FM syntéza 2

Syntetizéry: mýtus, nebo hračka? Další taje FM.

V minulém díle jsme zjistili, jak lze pomocí FM syntézy vyrobit barvu tónu. Dnes se budeme věnovat ostatním prvkům FM syntetizéru. Ty většinou mají vliv na všechny operátory, nebo jich může hudebník využít jako výrazových prostředků.

Další prvky FM syntetizéru

EG operátorů
Generátory obálek operátorů jsou víceprvkové, aby šlo dosáhnout i složitějších průběhů. Viz obr. EG a Panel DX. Zvláštností je možnost, kdy po uvolnění klávesy může EG dosáhnout libovolné úrovně. Tak lze simulovat např. zatlumení strun kytary nebo přitlačení dusítka piána či spinetu.

Úroveň podle klaviatury a dynamika
Je dobré si uvědomit, že při použití změn výstupní úrovně modulačních operátorů ovládáme barvu. Tak jde například velice podstatně až dramaticky měnit barva tónu pomocí dynamiky, nebo lze dosahovat v různých částech klaviatury podstatně odlišných témbrů.

LFO
Generátor nízkých kmitočtů standardně slouží k tvorbě vibráta, tremolla, nebo ke spektrální modulaci.

Bystrý čtenář se dovtípí, že vibráta lze dosáhnout i pomocí některého operátoru. Sice tak musíme oželet jednoho tvůrce barvy, zato ale máme pro vibráto vlastní EG, možnost volby hloubky vibráta podle klaviatury, dynamiky a dokonce můžeme měnit jeho frekvenci v závislosti na nepřeberném množství parametrů. Navíc je vibráto polyfonní.


Pitch EG a Pan EG
Další pomocné generátory obálky mohou mít vliv na celkové ladění všech operátorů nebo umístění zvuku ve stereobázi. Tyto EG se od standardních liší pouze tím, že jejich úroveň může nabývat kladných i záporných hodnot.

Modulace
Samozřejmostí bývá také množství standardních ovládacích prvků, jako jsou Pitch Wheel, Modulation, Velocity, After Touch, Breath Controller a další. Tyto prvky mohou nezávisle řídit různé vlastnosti jednotlivých operátorů nebo celého zvuku. Důsledky a obrovské možnosti jejich kombinací lze jen tušit.

Mono, Unison mód a Portamento
Pro některé sólové zvuky nebo napodobení dřevních monofonních syntetizérů je vhodnější monofonní mód, u něhož lze využít i portamenta (glissanda). Tvrdost a plnost některých zvuků jde zvýšit použitím Unison módu, kdy syntetizér při stisku klávesy produkuje několik stejných tónů současně.

U syntetizérů se pro glissando (klouzavá změna jednoho tónu ve druhý) vžilo označení Portamento. Je to zavádějící, protože portamentem je v hudební terminologii označováno odsazování tónů (něco mezi straccatem a legatem).

Filtry a efektová jednotka
Filtry u FM syntézy? Někdy je jednodušší zmírnit ostrost tónu nebo ořezat subharmonické pomocí filtrů. První modely DX filtry sice neměly, Yamaha jimi však hned následující sérii SY vybavila. Díky efektové jednotce jde zvuk vylepšit o modulační (chorus, phaser, flanger) a prostorové efekty (echo, hall).

Nejnovějším syntetizérem nabízejícím FM syntézu je vlajková loď Yamahy řada Montage.

Jak na tvorbu zvuku?

Při vyrábění zvuku pomocí FM syntézy je dobré si napřed uvědomit, jaký nástroj chceme vytvořit a jak jeho tón v reálném světě vzniká. Podle toho je třeba nejdříve zvolit nejvhodnější algoritmus a během práce mít neustále na paměti, co kterým parametrem ovlivňujeme. Příklady algoritmů z minulého dílu jsou na obrázku Algoritmy a průběhy.

Sólové zvuky
Pokud chceme vytvořit zvuk, který má jeden zdroj (oscilátor) a více barevných variant daných stylem hry, je dobré zvolit algoritmus, kde na výstup jde signál pouze jednoho operátoru a ostatní mu určují barvu. Pro lead, saxofon, flétnu, trubku, nylonku, marimbu nebo clavinet bude nejvhodnější Algoritmus 4. Op 1 bude určovat výšku a hlasitost, Op 2 a Op 3 mohou definovat barvu a Op 4 se může starat o přechodové jevy na začátku (trsnutí, dech, úder paličky nebo kladívka) i konci tónu (zatlumení struny, přitlačení dusítka).

