FM Synthesis is de geluidsarchitect achter een aantal van de meest iconische nummers van de jaren 80 en 90. In veel opzichten heeft het een revolutie teweeggebracht in de muziekproductie met zijn kenmerkende en eclectische geluiden. In veel opzichten heeft het een revolutie teweeggebracht in muziekproductie met zijn kenmerkende en eclectische geluiden.

Van het elektrische gezoem van vervormde baslijnen tot de kristalheldere glans van digitale klokken, FM-synthese legde de basis voor een nieuwe muziekgolf. Voor veel aspirant-producers kan FM-synthese echter complex en overweldigend aanvoelen, vooral als je eenmaal begint te graven in het ingewikkelde web van modulatoren en dragers.

Maar wees niet bang! In dit artikel gaan we FM-synthese demystificeren, de componenten ervan uitsplitsen en een paar verschillende opties voor hardware- en softwaresynths verkennen die je vandaag aan je arsenaal kunt toevoegen.

Wat is FM-synthese?

FM-synthese is de afkorting van frequentiemodulatiesynthese.

In essentie gaat het om de modulatie van de frequentie van een golfvorm (de drager) door de frequentie van een andere golfvorm (de modulator), waardoor complexe harmonische en inharmonische geluiden ontstaan die zowel rijk als dynamisch zijn. De wisselwerking tussen de draaggolf en de modulator kan een enorm scala aan klankkleuren produceren, van natuurlijk klinkende instrumenten tot volledig nieuwe, digitale geluiden die moeilijk in een hokje te plaatsen zijn.

Het proces begint met de drager, zoals een eenvoudige golfvorm zoals een basissinus, die op zichzelf puur en bescheiden klinkt. De modulator, een andere golfvorm, verandert vervolgens de frequentie van de draaggolf, waarbij nieuwe frequenties worden geïntroduceerd die zijbanden worden genoemd. De frequentie en amplitude van de modulator bepalen het karakter en de intensiteit van het resulterende geluid. Door deze parameters aan te passen, samen met de modulatie-index, kun je een breed spectrum aan sonische texturen genereren.

Wat FM-synthese bijzonder krachtig maakt, is de mogelijkheid om complexe geluiden te creëren met relatief weinig rekenkracht. Dit is een van de redenen waarom FM zo populair was in de digitale synthesizers van de jaren 1980. Ondanks de technische complexiteit kun je een wereld aan geluidsontwerpmogelijkheden openen als je de basisworkflow begrijpt.

De onderdelen van FM-synthese

Om de magie van FM-synthese volledig te begrijpen, moet je eerst de belangrijkste componenten begrijpen, die elk een duidelijke rol spelen bij het vormgeven van het uiteindelijke geluid. Van de operators die fungeren als de bouwstenen van FM-tonen tot de dans tussen draaggolf en modulatoren, er zijn verschillende elementen die samenkomen om de geluiden te creëren waar FM-synthese bekend om staat. Laten we dieper in elk van deze elementen duiken!

Bedieningspersoneel

FM-operatoren zijn de fundamentele geluidsgenererende componenten in FM-synthese. Deze functioneren in wezen als individuele analoge oscillatoren. Elke FM-operator kan fungeren als een drager, die hoorbaar geluid produceert, of als een modulator, die de frequentie en dus het timbre van het draaggolfsignaal beïnvloedt.

Operatoren genereren basisgolfvormen, zoals sinusgolven, die vervolgens kunnen worden gemoduleerd om complexere geluiden te creëren. De ware kracht van FM-synthese ligt echter in hoe deze operatoren met elkaar verbonden en gemoduleerd worden. Hierdoor krijg je toegang tot een enorm scala aan geluiden.

Dragers en modulatoren

De "dragers" en "modulatoren" verwijzen naar de rollen die operatoren kunnen spelen binnen het syntheseproces.

Dragers zijn de operatoren die het eigenlijke geluid produceren dat je hoort, dat dient als het fundamentele audiosignaal, terwijl modulatoren geen geluid produceren dat direct hoorbaar is voor de luisteraar. In plaats daarvan beïnvloeden of "moduleren" ze de frequentie van de drager, waardoor de harmonische inhoud en het timbre verandert.

