FM Synthesis är ljudarkitekten bakom några av de mest ikoniska låtarna från 80- och 90-talet. På många sätt revolutionerade den musikproduktionen med sina distinkta och eklektiska ljud.

Från det elektriska surret från förvrängda basgångar till det kristallklara skimret från digitala klockor - FM-syntesen lade grunden för en ny våg av musik. Men för många blivande producenter kan FM-syntesen kännas komplex och överväldigande, särskilt när man börjar gräva i den invecklade väven av modulatorer och bärare.

Men frukta inte! I den här artikeln kommer vi att avmystifiera FM-syntes, bryta ner dess komponenter och utforska några olika alternativ för hårdvaru- och mjukvarusyntar som du kan lägga till i din arsenal idag.

Vad är FM-syntes?

FM-syntes är en förkortning för frekvensmodulationssyntes.

I grund och botten handlar det om att modulera en vågforms frekvens (bäraren) med en annan vågforms frekvens (modulatorn), vilket skapar komplexa harmoniska och inharmoniska ljud som är både rika och dynamiska. Samspelet mellan bärvåg och modulator kan ge upphov till en mängd olika klangfärger, från naturligt klingande instrument till helt nya, digitala ljud som är svåra att kategorisera.

Processen börjar med bärvågen, t.ex. en enkel vågform som en sinusvåg, som i sig själv låter ren och anspråkslös. Modulatorn, en annan vågform, ändrar sedan bärarens frekvens och tillför nya frekvenser som kallas sidband. Modulatorns frekvens och amplitud bestämmer karaktären och intensiteten hos det resulterande ljudet. Genom att justera dessa parametrar, tillsammans med modulationsindexet, kan du generera ett brett spektrum av ljudstrukturer.

Det som gör FM-syntesen särskilt kraftfull är dess förmåga att skapa komplexa ljud med hjälp av relativt små mängder beräkningskraft. Detta är en av anledningarna till att den var så populär i digitala synthesizers på 1980-talet. Trots dess tekniska komplexitet kan du öppna upp en värld av ljuddesignmöjligheter när du förstår dess grundläggande arbetsflöde.

Komponenterna i FM-syntesen

För att fullt ut förstå FM-syntesens magi måste du först förstå dess nyckelkomponenter, som var och en spelar en distinkt roll i utformningen av det slutliga ljudet. Från operatörerna som fungerar som byggstenar i FM-toner till dansen mellan bärare och modulatorer finns det flera element som samverkar för att skapa de ljud som FM-syntesen är känd för. Låt oss dyka djupare in i var och en av dem!

Operatörer

FM-operatorer är de grundläggande ljudgenererande komponenterna i FM-syntesen. De fungerar i princip som enskilda analoga oscillatorer. Varje FM-operator kan antingen fungera som bärare, vilket ger hörbart ljud, eller som modulator, vilket påverkar bärarsignalens frekvens och därmed dess klangfärg.

Operatörerna genererar grundläggande vågformer - t.ex. sinusvågor - som sedan kan moduleras för att skapa mer komplexa ljud. FM-syntesens verkliga kraft ligger dock i hur dessa operatorer kopplas samman och moduleras. Som ett resultat får du tillgång till ett stort antal ljud.

Bärare och modulatorer

Med "bärare" och "modulatorer" avses de roller som operatörerna kan spela i syntesprocessen.

Bärvågor är de operatörer som producerar det faktiska ljudet du hör, vilket fungerar som den grundläggande ljudsignalen, medan modulatorer inte producerar ljud som är direkt hörbart för lyssnaren. Istället påverkar de eller "modulerar" bärarens frekvens och ändrar därmed dess harmoniska innehåll och klangfärg.

Det är samspelet mellan dessa två som genererar de komplexa ljud som finns i FM-syntesen. När du varierar modulatorns frekvens, amplitud och modulationsindex kan du skapa allt från subtila vibratoeffekter till dramatiska förändringar i ljudets harmoniska struktur.

Algoritmer

Jag vill gärna se FM-algoritmerna som de ritningar som dikterar hur operatörerna är sammankopplade. Varje algoritm representerar en specifik operatörskonfiguration och bestämmer på vilket sätt de påverkar varandra.

Algoritmerna definierar i princip moduleringsstrukturen och anger vilka operatörer som modulerar andra och i vilken ordning interaktionerna sker. Detta strukturella ramverk är viktigt, eftersom det direkt påverkar de klangliga möjligheterna. Olika algoritmer kan ge helt olika resultat med olika typer av moduleringsrouting, även med samma uppsättning operatörer.

