obertönen und den endlosen klanglichen Möglichkeiten. Musiker liebten ihn wegen seiner unvorstellbaren Klangpalette, einschließlich der E-Pianos und Bässe, die den Pop-Sound der 80er Jahre prägten. Heute können wir diese verträumten Pads und durchdringenden Leads immer noch in der Synthwave-Musik hören.

Die wahre Schönheit des DX7 lag jedoch in seinem Interface, das mit einer bescheidenen Anzahl von Knöpfen und einem einzigen Datenschieberegler ausgestattet war. Dies bedeutete eine Abkehr von den knopflastigen Analogsynthesizern seiner Zeit und forderte die Musiker heraus, neue Wege in der Klanggestaltung zu gehen. Trotz seiner Lernkurve war der DX7 immer noch ein relativ effizienter Synthesizer. Mit seiner tiefgreifenden Programmierung bot er eine für die damalige Zeit beispiellose Kreativität.

Auch heute noch ist er einer der langlebigsten und zuverlässigsten klassischen Synthesizer, weshalb er in Studios und auf Bühnen auf der ganzen Welt zu einem festen Bestandteil geworden ist.

Elektron Digitone

Die Macher des Elektron Digitone haben der traditionellen FM-Synthese eine moderne Wendung gegeben und die Komplexität der digitalen Klangerzeugung mit dem intuitiven Workflow, für den Elektron bekannt ist, kombiniert.

Dieser kompakte digitale FM-Synthesizer wurde in den späten 2010er Jahren veröffentlicht und hat die FM-Synthese neu interpretiert, indem er sie zugänglicher und musikalisch ausdrucksstärker als je zuvor machte. Im Gegensatz zu vielen anderen FM-Synthesizern wurde er mit einer schlanken, benutzerfreundlichen Oberfläche und einer robusten Bauweise ausgestattet. Als ich das erste Mal mit ihm spielte, war ich überrascht, wie einfach es war, verschiedene Sounds einzustellen, ohne die steile Lernkurve, die oft mit der FM-Synthese verbunden ist.

Das Herzstück des Digitone ist eine leistungsstarke FM-Engine mit 4 Reglern, die durch den für Elektron typischen Step-Sequenzer ergänzt wird, mit dem der Anwender komplexe rhythmische Muster und Sequenzen einstellen kann. Der Digitone verfolgt einen innovativen Ansatz für die FM-Synthese, indem er die Modulationsmatrix vereinfacht und eine praktische Kontrolle über die Klangformung bietet.

Der Einstieg in die Klanggestaltung mit diesem Synthesizer ist weitaus intuitiver, als man erwarten würde, und durch die Einbeziehung von Multimode-Filtern und -Effekten erhält man eine angenehme Wärme und Tiefe, die ein Gegengewicht zu der potenziell kalten Präzision digitaler FM-Sounds bildet.

Abgesehen von der Tatsache, dass es als eigenständiges Instrument glänzt, sorgen seine MIDI- und Overbridge-Fähigkeiten dafür, dass es sich wunderbar in jedes Setup einfügt und die Lücke zwischen Hardware- und Software-Musikproduktionsumgebungen überbrückt.

Korg Opsix

Der Korg Opsix war ein großer Sprung nach vorn in der Entwicklung der Frequenzmodulationssynthese. Er verband die Tiefe und Vielseitigkeit traditioneller FM-Klangerzeugung mit einem Grad an Zugänglichkeit und praktischer Kontrolle, der typischerweise mit FM-Synthesizern nicht verbunden ist.

Der Opsix wurde 2020 inmitten eines scheinbaren Weltuntergangs eingeführt und war ein Lichtblick für FM-Synthese- und Hardware-Synthesizer-Fans im Allgemeinen. Er machte die digitale FM-Synthese für ein breites Spektrum von Nutzern zugänglicher, ohne die klangliche Komplexität zu opfern, die sie so verehrt.

Eines der herausragenden Merkmale des Opsix ist seine innovative Benutzeroberfläche, die ein detailliertes OLED-Display und eine Reihe von Knöpfen und Schiebereglern umfasst, die eine sofortige taktile Kontrolle über die Parameter ermöglichen. Ich liebe taktile Synthesizer, die einfach zu navigieren sind, da sie das Einstellen komplexer Klangfarben zu einem viel intuitiveren Prozess machen.

Über die traditionelle FM hinaus erweitert der Opsix seine Palette mit einem hybriden Ansatz, der Waveshaping, Filterung und Effekte einbezieht. Sie können ein viel breiteres Spektrum an Klängen erzeugen, von kristallinen Glocken bis hin zu sich entwickelnden Flächen.

Der Opsix glänzt auch durch seine Fähigkeit, über die klassischen 4-Operator- oder 6-Operator-Setups hinauszugehen und bietet einen "veränderten" FM-Modus, der neue Operator-Modi und Modulationsoptionen einführt. Sein polyphoner Sequenzer, Motion Sequencing und Arpeggiator machen ihn zu einem absoluten Kraftpaket sowohl für die Studioproduktion als auch für Live-Auftritte.

Software FM-Synthesizer

Software dominiert heutzutage den Markt der Musikproduktion, und dank der vielen großartigen Marken und Entwickler gibt es eine Vielzahl von tollen Software-FM-Synthesizern.