De interactie tussen deze twee genereert de complexe geluiden die je in FM-synthese aantreft. Als je de frequentie, amplitude en modulatie-index van de modulatoren varieert, kun je van alles creëren, van subtiele vibrato-effecten tot dramatische veranderingen in de harmonische structuur van het geluid.

Algoritmen

Ik zie FM-algoritmes graag als de blauwdrukken die voorschrijven hoe operators met elkaar verbonden zijn. Elk algoritme vertegenwoordigt een specifieke operatorconfiguratie en bepaalt de paden waarlangs ze elkaar beïnvloeden.

In wezen definiëren algoritmes de modulatiestructuur, die aangeeft welke operatoren andere moduleren en in welke volgorde de interacties plaatsvinden. Dit structurele kader is essentieel, omdat het de klankmogelijkheden rechtstreeks beïnvloedt. Verschillende algoritmes kunnen enorm verschillende resultaten produceren met verschillende stijlen van modulatierouting, zelfs met dezelfde set operatoren.

Envelopgeneratoren

Vervolgens hebben we envelopgeneratoren, die de dynamische contouren van een geluid in de loop van de tijd vormgeven. Ze bepalen hoe de amplitude van zowel dragers als modulatoren verandert vanaf het moment dat een toon wordt getriggerd tot het einde, wat de algehele expressie en beweging van het geluid beïnvloedt.

Envelop generatoren gebruiken meestal ADSR parameters - Attack, Decay, Sustain en Release - voor precieze controle over hoe snel een geluid zijn piekvolume bereikt (Attack), hoe het afneemt tot het Sustain niveau en tenslotte hoe het uitdooft (Release).

Door het gebruik van envelopgeneratoren in FM-synthese kunnen we niet alleen de volume-envelop van het geluid vormgeven, maar ook de timbrale karakteristieken dramatisch veranderen gedurende de hele duur van dat geluid.

Verhoudingen

De verhouding tussen de frequenties van de draaggolf en het modulatorsignaal wordt bepaald door een frequentieverhouding en het is deze verhouding die de harmonische of inharmonische aard van de geluidsuitvoer bepaalt.

Als de verhouding bestaat uit hele getallen (zoals 1:1, 2:1, 3:2), krijg je harmonische en muzikaal consonante klanken, die vaak lijken op traditionele muziekinstrumenten. Dit zijn geluiden waarbij de frequenties van de geproduceerde boventonen gehele veelvouden zijn van een fundamentele frequentie.

Aan de andere kant, als de verhouding niet-integer is (zoals 1,5:1, 2,7:1), is het resultaat inharmonisch en vaak meer percussief of klokachtig geluid, dat muzikaal dissonant is. Deze inharmonische klanken hebben geen boventonen die integer veelvouden zijn van een fundamentele frequentie, daarom krijg je vaak complexere tonen of metaalachtige FM-klanken.

Feedback

Feedback treedt op wanneer de uitgang van een operator (in wezen een sinusgenerator in deze context) naar zichzelf wordt teruggeleid. Dit proces creëert een complexere golfvorm en introduceert extra harmonischen of boventonen om de textuur van het geluid te verrijken.

Feedback wordt meestal toegepast op een modulator. Wanneer een operator zijn eigen frequentie moduleert door middel van feedback, verandert de golfvorm en gaat hij van een eenvoudige sinusgolf naar een complexere vorm. Deze complexiteit voegt harmonische of inharmonische inhoud toe aan het geluid, afhankelijk van de hoeveelheid feedback die wordt toegepast.

Het resultaat is een scala aan complexe klankkleuren, van dikke leads tot agressieve, vervormde bassen. Het is ook een geweldig gereedschap voor geluidsontwerpers die evoluerende tonen willen creëren.

Een korte geschiedenis van FM-synthese

FM-synthese heeft veel van zijn ontwikkeling en popularisering te danken aan het werk van John Chowning. Eind jaren '60 begon Chowning, een componist en onderzoeker aan de Stanford University, de mogelijkheden van FM-synthese te onderzoeken als middel om complexe geluiden te creëren.

