4. FM-Synthese

De eerste commercieel succesvolle FM synthesizer was de Yamaha DX7, geïntroduceerd in 1983.
Analoge synthesizers toendertijd hadden meestal niet meer dan 6 noten polyfonie (zoals de Roland Juno 6). Zelfs de allerduurste en meest complexe instrumenten zoals de Sequential T1 kwamen niet verder dan 10 stemmen. De DX7 daarentegen was 16-stemmig polyfoon, had 32 slots om sounds op te slaan en een ROM/RAM cartridgelezer om sounds mee uit te wisselen. En dat voor een fractie van de prijs. Deze revolutionaire synthesizer was volledig digitaal en klonk als geen ander!

Yamaha DX7 FM synthesizer

“FM” staat voor “Frequentie Modulatie”. In plaats van een golfvorm te nemen en daar met filters bepaalde frequenties uit weg te filteren, zoals bij substractieve klanksynthese gebeurt, werkt FM synthese met meerdere golfvormen, die operators genoemd worden. Elke operator heeft een oscilator, versterker en envelope en kan een carrier of een modulator zijn. Een carrier is een golfvorm die daadwerkelijk geluid produceert. Een modulator is een golfvorm die een carrier beïnvloed, zoals een envelope een versterker beïnvloedt.

Als de modulator op hele lage frequenties de carrier beïnvloed, dan is het effect vergelijkbaar met een LFO die de amp beïnvloed van een traditionele synthesizer. Echter, wanneer de frequentie van de modulator wordt opgeschroeft tot hoorbare frequenties, komen er allerlei harmonische resonanties en boventonen tevoorschijn. Het timbre en de ‘vorm’ van het uiteindelijke geluid wordt bepaald door de frequentie van de modulator en hoe die interfereert met de frequentie van de carrier. Het aantal harmonische lagen wordt meer naarmate de amplitude van de modulator toeneemt. Zo gaat een sinusgolf steeds complexer en helderder klinken naarmate deze meer wordt beïnvloed door een andere sinusgolf. Uiteindelijk kom je op een punt dat er alleen maar ruis overblijft.

Om een breed scala aan timbres te kunnen maken is het belangrijk dat de diverse operators elkaar op zoveel mogelijk manieren kunnen beïnvloeden. Daarvoor is een flexibele routing noodzakelijk. In de Yamaha DX7 werdt de routing bepaald door een algoritme. In totaal had de DX7 32 verschillende algoritmes aan boord, die elk tot 6 operators aanstuurde.

In moderne FM synthesizers kan men een eindeloze hoeveelheid algoritmes zelf programeren. Er zijn diverse hardware en software FM synths te krijgen, zoals Yamaha’s Montage en MODX, de Kurzweil Forte (sinds OS 4.0), Native Instruments FM8 en de open-source DX7 emulator Dexed.