FM Synthesis on ääniarkkitehti joidenkin 80- ja 90-lukujen ikonisimpien kappaleiden takana. Se mullisti monin tavoin musiikin tuotannon omaleimaisilla ja eklektisillä äänillään.

FM-synteesi loi perustan uudelle musiikin aallolle aina vääristyneiden bassolinjojen sähköisestä surinasta digitaalisten kellojen kiteiseen hohtoon. FM-synteesi voi kuitenkin tuntua monista aloittelevista tuottajista monimutkaiselta ja ylivoimaiselta, varsinkin kun alat perehtyä modulaattoreiden ja kantoaaltojen monimutkaiseen verkostoon.

Mutta älä pelkää! koska tässä artikkelissa aiomme demystifioida FM-synteesin, pilkkoa sen komponentit ja tutkia muutamia eri vaihtoehtoja laitteisto- ja ohjelmistosyntetisaattoreille, joita voit lisätä arsenaaliisi tänään.

Mikä on FM-synteesi?

FM-synteesi on lyhenne sanoista frequency modulation synthesis.

Sen ytimessä on yhden aaltomuodon (kantoaallon) taajuuden modulointi toisen aaltomuodon (modulaattorin) taajuudella, mikä luo monimutkaisia harmonisia ja epäharmonisia ääniä, jotka ovat sekä rikkaita että dynaamisia. Kantoaallon ja modulaattorin välinen vuorovaikutus voi tuottaa valtavan määrän erilaisia sointivärejä, luonnolliselta kuulostavista soittimista täysin uudenlaisiin digitaalisiin ääniin, joita on vaikea luokitella.

Prosessi alkaa kantoaallosta, esimerkiksi yksinkertaisesta aaltomuodosta, kuten siniaallosta, joka itsessään kuulostaa puhtaalta ja vaatimattomalta. Modulaattori, toinen aaltomuoto, muuttaa sitten kantoaallon taajuutta, jolloin käyttöön tulee uusia taajuuksia, joita kutsutaan sivukaistoiksi. Modulaattorin taajuus ja amplitudi määräävät tuloksena syntyvän äänen luonteen ja voimakkuuden. Säätämällä näitä parametreja yhdessä modulaatioindeksin kanssa voit luoda laajan kirjon erilaisia äänitekstuureja.

FM-synteesistä tekee erityisen tehokkaan sen kyky luoda monimutkaisia ääniä suhteellisen pienellä laskentateholla. Tämä on yksi syy, miksi se oli niin suosittu 1980-luvun digitaalisissa syntetisaattoreissa. Sen teknisestä monimutkaisuudesta huolimatta voit avata äänisuunnittelumahdollisuuksien maailman, kun ymmärrät sen perustyönkulun.

FM-synteesin osatekijät

FM-synteesin taika on ymmärrettävä ensin sen keskeisten komponenttien avulla, joista jokaisella on oma roolinsa lopullisen äänen muodostamisessa. FM-sävelten rakennuspalikoina toimivista operaattoreista kantoaallon ja modulaattoreiden väliseen tanssiin on useita elementtejä, jotka yhdessä luovat FM-synteesin tunnetut äänet. Tutustutaan syvällisemmin kuhunkin niistä!

Operaattorit

FM-operaattorit ovat FM-synteesin perustavanlaatuisia ääntä tuottavia komponentteja. Ne toimivat lähinnä yksittäisinä analogisina oskillaattoreina. Kukin FM-operaattori voi toimia joko kantoaaltona, joka tuottaa kuultavaa ääntä, tai modulaattorina, joka vaikuttaa kantoaaltosignaalin taajuuteen ja näin ollen sen sävyyn.

Operaattorit luovat perusaaltomuotoja - kuten siniaaltoja - joita voidaan sitten moduloida monimutkaisempien äänien luomiseksi. FM-synteesin todellinen voima piilee kuitenkin siinä, miten nämä operaattorit kytketään toisiinsa ja miten niitä moduloidaan. Tämän seurauksena saat käyttöösi valtavan määrän erilaisia ääniä.