Native Instruments FM8

Der FM8 von Native Instruments hat sich zu einer Art Titan in der Landschaft der Software-FM-Synthesizer entwickelt. Seit seiner Einführung als FM7 im Jahr 2002 ist er für seine ausgefeilte Tiefe und Flexibilität bekannt.

FM8, das auf dem reichen Erbe der FM-Synthese aufbaut, ist mittlerweile 18 Jahre alt und bietet mit seiner benutzerfreundlichen Oberfläche und den unendlichen Klangmöglichkeiten einen relativ modernen Ansatz. Es kombiniert gekonnt die komplexen, harmonischen Texturen, die für die FM-Synthese charakteristisch sind, mit einem zeitgemäßen Design, das den Programmierprozess vereinfacht und es für alle Arten von Benutzern zugänglich macht.

Er war einer der ersten Software-Synthesizer, die ich je in die Hände bekam, und ich benutze ihn bis heute.

Das Herzstück des FM8 ist seine leistungsstarke Sound-Engine, die alles von warmen, klassischen Glockentönen, die an alte FM-Synthesizer erinnern, bis hin zu innovativen Texturen und Leads, die die Grenzen der digitalen Synthese völlig verschieben, produzieren kann.

Das Matrix-Display mag sich inzwischen etwas veraltet anfühlen, aber mit der umfangreichen Bibliothek an Voreinstellungen haben Sie immer einen guten Ausgangspunkt, um mit der Erkundung zu beginnen.

Wellen Strömung Bewegung

Waves Flow Motion ist vielleicht einer meiner liebsten Software-Synthesizer, die im letzten Jahrzehnt auf den Markt gekommen sind. Der FM-Sound hat einfach etwas an sich, das man anderswo nur schwer finden kann.

Er verbindet auf wunderbare Weise traditionelle FM-Synthesetechniken mit einer visuell ansprechenden und äußerst intuitiven Benutzeroberfläche. Einer der Wege, auf denen Waves diesen Synthesizer hervorheben konnte, war, dass er dem Benutzer eine unmittelbare und praktische Erfahrung bietet. Falls Sie das Thema dieses Artikels noch nicht erkannt haben: FM-Synthese kann sich oft komplex und unzugänglich anfühlen, weshalb ich ein großer Fan von Software bin, die den Prozess vereinfacht.

Die innovative grafische Benutzeroberfläche macht es einfach, FM-Klänge zu erstellen, zu verbinden und zu manipulieren und die Entwicklung verschiedener Komponenten dieser Klänge in Echtzeit mit dynamischem visuellem Feedback zu verfolgen.

Mit so vielen großartigen Presets können Sie mit Flow Motion schnell den Sound finden, den Sie in Ihrem Kopf hören. Sie erhalten vier flexible FM-Oszillatoren mit einer vielseitigen Modulationsmatrix und einer Reihe von Onboard-Effekten, die Ihnen endlose Inspiration bieten, egal welche Art von Musik Sie machen.

Ich habe Waves nie wirklich als VST-Instrumentenentwickler gesehen, und Flow Motion hat das für mich in vielerlei Hinsicht geändert.

Arturia DX7 V

Auch wenn Sie nicht über das nötige Geld oder die nötige Studiofläche verfügen, können Sie trotzdem die Sounds eines der berühmtesten FM-Synthesizer aller Zeiten nutzen.

Der Arturia DX7 V ist eine sorgfältige digitale Nachbildung des legendären Yamaha DX7. Er bringt alle grundlegenden Klänge der FM-Synthese mit bemerkenswerter Authentizität in die moderne Produktion (wie bei vielen Arturia-Produkten).

Wie bei all seinen Synthesizer-Emulationen hat Arturia auch bei der DX7 V nicht nur die charakteristischen Klangeigenschaften seines Hardware-Vorgängers nachgebildet, sondern auch neue Funktionen hinzugefügt, die den heutigen Musikproduktions-Workflows gerecht werden.

Mit seiner intuitiven Benutzeroberfläche überwindet der DX7 V die notorisch komplizierte Programmierbarkeit des ursprünglichen DX7 und bietet dem Anwender eine leichter zugängliche Möglichkeit, Sounds zu erforschen und zu kreieren. Mit der hinzugefügten Modulationsmatrix, den neuen Oszillator-Optionen und der eingebauten Effekt-Engine erweitert der DX7 V die Möglichkeiten des Sounddesigns erheblich über das hinaus, was mit dem Originalinstrument möglich war.

Sie können jetzt ganz einfach durch die verschiedenen Ebenen der FM-Synthese navigieren und so gut wie jeden Sound, den Ihr Herz begehrt, im Handumdrehen erzeugen.

Abschließende Überlegungen

Frequenzmodulation ist ein komplexes Gebilde, und ich kann nur hoffen, dass dieser kurze Leitfaden es Ihnen ein wenig näher gebracht hat. Von den Grundlagen, die durch John Chownings Pionierarbeit gelegt wurden, bis hin zu den Software-Innovationen, die die FM-Synthese in neue kreative Bereiche vorantreiben, ist es eine Art der Synthese, die es wert ist, entdeckt zu werden.

Ob Sie Ihren nächsten Synthwave-Hit arrangieren, Sounds für einen Blockbuster-Film entwerfen oder einfach nur einen neuen FM-Synthesizer ausprobieren wollen - es gibt so viel zu entdecken! Haben Sie Spaß und experimentieren Sie.