Метод частотной модуляции (frequency modulation, FM-синтез)

You are here

Частотная модуляция, FM-синтез (Frequency Modulation, FM-synthesis) — это тип синтеза, при котором тембр звука формируется воздействием одной простой волны на другую с целью изменения ее частоты. Под воздействием частотной модуляции возникают более спектрально богатые и сложные звуки, которые невозможно получить другими типами синтеза.

Посредством частотной модуляции практически невозможно воссоздать звуки живых акустических инструментов, таких как рояль, саксофон, скрипка. В определенной степени к имитации звучания можно приблизиться, и таким образом получить своеобразные синтетические альтернативы акустическим тембрам, не претендуя на полную имитацию. Однако, наиболее интересно частотная модуляция проявляет себя как индивидуальный, ни на что не похожий тип синтеза.

Принцип частотной модуляции описал в 1933 году Эдвин Армстронг (Edwin Armstrong, США), технологию синтеза посредством частотной модуляции разработал Джон Чоунинг (John Chowning) в 1973 году. В 1975 эта разработка была запатентована на Стэнфордский Университет, а в 1977 году все права на нее получила фирма Yamaha, которая вскоре закрепилась как монополист в области этого типа синтеза.

Для того, чтобы понять, что происходит со звуковой волной под воздействием частотной модуляции, и чем она отличается от амплитудной, достаточно взглянуть на картинку. В первом случае мы видим, что по определенной функции изменяется амплитуда колебаний несущей волны, а во втором — частота:

 

В отличие от модуляции посредством LFO (низкочастотный генератор), при котором частота самого модулирующего сигнала обычно остаетя за рамками воспринимаемого человеческим ухом диапазона, в случае FM-синтеза модулятор и сам попадает в этот диапазон. А поскольку каждый из задействованных операторов может модулировать другие, возникает огромное разнообразие возможных тембральных оттенков. Один сигнал усложняет другой посредством частотной модуляции, второй, в свою очередь, воздействует на третий, и так далее.

 

Очевидно, что для осуществления таких сложных операций возможности аналоговых синтезаторов были слишком скудными, а потому становление и развитие ФМ-синтеза стало возможным только с приходом эпохи цифровых синтезаторов. Благодаря простоте цифровой реализации, способ получил широкое распространение в студийной и концертной практике. Классический представитель такого типа синтезаторов — Yamaha DX7.