Kantoaineet ja modulaattorit

"Kantajilla" ja "modulaattoreilla" viitataan rooleihin, joita toimijoilla voi olla synteesiprosessissa.

Kantajat ovat operaattoreita, jotka tuottavat varsinaisen äänen, jonka kuulet ja joka toimii äänisignaalin perussignaalina, kun taas modulaattorit eivät tuota ääntä, joka on suoraan kuulijan kuultavissa. Sen sijaan ne vaikuttavat tai "moduloivat" kantoaallon taajuutta ja muuttavat siten sen harmonista sisältöä ja sävyä.

Näiden kahden vuorovaikutus tuottaa FM-synteesissä esiintyvät monimutkaiset äänet. Kun vaihdat modulaattoreiden taajuutta, amplitudia ja modulaatioindeksiä, voit luoda kaikkea hienovaraisista vibratoefekteistä dramaattisiin muutoksiin äänen harmonisessa rakenteessa.

Algoritmit

Ajattelen FM-algoritmeja mielelläni piirustuksina, jotka määräävät, miten operaattorit kytketään toisiinsa. Kukin algoritmi edustaa tiettyä operaattorikokoonpanoa ja määrittää reitit, joiden kautta ne vaikuttavat toisiinsa.

Algoritmit määrittelevät modulaatiorakenteen, jossa hahmotellaan, mitkä operaattorit moduloivat toisia ja missä järjestyksessä vuorovaikutus tapahtuu. Tämä rakenteellinen kehys on avainasemassa, sillä se vaikuttaa suoraan soinnillisiin mahdollisuuksiin. Eri algoritmeilla voidaan saada aikaan hyvin erilaisia tuloksia käyttämällä erilaisia modulaatioiden reititystapoja, vaikka käytössä olisi sama joukko operaattoreita.

Kuorigeneraattorit

Seuraavaksi meillä on envelope-generaattorit, joiden tehtävänä on muokata äänen dynaamista ääriviivaa ajan myötä. Ne määrittävät, miten kantoaaltojen ja modulaattoreiden amplitudi muuttuu nuotin käynnistymisestä sen päättymiseen asti, mikä vaikuttaa äänen yleiseen ilmaisuun ja liikkeeseen.

Envelop-generaattorit käyttävät tyypillisesti ADSR-parametreja - Attack, Decay, Sustain ja Release - joiden avulla voit hallita tarkasti sitä, kuinka nopeasti ääni saavuttaa huippuvolyymin (Attack), kuinka se laskee Sustain-tasolle ja kuinka se lopulta häipyy (Release).

Käyttämällä FM-synteesissä envelope-generaattoreita voimme paitsi muokata äänen äänenvoimakkuutta, myös muuttaa dramaattisesti äänen ajallisia ominaisuuksia koko äänen keston ajan.

Suhteet

Kantoaaltosignaalin ja modulaattorisignaalin taajuuksien välinen suhde määritellään taajuussuhteella, ja juuri tämä suhde määrittää äänen ulostulon harmonisen tai epäharmonisen luonteen.

Kun suhde muodostuu kokonaisluvuista (kuten 1:1, 2:1, 3:2), saadaan harmonisia ja musiikillisesti konsonantteja ääniä, jotka usein muistuttavat perinteisiä soittimia. Nämä ovat ääniä, joissa tuotettujen yliäänien taajuudet ovat perustaajuuden kokonaislukukertoja.

Toisaalta, kun suhde ei ole kokonaislukuinen (kuten 1,5:1 tai 2,7:1), lopputuloksena on epäharmonisia ja usein perkussiivisempia tai kellomaisia ääniä, jotka ovat musiikillisesti dissonantteja. Näillä epäharmonisilla äänillä ei ole yläsäveliä, jotka ovat perustaajuuden kokonaislukukertoja, minkä vuoksi saadaan usein monimutkaisempia ääniä tai metallisia FM-ääniä.

