FM Synthesis - звуковий архітектор, що стоїть за деякими з найбільш культових треків 80-х і 90-х років. Багато в чому він революціонізував музичний продакшн своїми характерними та еклектичними звуками.

Від електричного дзижчання спотворених басових ліній до кристалічного мерехтіння цифрових дзвонів, FM-синтез заклав основу для нової хвилі музики. Однак для багатьох продюсерів-початківців FM-синтез може здатися складним і непосильним завданням, особливо коли ви починаєте копатися в заплутаній павутині модуляторів і носіїв.

Але не бійтеся! У цій статті ми розберемося з таємницею FM-синтезу, розберемо його компоненти і розглянемо кілька різних варіантів апаратних і програмних синтезаторів, які ви можете додати до свого арсеналу вже сьогодні.

Що таке FM-синтез?

FM-синтез - це скорочення від синтезу частотної модуляції.

По суті, він передбачає модуляцію частоти однієї форми хвилі (несучої) частотою іншої форми хвилі (модулятора), створюючи складні гармонійні та негармонійні звуки, які є одночасно багатими та динамічними. Взаємодія між несучою і модулятором може створювати широкий діапазон тембрів, від інструментів з природним звучанням до абсолютно нових, цифрових звуків, які важко класифікувати.

Процес починається з несучої, наприклад, простої форми сигналу, такої як основна синусоїда, яка сама по собі звучить чисто і невибагливо. Потім модулятор, інша форма хвилі, змінює частоту несучої, вводячи нові частоти, які називаються бічними смугами. Частота і амплітуда модулятора визначають характер та інтенсивність результуючого звуку. Регулюючи ці параметри разом з індексом модуляції, можна генерувати широкий спектр звукових текстур.

Що робить FM-синтез особливо потужним, так це його здатність створювати складні звуки, використовуючи відносно невелику кількість обчислювальних потужностей. Це одна з причин його популярності серед цифрових синтезаторів 1980-х років. Незважаючи на його технічну складність, ви можете відкрити для себе світ можливостей саунд-дизайну, якщо зрозумієте його базовий робочий процес.

Компоненти FM-синтезу

Щоб повністю осягнути магію FM-синтезу, спочатку потрібно зрозуміти його ключові компоненти, кожен з яких відіграє певну роль у формуванні кінцевого звуку. Від операторів, які діють як будівельні блоки FM-тонів, до танцю між несучою і модуляторами, є кілька елементів, які об'єднуються, щоб створити звуки, якими відомий FM-синтез. Давайте зануримося глибше в кожен з них!

Оператори

FM-оператори є основними звукоутворюючими компонентами в FM-синтезі. По суті, вони функціонують як окремі аналогові генератори. Кожен FM-оператор може діяти як несуча, створюючи чутний звук, або як модулятор, впливаючи на частоту і, відповідно, на тембр несучого сигналу.

Оператори генерують базові форми хвиль - наприклад, синусоїди - які потім можна модулювати для створення більш складних звуків. Однак справжня сила FM-синтезу полягає в тому, як ці оператори пов'язані між собою і модулюються. В результаті ви отримуєте доступ до широкого спектру звуків.

Носії та модулятори

"Носії" та "модулятори" означають ролі, які оператори можуть відігравати в процесі синтезу.

Носії - це оператори, які виробляють власне звук, який ви чуєте, який слугує основним звуковим сигналом, в той час як модулятори не виробляють звук, який безпосередньо чує слухач. Натомість вони впливають або "модулюють" частоту несучої, змінюючи таким чином її гармонійний склад і тембр.

Взаємодія між ними створює складні звуки, характерні для FM-синтезу. Змінюючи частоту, амплітуду та індекс модуляції модуляторів, ви можете створити все, що завгодно - від тонких ефектів вібрато до драматичних змін у гармонійній структурі звуку.

Алгоритми

Мені подобається думати про алгоритми FM як про креслення, які визначають, як оператори взаємопов'язані між собою. Кожен алгоритм представляє певну конфігурацію операторів, визначаючи шляхи, через які вони впливають один на одного.

По суті, алгоритми визначають структуру модуляції, вказуючи, які оператори модулюють інші і в якому порядку відбувається взаємодія. Ця структурна основа є ключовою, оскільки вона безпосередньо впливає на тембральні можливості. Різні алгоритми можуть давати дуже різні результати, використовуючи різні стилі маршрутизації модуляції, навіть з однаковим набором операторів.

Генератори конвертів

Далі йдуть генератори огинаючої, які формують динамічний контур звуку в часі. Вони визначають, як змінюється амплітуда як носіїв, так і модуляторів від моменту взяття ноти до її закінчення, що впливає на загальну виразність і рух звуку.