Zijn baanbrekende ontdekking - dat het moduleren van de frequentie van een golfvorm met een andere golfvorm een breed spectrum van zowel harmonische als inharmonische geluiden kon produceren - legde de basis voor FM-synthese. Deze methode was niet alleen innovatief maar ook zeer efficiënt, waardoor het geschikt was voor digitale implementatie. Het werk van Chowning leidde er uiteindelijk toe dat Stanford University de technologie in licentie gaf aan Yamaha, wat het begin betekende van de commerciële reis van FM-synthese.

De Yamaha GS-1 werd in 1980 geïntroduceerd en was de eerste commerciële FM synthesizer die zijn weg vond naar de muziekindustrie. Door zijn omvang, complexiteit en kosten was de GS-1 echter slechts toegankelijk voor een handjevol muzikanten en studio's.

Deze exclusiviteit veranderde met de introductie van de Yamaha DX7 in 1983. De DX7 gebruikte de FM-syntheseprincipes van Chowning, maar was baanbrekend op het gebied van geluidsmogelijkheden, betaalbaarheid en draagbaarheid. Het geluid was ongelooflijk apart, met dat heldere, rijke, digitaal klinkende timbre dat een hoofdbestanddeel was in de muziek van de jaren 80, vooral in pop en rock.

In veel opzichten betekende de introductie van deze FM-synthesizer een belangrijke verschuiving in het muziekproductielandschap, waarbij de overstap naar digitale synthesizers werd gestimuleerd.

Natuurlijk hield de erfenis van FM-synthese niet op bij de hardware.

Toen de wereld overging in het digitale tijdperk, vond FM-synthese een nieuw leven in de vorm van VST-plugins (Virtual Studio Technology). Deze softwaresynthesizers emuleren het geluid en de functionaliteit van traditionele FM-synthesizers, terwijl ze meer flexibiliteit en integratie in DAW's bieden.

Vandaag de dag evolueren FM-synths nog steeds en bieden ze muzikanten en producers een steeds grotere gereedschapskist voor geluidsontwerp.

Hardware FM synthesizers

Hardware FM-synthesizers maakten furore in de jaren 80 en sommige modellen werden klassieke FM-synthesizers die vandaag de dag nog steeds worden gebruikt. Laten we eens kijken naar een aantal van de meest iconische FM-apparaten.

Yamaha DX7

Zoals we al hebben besproken, is de Yamaha DX7 een monumentale figuur in de FM-synthese. In veel opzichten was het deze FM-synthesizer die de wijdverspreide toepassing van frequentiemodulatiesynthese in muziekproductie inluidde.

De DX7 kwam in 1983 op de markt en veranderde het landschap met zijn helderheid, complexe harmonischen en eindeloze sonische mogelijkheden. Muzikanten waren er dol op vanwege het onvoorstelbare palet aan geluiden, waaronder de elektrische piano's en bassen die het popgeluid van de jaren 80 definieerden. Vandaag de dag kunnen we die dromerige pads en doordringende leads nog steeds horen in synthwave-muziek.

De echte schoonheid van de DX7 was echter de interface, die een bescheiden aantal knoppen en een enkele dataschuif bevatte. Dit betekende een verandering ten opzichte van de analoge synths met veel knoppen uit die tijd, en het daagde muzikanten uit om het geluidsontwerp op nieuwe manieren te verkennen. Ondanks de leercurve was de DX7 nog steeds een relatief efficiënte synth. Met zijn diepgaande programmering bood hij een ongeëvenaarde creativiteit in die tijd.

Zelfs vandaag de dag is het een van de meest duurzame en betrouwbare klassieke synths, wat de reden is waarom het een nietje werd in studio's en op podia over de hele wereld.

Elektron Digitone

De makers van de Elektron Digitone hebben een moderne draai gegeven aan de traditionele FM-synthese door de complexiteit van digitale geluidsgeneratie te combineren met de intuïtieve workflow waar Elektron bekend om staat.