Palaute

Takaisinkytkentä tapahtuu, kun operaattorin (tässä yhteydessä lähinnä siniaaltogeneraattorin) ulostulo ohjataan takaisin itseensä. Tämä prosessi luo monimutkaisemman aaltomuodon, joka tuo lisää harmonisia tai yliääniä rikastuttamaan äänen tekstuuria.

On syytä huomata, että takaisinkytkentää sovelletaan yleisimmin modulaattoriin. Kun operaattori moduloi omaa taajuuttaan takaisinkytkennän avulla, se muuttaa aaltomuotoaan ja siirtyy yksinkertaisesta siniaallosta monimutkaisempaan muotoon. Tämä monimutkaisuus lisää soundiin harmonista tai epäharmonista sisältöä riippuen käytetyn palautteen määrästä.

Tämän ansiosta saat aikaan laajan valikoiman monimutkaisia soittimia, aina paksuista lyijyistä aggressiivisiin, vääristyneisiin bassoihin. Se on myös loistava työkalu äänisuunnittelijoille, jotka haluavat luoda kehittyviä sävyjä.

FM-synteesin lyhyt historia

FM-synteesi on suurelta osin John Chowningin työn ansiota. Chowning, säveltäjä ja tutkija Stanfordin yliopistossa, alkoi 1960-luvun lopulla tutkia FM-synteesin mahdollisuuksia monimutkaisten äänien luomiseen.

Hänen uraauurtava keksintönsä - että moduloimalla yhden aaltomuodon taajuutta toisella aaltomuodolla voidaan tuottaa laaja kirjo harmonisia ja epäharmonisia ääniä - loi perustan FM-synteesille. Menetelmä oli paitsi innovatiivinen myös erittäin tehokas, joten se soveltui digitaaliseen toteutukseen. Chowningin työ johti lopulta siihen, että Stanfordin yliopisto lisensoi tekniikan Yamahalle, mikä merkitsi FM-synteesin kaupallisen matkan alkua.

Yamaha GS-1 esiteltiin vuonna 1980, ja se oli ensimmäinen kaupallinen FM-syntetisaattori, joka löysi tiensä musiikkiteollisuuteen. GS-1 oli kuitenkin kokonsa, monimutkaisuutensa ja hintansa vuoksi vain harvojen muusikoiden ja studioiden saatavilla.

Tämä yksinoikeus muuttui, kun Yamaha DX7 esiteltiin vuonna 1983. DX7 käytti Chowningin FM-synteesiperiaatteita, vaikka se oli uraauurtava äänentoistokyvyiltään, edullisuudeltaan ja kannettavuudeltaan. Sen äänet olivat uskomattoman selkeät ja tarjosivat kirkkaan, täyteläisen digitaalisen soinnin, joka oli 1980-luvun musiikin, erityisesti popin ja rockin, perusta.

FM-syntetisaattorin käyttöönotto merkitsi monella tapaa merkittävää muutosta musiikintuotantomaailmassa ja edisti digitaalisten syntetisaattoreiden käyttöönottoa.

FM-synteesin perintö ei tietenkään loppunut laitteistoon.

Kun maailma siirtyi digitaaliaikaan, FM-synteesi sai uuden elämän VST (Virtual Studio Technology) -liitännäisten muodossa. Nämä ohjelmistosyntetisaattorit jäljittelevät perinteisten FM-syntetisaattoreiden ääntä ja toiminnallisuutta ja tarjoavat samalla laajennettua joustavuutta ja integroitavuutta DAW-ohjelmiin.

Nykyään FM-syntetisaattorit kehittyvät edelleen, ja ne tarjoavat muusikoille ja tuottajille jatkuvasti kasvavan työkalupakin äänisuunnitteluun.

Laitteiston FM-syntetisaattorit

Laitteisto-FM-syntetisaattorit nousivat 1980-luvulla, ja joistakin malleista tuli klassisia FM-syntetisaattoreita, jotka ovat edelleen hyvin käytettyjä. Katsotaanpa muutamia ikonisimpia FM-laitteita.

