Synteza FM to dźwiękowy architekt stojący za niektórymi z najbardziej kultowych utworów lat 80. i 90. Pod wieloma względami zrewolucjonizowała produkcję muzyczną dzięki swoim charakterystycznym i eklektycznym dźwiękom.

Od elektrycznego buczenia zniekształconych linii basowych po krystaliczny blask cyfrowych dzwonków, synteza FM położyła podwaliny pod nową falę muzyki. Jednak dla wielu początkujących producentów synteza FM może wydawać się złożona i przytłaczająca, zwłaszcza gdy zaczniesz zagłębiać się w skomplikowaną sieć modulatorów i nośników.

Ale nie obawiaj się! W tym artykule zamierzamy zdemistyfikować syntezę FM, rozbić jej komponenty i zbadać kilka różnych opcji syntezatorów sprzętowych i programowych, które możesz dodać do swojego arsenału już dziś.

Czym jest synteza FM?

Synteza FM to skrót od syntezy modulacji częstotliwości.

U jej podstaw leży modulacja częstotliwości jednego kształtu fali (nośnej) przez częstotliwość innego kształtu fali (modulatora), tworząc złożone harmoniczne i nieharmoniczne dźwięki, które są zarówno bogate, jak i dynamiczne. Interakcja między nośną i modulatorem może wytworzyć szeroki zakres barw, od naturalnie brzmiących instrumentów po całkowicie nowe, cyfrowe dźwięki, które trudno sklasyfikować.

Proces rozpoczyna się od nośnej, takiej jak prosty kształt fali, taki jak podstawowa fala sinusoidalna, która sama w sobie brzmi czysto i niepozornie. Modulator, inny kształt fali, zmienia następnie częstotliwość nośnej, wprowadzając nowe częstotliwości zwane pasmami bocznymi. Częstotliwość i amplituda modulatora określają charakter i intensywność wynikowego dźwięku. Dostosowując te parametry, wraz z indeksem modulacji, można wygenerować szerokie spektrum tekstur dźwiękowych.

To, co czyni syntezę FM szczególnie potężną, to jej zdolność do tworzenia złożonych dźwięków przy użyciu stosunkowo niewielkich ilości mocy obliczeniowej. Jest to jeden z powodów, dla których była ona tak popularna w syntezatorach cyfrowych w latach 80-tych. Pomimo jej technicznej złożoności, można otworzyć świat możliwości projektowania dźwięku, gdy zrozumie się jej podstawowy przepływ pracy.

Składniki syntezy FM

Aby w pełni zrozumieć magię syntezy FM, należy najpierw zrozumieć jej kluczowe komponenty, z których każdy odgrywa odrębną rolę w kształtowaniu ostatecznego dźwięku. Od operatorów, które działają jako elementy składowe tonów FM, po taniec między nośną a modulatorami, istnieje kilka elementów, które łączą się, aby stworzyć dźwięki, z których znana jest synteza FM. Zanurzmy się głębiej w każdy z nich!

Operatorzy

Operatory FM są podstawowymi komponentami generującymi dźwięk w syntezie FM. Zasadniczo działają one jako indywidualne oscylatory analogowe. Każdy operator FM może działać albo jako nośnik, wytwarzając słyszalny dźwięk, albo jako modulator, wpływając na częstotliwość, a w konsekwencji na barwę sygnału nośnego.

Operatory generują podstawowe przebiegi - takie jak fale sinusoidalne - które mogą być następnie modulowane w celu tworzenia bardziej złożonych dźwięków. Prawdziwa moc syntezy FM tkwi jednak w sposobie łączenia i modulowania tych operatorów. W rezultacie uzyskuje się dostęp do szerokiej gamy dźwięków.

Nośniki i modulatory

"Nośniki" i "modulatory" odnoszą się do ról, jakie operatorzy mogą odgrywać w procesie syntezy.

Nośniki są operatorami, którzy wytwarzają rzeczywisty dźwięk, który służy jako podstawowy sygnał audio, podczas gdy modulatory nie wytwarzają dźwięku bezpośrednio słyszalnego dla słuchacza. Zamiast tego wpływają lub "modulują" częstotliwość nośnika, zmieniając w ten sposób jego zawartość harmoniczną i barwę.