Deze compacte digitale FM-synth werd eind 2010 uitgebracht en heeft FM-synthese opnieuw vormgegeven, waardoor het toegankelijker en muzikaal expressiever is dan ooit tevoren. In tegenstelling tot veel andere FM-synths is hij gemaakt met een gestroomlijnde, gebruiksvriendelijke interface en een robuust ontwerp. De eerste keer dat ik ermee speelde, was ik verbaasd hoe eenvoudig het was om verschillende geluiden in te stellen zonder de steile leercurve die vaak geassocieerd wordt met FM-synthese.

In de basis beschikt de Digitone over een krachtige FM-engine met 4 operatoren, aangevuld met Elektron's kenmerkende stepsequencer, waarmee gebruikers ingewikkelde ritmische patronen en sequenties kunnen instellen. Het is een innovatieve benadering van FM-synthese door de modulatiematrix te vereenvoudigen en hands-on controle te bieden over de vormgeving van het geluid.

Met deze synthesizer kun je veel intuïtiever aan de slag met geluidsontwerp dan je zou verwachten, en dankzij de multimode filters en effecten krijg je een aangename warmte en diepte die als tegenwicht dienen voor de mogelijk kille precisie van digitale FM-geluiden.

Naast het feit dat het uitblinkt als een standalone instrument, zorgen de MIDI- en Overbridge-mogelijkheden ervoor dat het prachtig past in elke opstelling, waarbij de kloof tussen hardware- en softwaremuziekproductieomgevingen wordt overbrugd.

Korg Opsix

De Korg Opsix was een enorme sprong voorwaarts in de evolutie van frequentiemodulatiesynthese. Het combineerde de diepte en veelzijdigheid van traditionele FM-klankgeneratie met een niveau van toegankelijkheid en praktische bediening dat normaal gesproken niet wordt geassocieerd met FM-synths.

De Opsix, die in 2020 werd geïntroduceerd te midden van een schijnbare ineenstorting van de wereld, was een lichtpunt voor FM-synthese en hardwaresyntheseliefhebbers in het algemeen. Het maakte digitale FM-synthese toegankelijker voor een breed scala aan gebruikers zonder dat dit ten koste ging van de sonische complexiteit die de synthese zo geliefd maakt.

Een van de opvallendste kenmerken van de Opsix is de innovatieve interface, met een gedetailleerd OLED-display en een reeks knoppen en schuifregelaars die direct voelbare controle over de parameters bieden. Ik hou van een tactiele synth die gemakkelijk te navigeren is, omdat het het kiezen van complexe timbres een veel intuïtiever proces maakt.

Naast de traditionele FM breidt de Opsix zijn palet uit met een hybride benadering die wave shaping, filtering en effecten bevat. Je kunt een veel breder spectrum aan geluiden creëren, van kristalheldere belletjes tot evoluerende pads.

De Opsix blinkt ook uit in zijn vermogen om verder te gaan dan de klassieke 4-operator of 6-operator setups, en biedt een "gewijzigde" FM-modus die nieuwe operator-modi en modulatieopties introduceert. De polyfone sequencer, motion sequencing en arpeggiator maken het een absolute krachtpatser voor zowel studioproducties als liveoptredens.

Software FM-synthesizers

Software domineert de markt voor muziekproductie tegenwoordig, en dankzij de vele geweldige merken en ontwikkelaars is er een scala aan geweldige software FM-synths om uit te kiezen.

Native Instruments FM8

Native Instruments' FM8 is uitgegroeid tot een titaan in het landschap van softwarematige FM synthesizers. Sinds de introductie als FM7 in 2002 staat het bekend om zijn geavanceerde diepte en flexibiliteit.

Gebaseerd op het rijke erfgoed van FM-synthese, biedt FM8, dat 18 jaar oud is, een relatief moderne draai met een gebruiksvriendelijke interface en eindeloze geluidsmogelijkheden. Het combineert vakkundig de ingewikkelde, harmonisch-rijke texturen die kenmerkend zijn voor FM-synthese met een eigentijds ontwerp dat het programmeerproces stroomlijnt, waardoor het toegankelijk is voor alle soorten gebruikers.