Generatorer för kuvert

Därefter har vi envelope-generatorer, som är till för att forma den dynamiska konturen av ett ljud över tid. De avgör hur amplituden hos både bärare och modulatorer förändras från det att en ton triggas till dess att den slutar, vilket påverkar ljudets övergripande uttryck och rörelse.

Envelop-generatorer använder vanligtvis ADSR-parametrar - Attack, Decay, Sustain och Release - för exakt kontroll över hur snabbt ett ljud når sin högsta volym (Attack), hur det minskar till Sustain-nivån och slutligen hur det tonar ut (Release).

Genom att använda envelope-generatorer i FM-syntes kan vi inte bara skulptera ljudets volymenvelop utan också dramatiskt förändra de timbrala egenskaperna under hela ljudets varaktighet.

Förhållande

Förhållandet mellan frekvenserna hos bärfrekvensen och modulatorsignalen definieras av ett frekvensförhållande, och det är detta förhållande som avgör om ljudet är harmoniskt eller inharmoniskt.

När förhållandet består av hela tal (t.ex. 1:1, 2:1, 3:2) får man harmoniska och musikaliskt konsonanta ljud, som ofta liknar traditionella musikinstrument. Detta är ljud där frekvenserna för de producerade övertonerna är heltalsmultiplar av en grundfrekvens.

När förhållandet däremot inte är heltaligt (t.ex. 1,5:1, 2,7:1) blir resultatet inharmoniskt och ofta mer slagverks- eller klockliknande ljud, som är musikaliskt dissonanta. Dessa inharmoniska ljud har inte övertoner som är heltalsmultiplar av en grundfrekvens, vilket är anledningen till att man ofta får mer komplexa toner eller metalliska FM-ljud.

Återkoppling

Återkoppling uppstår när utsignalen från en operatör (i det här sammanhanget en sinusgenerator) leds tillbaka in i sig själv. Denna process skapar en mer komplex vågform och tillför ytterligare övertoner eller harmonier som berikar ljudets textur.

Det är värt att notera att återkoppling oftast används på en modulator. När en operatör modulerar sin egen frekvens genom återkoppling ändras vågformens form, från en enkel sinusvåg till en mer komplex form. Denna komplexitet ger ljudet ett harmoniskt eller inharmoniskt innehåll, beroende på hur mycket återkoppling som används.

Som ett resultat av detta kan du få en mängd komplexa klanger, från tjocka leads till aggressiva, förvrängda basar. Det är också ett utmärkt verktyg för ljuddesigners som vill skapa föränderliga toner.

En kort historik över FM-syntesen

FM-syntesen har till stor del utvecklats och populariserats av John Chowning. I slutet av 1960-talet började Chowning, en kompositör och forskare vid Stanford University, utforska FM-syntesens potential som ett sätt att skapa komplexa ljud.

Hans banbrytande upptäckt - att man genom att modulera frekvensen hos en vågform med en annan kan få fram ett brett spektrum av både harmoniska och inharmoniska ljud - lade grunden till FM-syntesen. Metoden var inte bara innovativ utan också mycket effektiv, vilket gjorde att den lämpade sig för digital implementering. Chownings arbete ledde till att Stanford University licensierade tekniken till Yamaha, vilket blev startskottet för FM-syntesens kommersiella resa.

Yamaha GS-1 lanserades 1980 och var den första kommersiella FM-synthesizern som tog sig in i musikindustrin. På grund av sin storlek, komplexitet och kostnad var GS-1 dock endast tillgänglig för en handfull musiker och studios.

Denna exklusivitet förändrades i och med introduktionen av Yamaha DX7 1983. DX7 använde Chownings FM-syntesprinciper, men den var banbrytande när det gällde ljudkapacitet, prisvärdhet och bärbarhet. Dess ljud var otroligt distinkta och erbjöd den ljusa, fylliga, digitalt klingande klangfärg som var en stapelvara i 1980-talets musik, särskilt inom pop och rock.

På många sätt markerade introduktionen av denna FM-synth en betydande förändring i musikproduktionslandskapet och uppmuntrade till användning av digitala synthesizers.

FM-syntesens arv stannade naturligtvis inte vid hårdvaran.

När världen övergick till den digitala tidsåldern fick FM-syntesen ett nytt liv i form av VST-plugins (Virtual Studio Technology). Dessa mjukvarusyntar emulerar ljudet och funktionaliteten hos traditionella FM-syntar samtidigt som de erbjuder utökad flexibilitet och integrering i DAW:er.

I dag utvecklas FM-syntar fortfarande och ger musiker och producenter en ständigt växande verktygslåda för ljuddesign.

