Una breve storia della sintesi FM

David Earl (aka SFLogicNinja) is here on a mission. The mission is to explain the history of FM synthesis (you know, Ghostbusters basslines, etc). In this fascinating article David does that and more.  

Mai mettere un donk nella vostra musica elettronica? Hai mai ottenere che il vecchio, familiare sensazione guardare l'intro di Law and Order in televisione, sentendo il suono del pianoforte elettronico familiare prima del '80 sax arriva pianto in? Come circa la linea di basso di Ghostbusters?

Sì, Im me stesso, ma questo risale perché voglio darvi una storia della sintesi FM.


Cosa è FM?

FM è l'abbreviazione di modulazione di frequenza. Prima sintesi FM, modulazione di frequenza è stato più comunemente usato per la trasmissione di dati attraverso un'onda radio. Fondamentalmente, un'onda con una frequenza specifica, diciamo 101,1 MHz, avrebbe la sua frequenza di forme d'onda modulata da qualcosa come una voce, una musica, o qualche altra onda complessa. La sua ampiezza sarebbe rimasto lo stesso, però.

L'onda che la voce, musica o dati viaggerebbero in stato chiamato l'onda portante. La voce, musica o dati erano modulando la frequenza, così è stato chiamato il modulatore.

Un ricevitore radio sintonizzato sulla MHz onda 101,1 avrebbe ascoltato l'onda portante, di rilevare le differenze di frequenza, e decodificare la voce, musica o dati all'interno. Questa era la larghezza di banda molto più alta e la fedeltà del suo predecessore, Amplitude Modulation, che avrebbe la voce, musica o dati che viaggiano su un'onda che è stata di varia ampiezza e non di frequenza. Queste onde erano più deboli a causa di tale varianza al potere.

Here’s what a sine wave carrier looks like, being modulated by another wave. (Image from http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Frequency-modulation.png)

Ecco cosa un vettore sinusoidale sembra, modulato da un'altra onda. (Immagine da http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Frequency-modulation.png)


John Chowning: Il maggior successo sintetista FM

John Chowning

John Chowning


Intorno al 1967 un tizio di nome John Chowning stava giocando intorno con modulazione di frequenza presso il suo laboratorio a Stanford. Pronto onde portanti sono onde sinusoidali che sono stati modulato da un'onda più complessa. Di solito onde portanti sono stati trasmessi al follemente alte frequenze. Stavano parlando di un milione di hertz.

Chowning cominciò a tirare quelle frequenze sinusoidali giù nella gamma udibile, (20 Hz - 20.000 kHz), e ha deciso di fare qualcosa di piuttosto singolare ... Ha iniziato modulare la frequenza di queste onde sinusoidali piuttosto basse frequenze con altri onde sinusoidali intorno alla stessa frequenza.

Le cose cominciarono ad accadere ... Cose armoniche.


Chowning stava diventando un'onda che era sorprendentemente ricca di contenuto armonico da due onde sinusoidali. Quando il vettore è stato viene modulato, ha creato bande laterali. Queste bande laterali erano armoniche che apparirebbero su entrambi i lati della frequenza portante. Come il modulatore è stato cambiato di tono, le bande laterali sposterebbero pure. Queste bande laterali possono essere previsti sulla base di un po 'di matematica (funzioni di Bessel), e poteva prevedere quello che sorgerebbero armoniche in un vettore in base alla frequenza e ampiezza del modulatore. Ha cominciato a rendersi conto che questo era un modo abbastanza economico e convincente per ottenere un sacco di suono da relativamente poco input. Questo lo fece entusiasti delle possibilità musicali!

Ora, perché dico poco costoso?

Consente di esplorare brevemente i due principali tipi di sintesi disponibili prima di FM: sottrattivi e additivi.


Additiva e sintesi sottrattiva vs FM

Sintesi additiva non è solo la più antica forma di sintesi che weve utilizzato musicalmente, la sua anche costruito fuori di una grande premessa abbastanza. Sintesi additiva viene dalla teoria posta da Joseph Fourier nel 1700: ogni onda complesso può essere suddiviso in onde sinusoidali.

Vedete, onde sinusoidali non hanno armoniche. Se abbiamo avuto abbastanza onde sinusoidali che giocano a diverse frequenze e ampiezze, potremmo creare la struttura armonica di qualsiasi suono nell'universo. Crazy, giusto?

Il primo synth additivo sarebbe forse essere l'organo a canne del 1700. Diverse lunghezze di tubo sarebbe creare diverse combinazioni di flauto-come i toni che erano molto simili a onde sinusoidali. La combinazione di questi toni creerebbe timbri ricchi.

Organ


I primi synth additivi elettronici sono stati creati intorno alla fine del secolo (1900). Ruote tono elettronici sono stati usati per creare onde sinusoidali che sono stati aggiunti insieme per rendere i toni simili a un organo a canne. Questo ha reso gli organi curato e piccolo, conveniente e di facile manutenzione.