Yamaha DX7

Kuten olemme jo keskustelleet, Yamaha DX7 on FM-synteesin monumentaalinen hahmo. Tämä FM-syntetisaattori oli monella tapaa se, joka ennakoi taajuusmodulaatiosynteesin laajamittaista käyttöönottoa musiikin tuotannossa.

DX7 tuli markkinoille vuonna 1983 ja muutti maiseman selkeydellään, monimutkaisilla harmonioillaan ja loputtomilla äänimahdollisuuksillaan. Muusikot rakastivat sitä sen käsittämättömän äänipaletin vuoksi, mukaan lukien sähköpianot ja bassot, jotka määrittelivät 80-luvun pop-soundin. Vielä nykyäänkin voimme kuulla näitä unenomaisia padeja ja läpitunkevia lead-säveliä synthwave-musiikissa.

DX7:n todellinen kauneus oli kuitenkin sen käyttöliittymä, jossa oli vaatimaton määrä painikkeita ja yksi datan liukusäädin. Tämä poikkesi aikansa nupukkeilla varustetuista analogisista syntetisaattoreista ja haastoi muusikot tutkimaan äänisuunnittelua uusilla tavoilla. Oppimiskäyrästään huolimatta DX7 oli kuitenkin suhteellisen tehokas syntetisaattori. Syvällisen ohjelmointinsa ansiosta se tarjosi tuohon aikaan vertaansa vailla olevaa luovuutta.

Vielä tänäkin päivänä se on yksi kestävimmistä ja luotettavimmista klassikkosyntetisaattoreista, minkä vuoksi siitä on tullut yksi studioiden ja lavojen peruspilareista ympäri maailmaa.

Elektron Digitone

Elektron Digitonen tekijät ottivat modernin käänteen perinteiseen FM-synteesiin ja yhdistivät digitaalisen äänenmuodostuksen monimutkaisuuden Elektronin tunnetun intuitiivisen työnkulun kanssa.

Tämä 2010-luvun lopulla julkaistu kompakti digitaalinen FM-syntetisaattori uudisti FM-synteesin ja teki siitä helpommin lähestyttävän ja musiikillisesti ilmaisuvoimaisemman kuin koskaan ennen. Toisin kuin monissa muissa FM-syntetisaattoreissa, siinä on tyylikäs, käyttäjäystävällinen käyttöliittymä ja vankka rakenne. Kun soitin sillä ensimmäistä kertaa, olin yllättynyt siitä, miten helppoa oli valita erilaisia ääniä ilman FM-synteesiin usein liittyvää jyrkkää oppimiskäyrää.

Digitonen ytimessä on tehokas 4-operaattorin FM-moottori, jota Elektronin Step-sekvensseri täydentää ja jonka avulla käyttäjät voivat valita monimutkaisia rytmisiä kuvioita ja sekvenssejä. Se lähestyy FM-synteesiä innovatiivisemmin yksinkertaistamalla modulaatiomatriisia ja tarjoamalla äänenmuodostuksen käytännönläheistä hallintaa.

Äänisuunnitteluun pääseminen tämän syntetisaattorin kanssa on paljon intuitiivisempi prosessi kuin odotitkaan, ja monitilasuodattimien ja efektien sisällyttämisen ansiosta saat mukavaa lämpöä ja syvyyttä, joka toimii vastapainona digitaalisten FM-äänien mahdollisesti kylmälle tarkkuudelle.

Sen lisäksi, että se loistaa itsenäisenä instrumenttina, sen MIDI- ja Overbridge-ominaisuudet takaavat, että se sopii kauniisti mihin tahansa kokoonpanoon ja kuroo umpeen kuilun laitteisto- ja ohjelmistotuotantoympäristöjen välillä.