Interakcja między nimi generuje złożone dźwięki występujące w syntezie FM. Zmieniając częstotliwość, amplitudę i indeks modulacji modulatorów, można tworzyć wszystko, od subtelnych efektów vibrato po dramatyczne zmiany w strukturze harmonicznej dźwięku.

Algorytmy

Lubię myśleć o algorytmach FM jako o planach, które dyktują, w jaki sposób operatorzy są ze sobą połączeni. Każdy algorytm reprezentuje określoną konfigurację operatorów, określając ścieżki, za pomocą których wpływają one na siebie nawzajem.

Zasadniczo algorytmy definiują strukturę modulacji, określając, które operatory modulują inne i w jakiej kolejności zachodzą interakcje. Te ramy strukturalne są kluczowe, ponieważ bezpośrednio wpływają na możliwości brzmieniowe. Różne algorytmy mogą generować bardzo różne wyniki przy użyciu różnych stylów routingu modulacji, nawet z tym samym zestawem operatorów.

Generatory kopert

Następnie mamy generatory obwiedni, których zadaniem jest kształtowanie dynamicznego konturu dźwięku w czasie. Określają one, jak amplituda zarówno nośników, jak i modulatorów zmienia się od momentu wyzwolenia nuty do jej zakończenia, co wpływa na ogólną ekspresję i ruch dźwięku.

Generatory obwiedni zazwyczaj wykorzystują parametry ADSR - Attack, Decay, Sustain i Release - do precyzyjnej kontroli nad tym, jak szybko dźwięk osiąga szczytową głośność (Attack), jak zmniejsza się do poziomu Sustain i wreszcie, jak zanika (Release).

Korzystając z generatorów obwiedni w syntezie FM, możemy nie tylko rzeźbić obwiednię głośności dźwięku, ale także radykalnie zmieniać charakterystykę barwową przez cały czas trwania tego dźwięku.

Wskaźniki

Zależność między częstotliwościami sygnału nośnego i sygnału modulatora jest definiowana przez stosunek częstotliwości i to właśnie ten stosunek określa harmoniczną lub nieharmoniczną naturę wyjściowego dźwięku.

Gdy stosunek ten składa się z liczb całkowitych (takich jak 1:1, 2:1, 3:2), otrzymujemy harmoniczne i muzycznie współbrzmiące dźwięki, które często przypominają tradycyjne instrumenty muzyczne. Są to dźwięki, w których częstotliwości wytwarzanych nadtonów są całkowitymi wielokrotnościami częstotliwości podstawowej.

Z drugiej strony, gdy stosunek obejmuje relacje niecałkowite (takie jak 1,5: 1, 2,7: 1), wynikiem są nieharmoniczne i często bardziej perkusyjne lub dzwonowe dźwięki, które są muzycznie dysonansowe. Te nieharmoniczne dźwięki nie mają podtekstów, które są całkowitymi wielokrotnościami częstotliwości podstawowej, dlatego często uzyskuje się bardziej złożone tony lub metaliczne dźwięki FM.

Informacje zwrotne

Sprzężenie zwrotne występuje, gdy wyjście operatora (w tym kontekście zasadniczo generatora fali sinusoidalnej) jest kierowane z powrotem do siebie. Proces ten tworzy bardziej złożony kształt fali, wprowadzając dodatkowe harmoniczne lub podteksty w celu wzbogacenia tekstury dźwięku.

Warto zauważyć, że sprzężenie zwrotne jest najczęściej stosowane w modulatorach. Gdy operator moduluje własną częstotliwość poprzez sprzężenie zwrotne, zmienia kształt fali, przechodząc od prostej fali sinusoidalnej do bardziej złożonej formy. Ta złożoność dodaje do dźwięku zawartość harmoniczną lub nieharmoniczną, w zależności od ilości zastosowanego sprzężenia zwrotnego.

W rezultacie można uzyskać szereg złożonych brzmień, od grubych leadów po agresywne, zniekształcone basy. Jest to również świetne narzędzie dla projektantów dźwięku, którzy chcą tworzyć ewoluujące brzmienia.

Krótka historia syntezy FM

Synteza FM w dużej mierze zawdzięcza swój rozwój i popularyzację pracy Johna Chowninga. Pod koniec lat 60. Chowning, kompozytor i badacz na Uniwersytecie Stanforda, zaczął badać potencjał syntezy FM jako sposobu tworzenia złożonych dźwięków.