Podkladové zvuky
Plnosti zvuku lze dosáhnout souzvukem více nestejně naladěných oscilátorů. Proto pro simulaci padů nebo smyčců se jeví jako nejvhodnější Algoritmus 2 nebo Algoritmus 3. Výstupní operátory budou od sebe mírně rozladěny a ostatní jim budou určovat barvu.

Varhany
Varhanní zvuky potřebují více oscilátorů (hlasových řad). Proto je vhodné například pro hammondky vycházet z Algoritmu 5, kde by každý operátor reprezentoval jednu hlasovou řadu, a jejich hlasitostí určovat výslednou barvu varhan.

Piána
Akustické piáno používá pro každý tón dvě až tři struny, do nichž udírá kladívko. Na závěr je utlumí filcové dusítko. Z uvedených algoritmů je pro piáno nejvhodnější Algoritmus 3, kdy Op 1 a Op 3 simulují dvě struny, Op 2 určuje barvu prvního operátoru a Op 4 může simulovat úder kladívka i závěrečné utlumení dusítkem. Lepších výsledků lze dosáhnout s více operátory.

Uvedené příklady jsou pouze orientační. Při použití šestice operátorů, jak je tomu např. u DX 7, a kombinace více programů se možnosti značně rozšiřují.


Pár příkladů nastavení

Pro inspiraci uvádím několik zjednodušených příkladů nastavení dvou operátorů. Výsledné průběhy jsou znázorněny na obrázku Algoritmy a průběhy.

Sinus, trojúhelník, pila a obdélník
I s těmito klasickými průběhy signálů si FM syntéza ví rady. Technicky přesných průběhů sice dosáhnout neumí, ty ale stejně nejsou žádoucí. Pro ucho jsou mnohem příjemnější „kulatější“ zvuky.
Ke generování čistého sinusu postačí pouze jeden operátor. Podobné spektrum jako trojúhelník má signál, kdy modulační operátor je na trojnásobném kmitočtu. Zaoblený pilový průběh lze s úspěchem vytvořit pomocí jednoho operátoru se zpětnou vazbou. Měkký obdélník se nejlépe simuluje, když modulační operátor má dvojnásobný kmitočet než modulovaný.

Ani subtraktivní syntetizéry negenerují teoreticky ideální průběhy signálů. Proto se vzájemně zvukově liší a každý má svůj nezaměnitelný charakter.

Tučný a průrazný basový syntetizér
Pokud bude modulační operátor naladěn na poloviční kmitočet než modulovaný, docílíme krásné basové barvy podobné Fenderu Precision. Dalším paralelním operátorem můžeme zvýšit hutnost basů.

Zvony a triangl
Tzv. inharmonického průběhu lze dosáhnout jednoduše pomocí dvou operátorů, kdy modulační operátor je naladěn na 3,5× vyšší kmitočet než modulovaný.

Fixní kmitočet operátoru
Měkkého zvuku vhodného pro Pady docílíme, když modulovaný operátor (ten, jehož signál jde na výstup) produkuje fixní infra kmitočet (0,1 – 2 Hz) a teprve modulační operátor mu určuje barvu i výšku první harmonické. Protože tak syntetizér produkuje i velice nízké kmitočty, je dobré je odstranit pomocí HP filtru.

Skladatel, hudebník a profesor univerzity ve Stanfordu John M. Chowning (*1934) položil FM syntéze teoretické základy a experimentálně ověřil její životaschopnost v oblasti syntetizérů.

Závěr

Tvorba zvuku pomocí FM syntézy není žádnou rychlovkou. Proto se muzikanti často omezovali na používání firemních zvuků. Na spoustě nahrávek můžeme zaslechnout „propálené“ Tine Piano, foukací harmoniku nebo Tubular bells. Je dobré se ale cestou tvorby vlastního zvuku vydat. Čekají nás úžasné zážitky a cílovou odměnou budiž skvělý, „pod rukama žijící“, jedinečný zvuk. Proto jsou nástroje, kde je tvorba zvuku založena na FM syntéze, dodnes životaschopné a často používané.

Příště

V dalším díle už opustíme alchymistické dílny jednotlivých syntéz a budeme se věnovat magickému zaklínadlu MIDI, které umožňuje vzájemnou komunikaci mezi hudebními a zvukovými zařízeními.

Algoritmy a průběhy
EG a panel DX
John Chowning - otec FM syntézy