Генератори огинаючих зазвичай використовують параметри ADSR - Атака, Затухання, Сустейн і Реліз - для точного контролю над тим, як швидко звук досягає піку гучності (Атака), як він зменшується до рівня Сустейн, і, нарешті, як він зникає (Реліз).

Використовуючи генератори огинаючої в FM-синтезі, ми можемо не тільки ліпити об'ємну огинаючу звуку, але й кардинально змінювати тембральні характеристики протягом усього звучання.

Співвідношення

Співвідношення між частотами несучої і сигналу модулятора визначається частотним співвідношенням, і саме воно визначає гармонійний або негармонійний характер звуку на виході.

Коли співвідношення складається з цілих чисел (наприклад, 1:1, 2:1, 3:2), ви отримуєте гармонійні і музично співзвучні звуки, які часто нагадують традиційні музичні інструменти. Це звуки, в яких частоти видобутих обертонів є цілими числами, кратними основній частоті.

З іншого боку, коли співвідношення не є цілим числом (наприклад, 1,5:1, 2,7:1), результатом є негармонійні і часто більш ударні або дзвінкі звуки, які є музичним дисонансом. Ці негармонійні звуки не мають обертонів, які є цілими числами, кратними основній частоті, тому ви часто отримуєте більш складні тони або металеві FM-звуки.

Зворотній зв'язок

Зворотний зв'язок виникає, коли вихід оператора (по суті, генератора синусоїди в цьому контексті) спрямовується назад у нього самого. Цей процес створює складнішу форму хвилі, вносячи додаткові гармоніки або обертони для збагачення текстури звуку.

Варто зазначити, що зворотний зв'язок найчастіше застосовується до модулятора. Коли оператор модулює власну частоту за допомогою зворотного зв'язку, він змінює форму сигналу, переходячи від простої синусоїди до більш складної форми. Ця складність додає звуку гармонійний або негармонійний зміст, залежно від кількості застосованого зворотного зв'язку.

В результаті ви можете отримати масив складних тембрів, від товстих лідерів до агресивних, спотворених басів. Це також чудовий інструмент для саунд-дизайнерів, які хочуть створювати еволюціонуючі тони.

Коротка історія FM-синтезу

FM-синтез значною мірою завдячує своїм розвитком та популяризацією роботі Джона Чаунінга. Наприкінці 1960-х років Чаунінг, композитор і дослідник Стенфордського університету, почав досліджувати потенціал FM-синтезу як засобу створення складних звуків.

Його революційне відкриття - що модуляція частоти однієї форми хвилі іншою може створювати широкий спектр як гармонійних, так і негармонійних звуків - заклало основу для FM-синтезу. Цей метод був не лише інноваційним, але й високоефективним, що робило його придатним для цифрової реалізації. Робота Чаунінга зрештою призвела до того, що Стенфордський університет видав ліцензію на цю технологію компанії Yamaha, що ознаменувало початок комерційного використання FM-синтезу.

Yamaha GS-1 був представлений у 1980 році і став першим комерційним FM-синтезатором, який потрапив у музичну індустрію. Однак через свої розміри, складність і вартість GS-1 був доступний лише небагатьом музикантам і студіям.

Ця ексклюзивність змінилася з появою Yamaha DX7 у 1983 році. DX7 використовував принципи FM-синтезу Чаунінга, але був новаторським з точки зору своїх звукових можливостей, доступності та портативності. Його звучання було неймовірно виразним, пропонуючи той яскравий, насичений, цифровий тембр, який був основним у музиці 1980-х років, особливо в поп- і рок-музиці.

Багато в чому поява цього FM-синтезатора ознаменувала значний зсув у ландшафті музичного виробництва, заохочуючи впровадження цифрових синтезаторів.

Звичайно, спадщина FM-синтезу не обмежилася апаратним забезпеченням.

З переходом світу в цифрову епоху FM-синтез отримав нове життя у вигляді плагінів VST (Virtual Studio Technology). Ці програмні синтезатори імітують звучання і функціональність традиційних FM-синтезаторів, пропонуючи при цьому розширену гнучкість і інтеграцію в DAW.

Сьогодні FM-синтезатори продовжують розвиватися, надаючи музикантам і продюсерам постійно зростаючий набір інструментів для створення звуку.

Апаратні FM-синтезатори

Апаратні FM-синтезатори викликали справжній фурор у 1980-х роках, а деякі з моделей стали класичними FM-синтезаторами, якими користуються і сьогодні. Давайте подивимося на деякі з найбільш знакових FM-пристроїв.