Jego przełomowe odkrycie - że modulowanie częstotliwości jednego kształtu fali z innym może wytworzyć szerokie spektrum zarówno harmonicznych, jak i nieharmonicznych dźwięków - położyło podwaliny pod syntezę FM. Metoda ta była nie tylko innowacyjna, ale także wysoce wydajna, dzięki czemu nadawała się do cyfrowej implementacji. Praca Chowninga ostatecznie doprowadziła do tego, że Uniwersytet Stanforda udzielił licencji na tę technologię firmie Yamaha, co zapoczątkowało komercyjną podróż syntezy FM.

Yamaha GS-1 został wprowadzony na rynek w 1980 roku i był pierwszym komercyjnym syntezatorem FM, który trafił do branży muzycznej. Jednak ze względu na swój rozmiar, złożoność i koszt, GS-1 był dostępny tylko dla garstki muzyków i studiów.

Ta ekskluzywność zmieniła się wraz z wprowadzeniem Yamahy DX7 w 1983 roku. DX7 wykorzystywał zasady syntezy FM Chowninga, choć był przełomowy pod względem możliwości dźwiękowych, przystępnej ceny i przenośności. Jego dźwięki były niezwykle wyraźne, oferując jasną, bogatą, cyfrowo brzmiącą barwę, która była podstawą w muzyce lat 80-tych, zwłaszcza w popie i rocku.

Pod wieloma względami wprowadzenie tego syntezatora FM oznaczało znaczącą zmianę w krajobrazie produkcji muzycznej, zachęcając do przyjęcia cyfrowych syntezatorów.

Oczywiście dziedzictwo syntezy FM nie skończyło się na sprzęcie.

Gdy świat wkroczył w erę cyfrową, synteza FM znalazła nowe życie w postaci wtyczek VST (Virtual Studio Technology). Te programowe syntezatory emulują dźwięk i funkcjonalność tradycyjnych syntezatorów FM, oferując jednocześnie rozszerzoną elastyczność i integrację z DAW.

Dziś syntezatory FM wciąż ewoluują, zapewniając muzykom i producentom stale rosnący zestaw narzędzi do projektowania dźwięku.

Sprzętowe syntezatory FM

Sprzętowe syntezatory FM zrobiły furorę w latach 80-tych, a niektóre z modeli stały się klasycznymi syntezatorami FM, które są nadal bardzo popularne. Przyjrzyjmy się niektórym z najbardziej kultowych elementów sprzętu FM.

Yamaha DX7

Jak już wspomnieliśmy, Yamaha DX7 jest w pewnym sensie monumentalną postacią w syntezie FM. Pod wieloma względami to właśnie ten syntezator FM zapoczątkował powszechne zastosowanie syntezy modulacji częstotliwości w produkcji muzycznej.

DX7 trafił na rynek w 1983 roku i zmienił krajobraz dzięki swojej klarowności, złożonym harmonicznym i nieskończonym możliwościom dźwiękowym. Muzycy pokochali go za niewyobrażalną paletę dźwięków, w tym elektryczne pianina i basy, które zdefiniowały popowe brzmienie lat 80-tych. Dziś nadal możemy usłyszeć te rozmarzone pady i przeszywające leady w muzyce synthwave.

Prawdziwym pięknem DX7 był jednak jego interfejs, który zawierał skromną liczbę przycisków i pojedynczy suwak danych. Oznaczało to odejście od analogowych syntezatorów pełnych pokręteł z tamtych czasów, stawiając przed muzykami wyzwanie odkrywania projektowania dźwięku na nowe sposoby. Pomimo swojej krzywej uczenia się, DX7 był nadal stosunkowo wydajnym syntezatorem. Dzięki głębokiemu programowaniu oferował niezrównaną kreatywność w tamtym czasie.

Nawet dziś jest to jeden z najtrwalszych i najbardziej niezawodnych klasycznych syntezatorów, dlatego stał się podstawą w studiach i na scenach na całym świecie.

Elektron Digitone

Twórcy Elektron Digitone w nowoczesny sposób podeszli do tradycyjnej syntezy FM, łącząc złożoność cyfrowego generowania dźwięku z intuicyjnym przepływem pracy, z którego słynie Elektron.