FM-synthesizers för hårdvara

FM-syntar i hårdvara slog igenom på 1980-talet, och några av modellerna blev klassiska FM-syntar som fortfarande används än idag. Låt oss ta en titt på några av de mest ikoniska delarna av FM-utrustning.

Yamaha DX7

Som vi redan har diskuterat är Yamaha DX7 något av en monumental figur inom FM-syntesen. På många sätt var det den här FM-synten som inledde den utbredda användningen av frekvensmodulationssyntes i musikproduktion.

DX7 kom ut på marknaden 1983 och förändrade landskapet med sin klarhet, komplexa harmonik och oändliga ljudmöjligheter. Musiker älskade den för dess ofattbara palett av ljud, inklusive de elektriska pianon och basar som definierade 80-talets popsound. I dag kan vi fortfarande höra dessa drömska pads och genomträngande leads i synthwave-musik.

Det verkligt vackra med DX7 var dock dess gränssnitt, som bestod av ett blygsamt antal knappar och ett enda datareglage. Detta innebar ett avsteg från den tidens analoga syntar med många rattar och utmanade musiker att utforska ljuddesign på nya sätt. Trots sin inlärningskurva var DX7 fortfarande en relativt effektiv synt. Med sin djupa programmering erbjöd den en kreativitet som var oöverträffad på den tiden.

Än idag är det en av de mest hållbara och pålitliga klassiska syntarna, vilket är anledningen till att den blev en stapelvara i studior och på scener runt om i världen.

Elektron Digitone

Skaparna av Elektron Digitone tog en modern twist på traditionell FM-syntes och blandade komplexiteten i digital ljudgenerering med det intuitiva arbetsflödet som Elektron är känt för.

Denna kompakta digitala FM-synth släpptes i slutet av 2010-talet och gav en ny bild av FM-syntesen, vilket gjorde den mer tillgänglig och musikaliskt uttrycksfull än någonsin tidigare. Till skillnad från många andra FM-syntar har den ett snyggt, användarvänligt gränssnitt och en robust konstruktion. Första gången jag spelade med den blev jag förvånad över hur lätt det var att ringa in olika ljud utan den branta inlärningskurva som ofta förknippas med FM-syntes.

Digitone har en kraftfull FM-motor med 4 operatorer, kompletterad med Elektron's signatur step sequencer, som gör det möjligt för användare att ringa in intrikata rytmiska mönster och sekvenser. Den har ett mer innovativt förhållningssätt till FM-syntes genom att förenkla modulationsmatrisen och erbjuda praktisk kontroll över ljudformningen.

Det är en mycket mer intuitiv process än man kan förvänta sig att komma in i ljuddesignen med den här synten, och med multimode-filter och effekter får du en fin värme och ett djup som fungerar som en motvikt till den potentiellt kalla precisionen hos digitala FM-ljud.

Utöver det faktum att det är ett utmärkt fristående instrument, gör dess MIDI- och Overbridge-funktioner att det passar perfekt in i alla installationer och överbryggar klyftan mellan musikproduktionsmiljöer med hårdvara och mjukvara.

Korg Opsix

Korg Opsix var ett stort steg framåt i utvecklingen av frekvensmodulationssyntesen. Den förenade djupet och mångsidigheten hos traditionell FM-ljudgenerering med en nivå av tillgänglighet och praktisk kontroll som inte vanligtvis förknippas med FM-syntar.

Opsix, som lanserades 2020 mitt i en till synes kollapsande värld, var en ljusglimt för FM-syntes- och hårdvarusyntfans i allmänhet. Den gjorde digital FM-syntes mer lättillgänglig för ett brett spektrum av användare utan att offra den ljudmässiga komplexitet som gör den så vördad.

En av de mest utmärkande egenskaperna hos Opsix är det innovativa gränssnittet, som innehåller en detaljerad OLED-display och en rad olika rattar och reglage som ger omedelbar taktil kontroll över parametrarna. Jag älskar en taktil synt som är lätt att navigera i, eftersom det gör det mycket mer intuitivt att välja komplexa klangfärger.

Utöver traditionell FM utökar Opsix sin palett med en hybridmetod som innehåller vågformning, filtrering och effekter. Du kan skapa ett mycket bredare spektrum av ljud, från kristallklara klockor till utvecklande pads.

Opsix utmärker sig också genom sin förmåga att gå längre än de klassiska 4- eller 6-operatörsuppsättningarna och erbjuder ett "altered" FM-läge som introducerar nya operatörslägen och moduleringsalternativ. Dess polyfoniska sequencer, motion sequencing och arpeggiator gör den till ett absolut kraftpaket för både studioproduktion och liveframträdanden.