Korg Opsix

Korg Opsix oli valtava harppaus eteenpäin taajuusmodulaatiosynteesin kehityksessä. Se yhdisti perinteisen FM-soundin tuottamisen syvyyden ja monipuolisuuden saavutettavuuden ja käytännön hallinnan tasoon, jota ei yleensä yhdistetä FM-syntetisaattoreihin.

Opsix esiteltiin vuonna 2020 keskellä näennäistä maailman romahdusta, ja se oli kirkas valo FM-synteesin ja laitteistosyntetisaattoreiden faneille yleensä. Se teki digitaalisesta FM-synteesistä helpommin lähestyttävää laajalle käyttäjäkunnalle uhraamatta sen niin arvostettua soinnillista monimutkaisuutta.

Yksi Opsixin erityispiirteistä on sen innovatiivinen käyttöliittymä, joka sisältää yksityiskohtaisen OLED-näytön sekä joukon säätimiä ja liukusäätimiä, jotka tarjoavat välittömän tuntuman parametrien hallintaan. Rakastan tuntoaistilla varustettuja syntetisaattoreita, joita on helppo käyttää, sillä se tekee monimutkaisten sävyjen valinnasta paljon intuitiivisemman prosessin.

Perinteisen FM:n lisäksi Opsix laajentaa palettiaan hybridilähestymistavalla, joka sisältää aaltojen muotoilua, suodatusta ja efektejä. Voit luoda paljon laajemman valikoiman ääniä kiteisistä kelloista kehittyviin padeihin.

Opsix loistaa myös kyvyllään ylittää klassiset 4 tai 6 operaattorin kokoonpanot, sillä se tarjoaa "muutetun" FM-tilan, joka tuo käyttöön uusia operaattoritiloja ja modulaatiovaihtoehtoja. Sen polyfoninen sekvensseri, liikesekvensointi ja arpeggiaattori tekevät siitä absoluuttisen voimanpesän sekä studiotuotantoon että live-esityksiin.

Ohjelmiston FM-syntetisaattorit

Ohjelmistot hallitsevat musiikkituotannon markkinoita näinä päivinä, ja monien mahtavien tuotemerkkien ja kehittäjien ansiosta tarjolla on suuri valikoima mahtavia FM-syntetisaattoreita, joista valita.

Native Instruments FM8

Native Instrumentsin FM8:sta on tullut jonkinlainen titaani ohjelmisto-FM-syntetisaattoreiden maisemassa. Siitä lähtien, kun se esiteltiin FM7:nä vuonna 2002, se on ollut tunnettu hienostuneesta syvyydestään ja joustavuudestaan.

FM-synteesin rikkaaseen perintöön perustuva, 18 vuotta vanha FM8 tarjoaa suhteellisen modernin käänteen, käyttäjäystävällisen käyttöliittymän ja loputtomat äänimahdollisuudet. Siinä yhdistyvät taidokkaasti FM-synteesille ominaiset monimutkaiset, harmonisesti rikkaat tekstuurit ja nykyaikainen muotoilu, joka tehostaa ohjelmointiprosessia, joten se on kaikkien käyttäjien ulottuvilla.

Se oli yksi ensimmäisistä ohjelmistosyntetisaattoreista, jotka sain käsiini, ja käytän sitä edelleen tähän päivään asti.

FM8:n ytimessä on sen tehokas äänimoottori, joka pystyy tuottamaan kaikkea lämpimistä, klassisista, vintage-fm-syntetisaattoreista muistuttavista kellonsävyistä aina huippuluokan tekstuureihin ja lyijyihin, jotka laajentavat digitaalisen synteesin rajoja täysin.

Matriisinäyttö saattaa tuntua tässä vaiheessa hieman vanhentuneelta, mutta massiivisen esiasetuskirjaston ansiosta sinulla on aina hyvä lähtökohta, josta voit aloittaa tutkimisen.

Aallot Virtaus Liike

Waves Flow Motion saattaa olla yksi suosikkini ohjelmistosyntetisaattoreista, jotka ovat ilmestyneet viime vuosikymmenen aikana. FM-soundissa on vain jotain sellaista jämäkkyyttä ja särmää, jota on vaikea löytää muualta.