Ten kompaktowy cyfrowy syntezator FM, wydany pod koniec 2010 roku, na nowo wyobraził sobie syntezę FM, czyniąc ją bardziej dostępną i ekspresyjną muzycznie niż kiedykolwiek wcześniej. W przeciwieństwie do wielu innych syntezatorów FM, został on wykonany z eleganckim, przyjaznym dla użytkownika interfejsem i solidną konstrukcją. Kiedy po raz pierwszy bawiłem się syntezatorem, byłem zaskoczony, jak łatwo było wybierać różne dźwięki bez stromej krzywej uczenia się, często kojarzonej z syntezą FM.

U podstaw Digitone leży potężny 4-operatorowy silnik FM, uzupełniony o sekwencer krokowy Elektron, umożliwiający użytkownikom wybieranie skomplikowanych wzorów rytmicznych i sekwencji. To bardziej innowacyjne podejście do syntezy FM poprzez uproszczenie matrycy modulacji i oferowanie praktycznej kontroli nad kształtowaniem dźwięku.

Zabranie się do projektowania dźwięku z tym syntezatorem jest znacznie bardziej intuicyjnym procesem, niż można by się spodziewać, a dzięki włączeniu wielomodowych filtrów i efektów uzyskuje się przyjemne ciepło i głębię, które działają jako przeciwwaga dla potencjalnie zimnej precyzji cyfrowych dźwięków FM.

Oprócz tego, że błyszczy jako samodzielny instrument, jego możliwości MIDI i Overbridge zapewniają, że doskonale pasuje do każdej konfiguracji, wypełniając lukę między sprzętowymi i programowymi środowiskami produkcji muzycznej.

Korg Opsix

Korg Opsix był ogromnym krokiem naprzód w ewolucji syntezy modulacji częstotliwości. Połączył głębię i wszechstronność tradycyjnego generowania dźwięku FM z poziomem dostępności i praktycznej kontroli, które nie są zwykle kojarzone z syntezatorami FM.

Wprowadzony w 2020 roku pośród pozornego upadku świata, Opsix był jasnym światłem dla fanów syntezy FM i syntezatorów sprzętowych w ogóle. Sprawił, że cyfrowa synteza FM stała się bardziej przystępna dla szerokiego grona użytkowników bez poświęcania złożoności dźwiękowej, która sprawia, że jest tak szanowana.

Jedną z wyróżniających się cech Opsix jest jego innowacyjny interfejs, który obejmuje szczegółowy wyświetlacz OLED oraz szereg pokręteł i suwaków, które oferują natychmiastową dotykową kontrolę nad parametrami. Uwielbiam dotykowe syntezatory, które są łatwe w nawigacji, ponieważ sprawiają, że wybieranie złożonych barw jest znacznie bardziej intuicyjnym procesem.

Poza tradycyjnym FM, Opsix rozszerza swoją paletę o hybrydowe podejście, które obejmuje kształtowanie fal, filtrowanie i efekty. Możesz stworzyć znacznie szersze spektrum dźwięków, od krystalicznych dzwonków po ewoluujące pady.

Opsix wyróżnia się również możliwością wyjścia poza klasyczne konfiguracje 4- lub 6-operatorowe, oferując "zmieniony" tryb FM, który wprowadza nowe tryby operatora i opcje modulacji. Polifoniczny sekwencer, sekwencjonowanie ruchu i arpeggiator sprawiają, że jest to absolutna potęga zarówno w produkcji studyjnej, jak i występach na żywo.

Programowe syntezatory FM

Oprogramowanie dominuje obecnie na rynku produkcji muzycznej, a dzięki wielu świetnym markom i programistom, istnieje szereg zabójczych programowych syntezatorów FM do wyboru.

Native Instruments FM8

FM8 firmy Native Instruments stał się swego rodzaju tytanem w krajobrazie programowych syntezatorów FM. Od czasu jego wprowadzenia jako FM7 w 2002 roku, słynie z wyrafinowanej głębi i elastyczności.

Zbudowany na bogatym dziedzictwie syntezy FM, FM8, który ma już 18 lat, oferuje stosunkowo nowoczesny akcent z przyjaznym dla użytkownika interfejsem i nieskończonymi możliwościami dźwiękowymi. W umiejętny sposób łączy skomplikowane, bogate w harmoniczne tekstury charakterystyczne dla syntezy FM z nowoczesnym designem, który usprawnia proces programowania, czyniąc go dostępnym dla wszystkich rodzajów użytkowników.

Był to jeden z pierwszych syntezatorów programowych, jakie kiedykolwiek dostałem w swoje ręce i używam go do dziś.