Het was een van de eerste softwaresynths die ik ooit in handen kreeg en ik gebruik hem nog steeds.

Het hart van FM8 wordt gevormd door de krachtige geluidsengine, die alles kan produceren van warme, klassieke klokkentonen die doen denken aan vintage FM-synths tot geavanceerde texturen en leads die de grenzen van digitale synthese verleggen.

De matrixweergave voelt op dit moment misschien wat verouderd aan, maar met de enorme bibliotheek aan presets heb je altijd een goed startpunt om op ontdekkingstocht te gaan.

Golven Stroming Beweging

Waves Flow Motion is misschien wel een van mijn favoriete softwaresynths van de afgelopen tien jaar. Er is gewoon iets met de korrel en rand die je krijgt van het FM-geluid dat moeilijk ergens anders te vinden is.

Het combineert op prachtige wijze traditionele FM-synthesetechnieken met een visueel aantrekkelijke en zeer intuïtieve interface. Een van de manieren waarop Waves in staat was om deze synth te onderscheiden was door gebruikers een directe en hands-on ervaring te bieden. Als je het thema van dit artikel nog niet doorhad, FM-synthese kan vaak complex en ontoegankelijk aanvoelen, en daarom ben ik een grote fan van software die het proces vereenvoudigt.

De innovatieve grafische interface maakt het eenvoudig om FM-geluiden te maken, te verbinden en te manipuleren, en verschillende componenten van die geluiden in realtime te zien evolueren met behulp van dynamische visuele feedback.

Met zo veel geweldige presets kunt u met Flow Motion snel het geluid vinden dat u in uw hoofd hoort. Je krijgt vier flexibele FM-oscillatoren met een veelzijdige modulatiematrix en een reeks ingebouwde effecten, die eindeloze inspiratie bieden, wat voor soort muziek je ook maakt.

Ik heb Waves nooit echt gezien als een VST-instrumentontwerper en in veel opzichten heeft Flow Motion dat allemaal voor me veranderd.

Arturia DX7 V

Of je nu geen geld of studioruimte hebt, het betekent niet dat je niet de geluiden van een van de beroemdste FM-synths aller tijden in handen kunt krijgen.

De Arturia DX7 V is een nauwgezette digitale recreatie van de iconische Yamaha DX7. Het brengt alle essentiële geluiden van FM synthese geluid in de moderne productie met opmerkelijke authenticiteit (zoals met veel Arturia producten).

Zoals het bedrijf doet met al zijn synth-emulaties, heeft Arturia veel moeite gedaan om ervoor te zorgen dat de DX7 V niet alleen de kenmerkende geluidskarakteristieken van zijn hardwarevoorganger emuleert, maar deze ook uitbreidt met nieuwe functies die tegemoetkomen aan de hedendaagse muziekproductieworkflows.

Met zijn intuïtieve interface doorbreekt de DX7 V de notoir complexe programmeerbarrière van de originele DX7 en biedt hij gebruikers een meer toegankelijke manier om geluiden te verkennen en te creëren. Met de toegevoegde modulatiematrix, nieuwe oscillatoropties en ingebouwde effectenengine breidt de DX7 V de mogelijkheden voor geluidsontwerp aanzienlijk uit tot voorbij wat mogelijk was met het originele instrument.

Je kunt nu eenvoudig door lagen FM-synthese navigeren en zo ongeveer elk geluid creëren dat je hartje begeert in wat aanvoelt als een oogwenk.

Laatste gedachten

Frequentiemodulatie is een complex beest, en ik kan alleen maar hopen dat deze korte gids het wat toegankelijker voor je heeft gemaakt. Van de fundamenten die zijn gelegd door het pionierswerk van John Chowning tot de software-innovaties die FM-synthese naar nieuwe creatieve gebieden blijven stuwen, het is een synthesemethode die het ontdekken meer dan waard is.

Of je nu je volgende synthwavehit arrangeert, geluiden ontwerpt voor een kaskrakerfilm of gewoon je voeten natmaakt met een nieuwe FM-synth, er valt zoveel te ontdekken! Veel plezier en experimenteer.