Se yhdistää kauniisti perinteiset FM-synteesitekniikat visuaalisesti houkuttelevaan ja erittäin intuitiiviseen käyttöliittymään. Waves pystyi erottamaan tämän syntetisaattorin muun muassa tarjoamalla käyttäjille välittömän ja käytännönläheisen kokemuksen. Jos et jo huomannut tämän artikkelin teemaa, FM-synteesi voi usein tuntua monimutkaiselta ja vaikeasti lähestyttävältä, minkä vuoksi olen suuri fani ohjelmistoille, jotka yksinkertaistavat prosessia.

Innovatiivisen graafisen käyttöliittymän avulla on helppo luoda, yhdistää ja käsitellä FM-ääniä ja nähdä äänien eri komponenttien kehittyvän reaaliajassa dynaamisen visuaalisen palautteen avulla.

Flow Motion tarjoaa niin paljon hienoja esiasetuksia, että voit löytää nopeasti minkä tahansa äänen, jonka kuulet päässäsi. Saat neljä joustavaa FM-oskillaattoria, monipuolisen modulaatiomatriisin ja joukon sisäänrakennettuja efektejä, jotka tarjoavat loputtomasti inspiraatiota riippumatta siitä, millaista musiikkia teet.

En koskaan ajatellut Wavesia VST-instrumenttien suunnittelijana, ja monella tapaa Flow Motion muutti kaiken tämän.

Arturia DX7 V

Vaikka sinulla ei olisi varoja tai studiokiinteistöjä, se ei tarkoita, ettet voisi saada käsiisi yhden kaikkien aikojen kuuluisimman FM-syntetisaattorin ääniä.

Arturia DX7 V on huolellinen digitaalinen kopio ikonisesta Yamaha DX7:stä. Se tuo kaikki FM-synteesin keskeiset soundit nykyaikaiseen tuotantoon huomattavan autenttisesti (kuten monissa Arturian tuotteissa).

Kuten yritys tekee kaikkien syntetisaattoriemulaatioidensa kanssa, Arturia on nähnyt paljon vaivaa varmistaakseen, että DX7 V ei ainoastaan jäljittele laitteistonsa edeltäjänsä erityisiä soinnillisia ominaisuuksia, vaan myös laajentaa sitä uusilla ominaisuuksilla, jotka vastaavat nykypäivän musiikin tuotannon työnkulkuja.

Intuitiivisen käyttöliittymänsä ansiosta DX7 V murtaa alkuperäisen DX7:n tunnetusti monimutkaisen ohjelmointirajan ja tarjoaa käyttäjille helpommin lähestyttävän tavan tutkia ja luoda soundeja. Lisätty modulaatiomatriisi, uudet oskillaattorivaihtoehdot ja sisäänrakennettu efektimoottori laajentavat DX7 V:n äänisuunnittelumahdollisuuksia merkittävästi alkuperäisen instrumentin mahdollisuuksien ulkopuolelle.

Voit nyt helposti navigoida FM-synteesin kerroksissa ja luoda melkein minkä tahansa haluamasi äänen hetkessä.

Lopulliset ajatukset

Taajuusmodulaatio on monimutkainen peto, ja voin vain toivoa, että tämä lyhyt opas on saanut sen tuntumaan hieman helpommin lähestyttävältä. John Chowningin uraauurtavan työn luomasta perustasta ohjelmistoinnovaatioihin, jotka jatkavat FM-synteesin viemistä uusille luoville alueille, se on synteesityyli, johon kannattaa tutustua.

Olitpa sitten järjestämässä seuraavaa synthwave-hittiäsi, suunnittelemassa ääniä menestyselokuvaan tai vain ottamassa jalat alleen uudella FM-syntetisaattorilla, on niin paljon tutkittavaa! Pidä hauskaa ja kokeile.