Sercem FM8 jest potężny silnik dźwiękowy, który jest w stanie wyprodukować wszystko, od ciepłych, klasycznych brzmień dzwonków przypominających klasyczne syntezatory FM, po najnowocześniejsze tekstury i leady, które całkowicie przesuwają granice syntezy cyfrowej.

Wyświetlacz matrycowy może wydawać się nieco przestarzały w tym momencie, ale dzięki ogromnej bibliotece ustawień wstępnych zawsze masz dobry punkt wyjścia do rozpoczęcia eksploracji.

Fale Przepływ Ruch

Waves Flow Motion może być jednym z moich ulubionych syntezatorów programowych, które pojawiły się w ciągu ostatniej dekady. Jest coś takiego w brzmieniu FM, co trudno znaleźć gdzie indziej.

Pięknie łączy tradycyjne techniki syntezy FM z wciągającym wizualnie i wysoce intuicyjnym interfejsem. Jednym ze sposobów, w jaki Waves był w stanie wyróżnić ten syntezator, było zaoferowanie użytkownikom natychmiastowego i praktycznego doświadczenia. Jeśli nie zauważyłeś jeszcze tematu tego artykułu, synteza FM może często wydawać się skomplikowana i niedostępna, dlatego też jestem wielkim fanem oprogramowania, które upraszcza ten proces.

Innowacyjny interfejs graficzny ułatwia tworzenie, łączenie i manipulowanie dźwiękami FM, a także obserwowanie ewolucji różnych komponentów tych dźwięków w czasie rzeczywistym za pomocą dynamicznego wizualnego sprzężenia zwrotnego.

Dzięki tak wielu świetnym presetom, Flow Motion pozwala szybko znaleźć dowolny dźwięk, który słyszysz w swojej głowie. Otrzymujesz cztery elastyczne oscylatory FM z wszechstronną matrycą modulacji i szeregiem wbudowanych efektów, oferujących nieskończoną inspirację, bez względu na rodzaj tworzonej muzyki.

Nigdy tak naprawdę nie myślałem o Waves jako o projektancie instrumentów VST i pod wieloma względami Flow Motion zmienił to wszystko dla mnie.

Arturia DX7 V

Niezależnie od tego, czy brakuje ci funduszy, czy nieruchomości studyjnej, nie oznacza to, że nie możesz zdobyć dźwięków jednego z najsłynniejszych syntezatorów FM wszechczasów.

Arturia DX7 V to skrupulatne cyfrowe odtworzenie kultowego Yamaha DX7. Wnosi wszystkie kwintesencje dźwięków syntezy FM do nowoczesnej produkcji z niezwykłą autentycznością (jak w przypadku wielu produktów Arturia).

Podobnie jak w przypadku wszystkich swoich emulacji syntezatorów, Arturia dołożyła wszelkich starań, aby DX7 V nie tylko emulował charakterystyczne cechy dźwiękowe swojego sprzętowego poprzednika, ale także rozszerzył go o nowe funkcje, które zaspokajają dzisiejsze przepływy pracy w produkcji muzycznej.

Dzięki intuicyjnemu interfejsowi DX7 V przełamuje barierę skomplikowanego programowania oryginalnego DX7, oferując użytkownikom bardziej przystępny sposób odkrywania i tworzenia dźwięków. Dzięki dodanej matrycy modulacji, nowym opcjom oscylatorów i wbudowanemu silnikowi efektów, DX7 V znacznie poszerza możliwości projektowania dźwięku poza to, co było możliwe w przypadku oryginalnego instrumentu.

Możesz teraz z łatwością poruszać się po warstwach syntezy FM i tworzyć dowolne dźwięki w mgnieniu oka.

Przemyślenia końcowe

Modulacja częstotliwości to złożona bestia i mogę mieć tylko nadzieję, że ten krótki przewodnik uczynił ją nieco bardziej przystępną. Od fundamentów położonych przez pionierską pracę Johna Chowninga po innowacje w oprogramowaniu, które wciąż popychają syntezę FM na nowe kreatywne terytoria, jest to styl syntezy, który warto poznać.

Niezależnie od tego, czy aranżujesz kolejny hit synthwave, projektujesz dźwięki do przebojowego filmu, czy po prostu moczysz stopy w nowym syntezatorze FM, jest tak wiele do odkrycia! Baw się dobrze i eksperymentuj.