Yamaha DX7

Як ми вже обговорювали, Yamaha DX7 є дещо монументальною фігурою в області FM-синтезу. Багато в чому саме цей FM-синтезатор став провісником широкого впровадження синтезу з частотною модуляцією в музичному виробництві.

DX7 з'явився на ринку в 1983 році і змінив ландшафт завдяки своїй чистоті, складним гармоніям і безмежним звуковим можливостям. Музиканти полюбили його за неймовірну палітру звуків, включаючи електричні піаніно та баси, які визначили поп-звучання 80-х років. Сьогодні ми все ще можемо почути ці мрійливі педи та пронизливі ліди в синтезаторній музиці.

Однак справжньою красою DX7 був його інтерфейс зі скромною кількістю кнопок і єдиним повзунком даних. Це знаменувало собою відхід від аналогових синтезаторів того часу, навантажених ручками, і спонукало музикантів досліджувати звуковий дизайн новими способами. Незважаючи на свою криву навчання, DX7 все ще залишався відносно ефективним синтезатором. Завдяки глибокому програмуванню він пропонував безпрецедентні на той час можливості для творчості.

Навіть сьогодні це один з найбільш довговічних і надійних класичних синтезаторів, саме тому він став основним інструментом в студіях і на сценах по всьому світу.

Elektron Digitone

Творці Elektron Digitone зробили сучасний поворот у традиційному FM-синтезі, поєднавши складність цифрової генерації звуку з інтуїтивно зрозумілим робочим процесом, яким славиться компанія Elektron.

Випущений наприкінці 2010-х, цей компактний цифровий FM-синтезатор переосмислив FM-синтез, зробивши його більш доступним і музично виразним, ніж будь-коли раніше. На відміну від багатьох інших FM-синтезаторів, він має елегантний, зручний інтерфейс і міцну конструкцію. Коли я вперше зіграв на ньому, я був здивований, наскільки легко було набирати різні звуки без крутої кривої навчання, яка часто асоціюється з FM-синтезом.

В основі Digitone лежить потужний 4-операторний FM-двигун, доповнений фірмовим кроковим секвенсором Elektron, що дозволяє користувачам створювати складні ритмічні патерни та послідовності. Він використовує більш інноваційний підхід до FM-синтезу, спрощуючи матрицю модуляції і пропонуючи практичний контроль над формуванням звуку.

Занурення в звуковий дизайн з цим синтезатором набагато інтуїтивніше, ніж ви очікували, а з включенням багаторежимних фільтрів і ефектів ви отримуєте приємну теплоту і глибину, які діють на противагу потенційно холодній точності цифрових FM-звуків.

Крім того, що він блищить як самостійний інструмент, його MIDI- і Overbridge-можливості гарантують, що він чудово впишеться в будь-яку систему, подолавши розрив між апаратним і програмним середовищем виробництва музики.

Korg Opsix

Korg Opsix був величезним стрибком вперед в еволюції синтезу з частотною модуляцією. Він поєднав глибину і універсальність традиційної FM-генерації звуку з рівнем доступності і практичного управління, який зазвичай не асоціюється з FM-синтезаторами.

Представлений у 2020 році на тлі, здавалося б, світового колапсу, Opsix став яскравим променем для шанувальників FM-синтезу і апаратних синтезаторів в цілому. Він зробив цифровий FM-синтез більш доступним для широкого кола користувачів, не жертвуючи при цьому звуковою складністю, яка робить його таким шанованим.

Однією з визначних особливостей Opsix є його інноваційний інтерфейс, який включає в себе детальний OLED-дисплей і безліч ручок і повзунків, що забезпечують миттєвий тактильний контроль над параметрами. Мені подобається тактильний синтезатор, в якому легко орієнтуватися, оскільки він робить набір складних тембрів набагато більш інтуїтивним процесом.

Окрім традиційного FM, Opsix розширює свою палітру завдяки гібридному підходу, який включає в себе формування хвиль, фільтрацію та ефекти. Ви можете створювати набагато ширший спектр звуків, від кристалічних дзвіночків до еволюціонуючих педів.

Opsix також виділяється своєю здатністю виходити за рамки класичних 4-операторських або 6-операторських налаштувань, пропонуючи "змінений" FM-режим, який вводить нові операторські режими і варіанти модуляції. Поліфонічний секвенсор, секвенсор руху і арпеджиатор роблять його абсолютною знахідкою як для студійного виробництва, так і для живих виступів.

Програмні FM-синтезатори

Сьогодні програмне забезпечення домінує на ринку музичного виробництва, і завдяки багатьом чудовим брендам і розробникам, є безліч чудових програмних FM-синтезаторів на вибір.