RMI Harmonic Synthesizer


Sintetizzatori additivi digitali è venuto in giro nel 1974, proprio nello stesso periodo Chowning stava facendo la sua ricerca. Una società chiamata RMI creato un sintetizzatore che potrebbe fare 16 toni in una volta!

Nel mondo della sintesi additiva, tuttavia, 16 armoniche non è molto impressionante. Il sintetizzatore è stato anche monofonico, il che significava non accordi per te! Questo perché a suonare due note contemporaneamente richiederebbe 32 oscillatori. Questo ha iniziato a ottenere molto costoso, per quanto riguarda la potenza di calcolo è andato.

Sintesi sottrattiva era meno costoso di additivo, perché la sua premessa era di prendere un'onda già ricco e sottrarre armoniche da esso utilizzando un filtro. Tutti i circuiti analogici era, ei toni erano caldo, ricco e musicale. Alcuni primi sintetizzatori sottrattivi sono stati pionieri di Donald Buchla e Bob Moog negli anni '60 e '70. Sebbene sintetizzatori precedenti esistevano prima di loro, questi due sono stati i primi a creare sintetizzatori del musicista di lavoro.

Moog Synthesizer


La limitazione con sintetizzatori sottrattivi analogici nei primi anni '70 era la loro incapacità di rimanere in sintonia e ricordare le impostazioni predefinite, (senza CPU o memoria). Erano anche piuttosto grande e poco maneggevole sul palco.

Sintesi FM, invece, è stata riprodotta digitalmente, potrebbe utilizzare anche solo 2 oscillatori per creare contenuto armonico estremamente denso, e senza la necessità di un filtro di alterare il contenuto armonico. Poiché era digitale, un sintetizzatore FM potrebbe essere creato per ricordare le impostazioni e rimanere in perfetta sintonia.

Dopo l'aggiunta di altri 4 oscillatori al precedente 2, Chowning esplorato modi per avere diverse combinazioni di vettori e modulatori. Questi sono stati chiamati algoritmi, e servirebbero come buoni punti di partenza per certi tipi di suoni. Chowning ha iniziato a creare ricreazioni polifonici di archi, pianoforti, ottoni, e altri ... e qualcuno stava ascoltando.

La società Yamaha del Giappone sentito parlare di Chownings exploit, e ha deciso di concedere in licenza il brevetto per la sintesi FM a Stanford. Questa licenza affrettò la nascita di uno dei synth più popolare di tutti i tempi: La Yamaha DX7.

DX7


Il DX7 era una meraviglia per gli occhi in quel momento. Era conveniente, impostazioni ricordato, rimase perfettamente in sintonia, era polifonico, e divenne anche il primo sintetizzatore MIDI controllata. Con il tempo il brevetto è scaduto nel 1995, Stanford ha fatto 20 milioni di dollari fuori del brevetto di sintesi FM. E 'stato il secondo brevetto più redditizio mai concesso in licenza a Stanford.

La sintesi FM è molto particolare nella sua struttura e timbri. E 'particolarmente noto per i suoi toni simili a campane e suoni disarmonici. Molti dei primi giochi arcade di Atari hanno utilizzato un motore di sintesi FM per la musica e sound design. Giochi come Paperboy e APB utilizzati esclusivamente FM, e ha dato ai giochi un suono molto particolare. Molti flipper usati anche FM per la musica e sound design pure.

FM è molto difficile da programmare, ma una volta a ottenere il blocco di esso, è molto gratificante. Un grande aggiornamento del sintetizzatore FM sono synth come il FM8 della Native Instruments, che danno additivi, sottrattivi, e le opzioni di FM.

Ho avuto molti una serata perdersi in sintesi FM. Spero che si ha la possibilità di esplorare, come pure!

David writes music for all media including advertising, branding, movies, television, and games. He works for such clients as Sega, LucasArts, Microsoft Game Studios, Landor and Associates, Beyond Pix, Rich Pageant, and Nextel. He also teaches at an Apple Certified training facility in San Francisco called Pyramind and has long bee... Read More

Discussion

Peter Schwartz
What? No mention of the Synclavier and its FM? It predated the DX7 by many years, and featured an additive carrier.
sflogicninja
It's true the the Synclavier utilized FM synthesis. I meant to always say first 'affordable' digital FM synth, but sometimes I forget. The Synclavier was a marvel to behold. From what I remember it's early FM incarnations were sold mostly to studios and universities, as well as other wealthy folks.

It can also be argued that Don Buchla used FM in his earlier synths, and I try in my videos to address that earlier synths included FM in some form or another, pointing to the DX7 because of its affordability and complex algorithms, and the fact that it was solely FM.

Thanks for the input Ski, you are a legend in your own right.
Peter Schwartz
Also, don't mean to beat you up too badly :) but the DX7 was not the first MIDI controlled synthesizer. It was the Prophet 600, with the Jupiter 6 a close second.
sflogicninja
Ack. Yup, you're right. I thought the Juptier 6 and Prophet 600 came shortly AFTER the DX7, but alas. My bad.

I sure did love the Jupiter 6, too. Shame on me.

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