FM-synthesizers för programvara

Mjukvara dominerar marknaden för musikproduktion nuförtiden, och tack vare de många stora varumärkena och utvecklarna finns det en mängd fantastiska FM-syntar för mjukvara att välja mellan.

Native Instruments FM8

Native Instruments FM8 har blivit något av en titan i landskapet av FM-synthesizers för mjukvara. Sedan den introducerades som FM7 år 2002 har den varit känd för sitt sofistikerade djup och sin flexibilitet.

FM8, som bygger på FM-syntesens rika arv, har snart 18 år på nacken och erbjuder en relativt modern twist med ett användarvänligt gränssnitt och oändliga ljudmöjligheter. Den kombinerar på ett skickligt sätt de intrikata, harmoniskt rika texturer som kännetecknar FM-syntesen med en modern design som effektiviserar programmeringsprocessen, vilket gör den tillgänglig för alla typer av användare.

Det var en av de första mjukvarusyntar jag någonsin fick tag på och jag använder den än idag.

Hjärtat i FM8 är den kraftfulla ljudmotorn, som är mer än kapabel att producera allt från varma, klassiska klocktoner som påminner om vintage FM-syntar till banbrytande texturer och leads som flyttar fram gränserna för digital syntes helt och hållet.

Matrisdisplayen kan kännas lite föråldrad vid det här laget, men med det massiva biblioteket av förinställningar har du alltid en bra utgångspunkt att börja utforska.

Vågor Flöde Rörelse

Waves Flow Motion kan vara en av mina favoritmjukvarusyntar som har kommit ut under det senaste decenniet. Det är bara något med gruset och kanten du får från FM-ljudet som är svårt att hitta någon annanstans.

Den blandar på ett vackert sätt traditionella FM-syntestekniker med ett visuellt engagerande och mycket intuitivt gränssnitt. Ett av de sätt på vilka Waves kunde skilja denna synth var genom att erbjuda användarna en omedelbar och praktisk upplevelse. Om du inte redan såg temat för den här artikeln kan FM-syntes ofta kännas komplex och otillgänglig, varför jag är ett stort fan av programvara som förenklar processen.

Det innovativa grafiska gränssnittet gör det enkelt att skapa, ansluta och manipulera FM-ljud och se hur olika komponenter i dessa ljud utvecklas i realtid med hjälp av dynamisk visuell feedback.

Med så många bra förinställningar gör Flow Motion att du snabbt kan hitta det ljud som du hör i ditt huvud. Du får fyra flexibla FM-oscillatorer med en mångsidig modulationsmatris och en mängd inbyggda effekter, vilket ger oändlig inspiration, oavsett vilken typ av musik du gör.

Jag har aldrig riktigt tänkt på Waves som en VST-instrumentdesigner, och på många sätt förändrade Flow Motion allt detta för mig.

Arturia DX7 V

Oavsett om du saknar pengar eller studiolokaler betyder det inte att du inte kan få tag på ljudet från en av de mest kända FM-syntherna genom tiderna.

Arturia DX7 V är en minutiös digital återskapning av den ikoniska Yamaha DX7. Den tar med sig alla de viktigaste ljuden från FM-syntesen in i den moderna produktionen med anmärkningsvärd autenticitet (som med många Arturia-produkter).

Precis som Arturia gör med alla sina synt-emuleringar har företaget ansträngt sig till det yttersta för att se till att DX7 V inte bara efterliknar de distinkta ljudmässiga egenskaperna hos sin föregångare i hårdvara utan också utökar dem med nya funktioner som passar dagens arbetsflöden för musikproduktion.

Med sitt intuitiva gränssnitt bryter DX7 V ner den beryktat komplexa programmeringsbarriären hos den ursprungliga DX7 och erbjuder användarna ett mer lättillgängligt sätt att utforska och skapa ljud. Med den extra modulationsmatrisen, de nya oscillatoralternativen och den inbyggda effektmotorn breddar DX7 V möjligheterna till ljuddesign betydligt mer än vad som var möjligt med originalinstrumentet.

Du kan nu enkelt navigera genom lager av FM-syntes och skapa nästan vilket ljud som helst på vad som känns som ett ögonblick.

Slutliga tankar

Frekvensmodulering är ett komplext fenomen och jag kan bara hoppas att den här korta guiden har gjort det lite mer lättillgängligt för dig. Från den grund som lades av John Chownings banbrytande arbete till de mjukvaruinnovationer som fortsätter att driva FM-syntesen in i nya kreativa territorier, är det en syntesstil som är väl värd att utforska.

Oavsett om du arrangerar din nästa synthwave-hit, designar ljud till en storfilm eller bara vill prova på en ny FM-synth finns det så mycket att utforska! Ha kul och bli experimentell.