Native Instruments FM8

FM8 від Native Instruments став свого роду титаном у світі програмних FM-синтезаторів. З моменту появи FM7 у 2002 році він був відомий своєю витонченою глибиною та гнучкістю.

Створений на основі багатої спадщини FM-синтезу, FM8, якому вже 18 років, пропонує відносно сучасний підхід зі зручним інтерфейсом і безмежними можливостями звучання. Він майстерно поєднує складні, багаті на гармонії текстури, характерні для FM-синтезу, з сучасним дизайном, який спрощує процес програмування, роблячи його доступним для всіх типів користувачів.

Це був один з перших програмних синтезаторів, який потрапив до моїх рук, і я використовую його донині.

В основі FM8 лежить потужний звуковий движок, який більш ніж здатний створювати все - від теплих класичних дзвінких тонів, що нагадують вінтажні FM-синтезатори, до ультрасучасних текстур і свинцю, які розширюють межі цифрового синтезу.

Матричний дисплей може здатися трохи застарілим, але завдяки великій бібліотеці пресетів у вас завжди є хороша відправна точка для початку вивчення.

Хвилі течуть рухом

Waves Flow Motion, можливо, один з моїх найулюбленіших програмних синтезаторів за останнє десятиліття. Є щось таке, що ви отримуєте від FM-звуку, що важко знайти деінде, - зернистість і гостроту, яку важко знайти деінде.

У ньому чудово поєднуються традиційні методи FM-синтезу з візуально привабливим та інтуїтивно зрозумілим інтерфейсом. Одним із способів, завдяки якому Waves змогли виділити цей синтезатор, стало те, що він пропонує користувачам негайний і практичний досвід. Якщо ви ще не зрозуміли тему цієї статті, FM-синтез часто може здаватися складним і недоступним, саме тому я великий шанувальник програмного забезпечення, яке спрощує цей процес.

Інноваційний графічний інтерфейс дозволяє легко створювати, підключати та маніпулювати FM-звуками, а також бачити, як різні компоненти цих звуків розвиваються в реальному часі за допомогою динамічного візуального зворотного зв'язку.

Завдяки великій кількості чудових пресетів Flow Motion дозволяє швидко знайти будь-який звук, який ви чуєте у своїй голові. Ви отримуєте чотири гнучкі FM-генератори з універсальною матрицею модуляції та безліччю вбудованих ефектів, які дарують нескінченне натхнення, незалежно від того, яку музику ви створюєте.

Я ніколи не думав про Waves як про конструктор VST-інструментів, і багато в чому Flow Motion змінив це уявлення для мене.

Arturia DX7 V

Якщо вам не вистачає коштів або студійної нерухомості, це не означає, що ви не можете доторкнутися до звуків одного з найвідоміших FM-синтезаторів усіх часів і народів.

Arturia DX7 V - це ретельне цифрове відтворення культової моделі Yamaha DX7. Він привносить всі квінтесенційні звуки FM-синтезу в сучасне виробництво з дивовижною автентичністю (як і багато інших продуктів Arturia).

Як і у випадку з усіма іншими емуляціями синтезаторів, компанія Arturia доклала чимало зусиль, щоб гарантувати, що DX7 V не тільки емулює характерні звукові характеристики свого апаратного попередника, але і розширює їх новими функціями, які відповідають сучасним робочим процесам музичного продакшну.

Завдяки інтуїтивно зрозумілому інтерфейсу DX7 V долає сумнозвісний бар'єр складного програмування оригінального DX7, пропонуючи користувачам більш доступний спосіб досліджувати і створювати звуки. Завдяки доданій матриці модуляцій, новим опціям осциляторів і вбудованому движку ефектів, DX7 V значно розширює можливості звукового дизайну, що виходять за рамки того, що було можливо з оригінальним інструментом.

Тепер ви можете легко переміщатися між рівнями FM-синтезу і створювати практично будь-який звук, який тільки забажає ваша душа, за мить.

Заключні думки

Частотна модуляція - це складний звір, і я можу лише сподіватися, що цей короткий посібник зробив його трохи доступнішим для вас. Від основ, закладених новаторською роботою Джона Чаунінга, до програмних інновацій, які продовжують виводити FM-синтез на нові творчі простори, цей стиль синтезу вартий того, щоб його дослідити.

Незалежно від того, чи створюєте ви наступний синтвейв-хіт, чи розробляєте звук для блокбастера, чи просто пробуєте свої сили з новим FM-синтезатором, вас чекає багато цікавого! Розважайтеся і експериментуйте.