A síntese FM é a técnica que usa um oscilador modulador para controlar a frequência de um oscilador portador, gerando timbres ricos em harmônicos com baixa exigência computacional. Foi essa técnica, implementada pela Yamaha, que impulsionou o enorme sucesso comercial do DX-7.
[caption id="attachment_12139" align="alignright" width="300"] FB-01 Sound Generator: um dos sintetizadores FM mais baratos da década de 1980[/caption]A síntese FM é uma técnica que possibilita a criação de uma grande variedade de timbres, usada para simular instrumentos acústicos, pianos elétricos e sons não tradicionais, ao lado de outros recursos implementados pela Yamaha no DX-7.
Quem criou a síntese FM e como ela funciona?
Na música, a técnica de modulação de frequência foi introduzida por John Chowning, da Universidade de Stanford, e baseia-se nos mesmos princípios usados na transmissão de rádios FM. O primeiro experimento de Chowning empregou um sinal de áudio (modulador) para controlar a frequência de um oscilador (portador), produzindo sons ricos em harmônicos.
A abordagem mais básica de um instrumento baseado em síntese FM é composta de dois osciladores senoidais chamados de modulador (aquele que modula) e portador (aquele que é modulado). Juntos, eles determinam quais frequências serão produzidas para formar o espectro harmônico.
Como a modulação de frequência transforma vibrato em timbre?
A Modulação de Frequência (FM) é o controle da frequência de um som. Quando um violinista produz o vibrato, ao movimentar o dedo que prende a corda ele pode estar alterando a frequência do som do violino sete vezes por segundo (7 Hz). Um "trillo" é produzido quando o violinista aumenta a modulação para próximo de 14 Hz.
Essas alterações podem ser obtidas eletronicamente nos sintetizadores quando o LFO (Oscilador de Baixa Frequência) modula o oscilador. Entretanto, quando a frequência aumenta acima de 20 Hz, o som não é mais ouvido como vibrato, mas como uma modificação do timbre.
Isso ocorre porque, quando um oscilador modula outro em frequência, novos harmônicos são produzidos de cada lado da portadora em intervalos de igual frequência do modulador. Por exemplo, se uma frequência portadora de 1000 Hz for modulada por 100 Hz, o resultado será a produção dos seguintes harmônicos:
- 900 Hz e 1100 Hz
- 800 Hz e 1200 Hz
- 700 Hz e 1300 Hz
- 600 Hz e 1400 Hz
E assim prosseguindo ao infinito.
Como se expressa a relação entre frequência portadora e moduladora?
No gráfico, a frequência portadora é denominada Fp e a frequência moduladora, Fm. O número de parciais na síntese por modulação de frequência é determinado pela soma e subtração da Fp pela Fm. Sempre que possível, os valores de frequência da onda portadora e da moduladora devem ser expressos por meio de razões, como mostra a tabela abaixo.
| Razão | Frequência portadora | Frequência moduladora |
|---|---|---|
| 1:3 | 110 Hz | 330 Hz |
| 2:1 | 880 Hz | 440 Hz |
O que são operadores na implementação modular da FM?
Nos sintetizadores comerciais, os mecanismos de FM foram encapsulados em módulos que só possibilitam manipulação de funções em alto nível, chamados operadores. O usuário só possui acesso a um número limitado de parâmetros para o controle dos operadores. Cada operador consiste basicamente de um gerador de envolvente e um oscilador que pode ser usado como portador ou modulador.
Quantos operadores usam os sintetizadores Yamaha da linha DX?
Os sintetizadores da Yamaha da linha DX são programados pela interconexão apropriada de um número de operadores, constituindo um algoritmo. A Yamaha utiliza alguns tipos importantes de algoritmos:
- Aditivos
- Pares
- Pilhas
- Múltiplos portadores
- Múltiplos moduladores
Até seis operadores podem ser recombinados com o objetivo de criar novos patches que podem ser armazenados na memória.
| Modelo | Número de operadores |
|---|---|
| Yamaha DX-7 | Seis |
| Yamaha DX-9 | Quatro |
| Yamaha DX-11 | Quatro |
| Yamaha DX-21 | Quatro |
Perguntas frequentes sobre síntese FM
Quem introduziu a síntese FM na música?
John Chowning, da Universidade de Stanford, introduziu a técnica de modulação de frequência na música, baseando-se nos mesmos princípios usados na transmissão de rádios FM.
O que são os operadores na síntese FM?
São módulos que encapsulam as funções de FM em sintetizadores comerciais, permitindo manipulação de parâmetros em alto nível. Cada operador tem um gerador de envolvente e um oscilador que atua como portador ou modulador.
Quantos operadores tem o Yamaha DX-7?
O Yamaha DX-7 usa seis operadores. Já modelos que o precederam, como o DX-9, DX-11 e DX-21, usam apenas quatro operadores.
O que acontece quando a frequência de modulação ultrapassa 20 Hz?
O som deixa de ser percebido como vibrato e passa a ser ouvido como uma modificação do timbre, pois novos harmônicos são produzidos de cada lado da portadora.
Como é expressa a relação entre a frequência portadora e a moduladora?
Por meio de razões. Por exemplo, a razão 1:3 representa a relação entre portadora de 110 Hz e moduladora de 330 Hz, enquanto a razão 2:1 representa portadora de 880 Hz e moduladora de 440 Hz.
