Im Audio- und der Musik-Frequenzmodulationssynthese (oder der FM-Synthese) ist eine Form der Audiosynthese, wo das Timbre einer einfachen Wellenform durch die Frequenz geändert wird, die es mit einer modulierenden Frequenz abstimmt, die auch in der Audioreihe ist, auf eine kompliziertere Wellenform und einen verschieden klingenden Ton hinauslaufend. Die Frequenz eines Oszillators wird verändert oder, "in Übereinstimmung mit dem Umfang eines modulierenden Signals verdreht." (Dodge und Jerse 1997, p. 115)

Um harmonische Töne zu synthetisieren, muss das modulierende Signal eine harmonische Beziehung zum ursprünglichen Transportunternehmen-Signal haben. Als der Betrag der Frequenzmodulation zunimmt, wächst der Ton progressiv komplizierter. Durch den Gebrauch von Modulatoren mit Frequenzen, die Vielfachen der nichtganzen Zahl des Transportunternehmen-Signals (d. h. nicht harmonisch) sind, können glockenähnliche dissonante und Schlagtöne leicht geschaffen werden.

Geschichte

Die Technik der Digitaldurchführung der Frequenzmodulation, die von John Chowning entwickelt wurde (Chowning 1973, der in Dodge und Jerse, p zitiert ist. 115) an der Universität von Stanford in 1967-68, wurde 1975 patentiert und später von Yamaha lizenziert.

Die Durchführung, die von Yamaha (amerikanischer Offener 4018121 Apr 1977 oder amerikanische Offene 4,018,121) kommerzialisiert ist, basiert wirklich auf der Phase-Modulation.

FM-Synthese ist sehr gut beim Schaffen sowohl harmonisch als auch inharmonic ("Klappern", "Schwirren" oder "bong" Geräusche) Töne. Komplex (und richtig) die FM-Synthese mit analogen Oszillatoren ist wegen ihrer innewohnenden Wurf-Instabilität nicht allgemein ausführbar, aber FM-Synthese (die Frequenz stabile Phase-Modulationsvariante verwendend), ist leicht, digital durchzuführen. Infolgedessen war FM-Synthese die Basis von einigen der frühen Generationen von Digitalsynthesizern von Yamaha, mit dem Flaggschiff von Yamaha DX7 Synthesizer, der im Laufe der 1980er Jahre allgegenwärtig ist. Yamaha hatte seine Hardware-Durchführung von FM patentiert, ihm erlaubend, fast den Markt für diese Technologie zu monopolisieren. Casio hat eine zusammenhängende Form der Synthese genannt Phase-Verzerrungssynthese entwickelt, die in seiner CZ Reihe von Synthesizern verwendet ist. Es hatte einen ähnlichen (aber hat ein bisschen verschieden abgestammt) die gesunde Qualität zur DX Reihe.

Don Buchla hat FM auf seinen Instrumenten Mitte der 1960er Jahre vor dem Patent von Yamaha durchgeführt. Seine 158, 258 und 259 Doppeloszillator-Module hatten einen spezifischen FM-Kontrollstromspannungseingang, und das Modell 208 (Musik-Staffelei) hatte einen Modulationsoszillator, der festverdrahtet ist, um FM sowie AM des primären Oszillators zu erlauben. Diese frühen Anwendungen haben analoge Oszillatoren verwendet.

Mit dem Ablauf des Universitäts-FM-Patents von Stanford 1995 ist Digital-FM-Synthese jetzt ein Teil des Synthese-Repertoires von den meisten modernen Digitalsynthesizern, gewöhnlich in Verbindung mit dem zusätzlichen, abziehenden und manchmal Stichprobenverfahren. Das FM-Synthese-Patent hat Dollars von $ 20 Millionen von Stanford gebracht, bevor es abgelaufen ist, es (1994) "den zweiten lukrativsten Lizenzvertrag in der Geschichte von Stanford" machend.

Universität von Stanford arbeitet zurzeit an einem neuen FMHD Synthese-Protokoll mit verbesserten gesunden Generationseigenschaften und einem Echtzeiteigentumsmodellieren-Redakteur, der dem Benutzer erlaubt, Karplus-starke und andere physische modellierende Aspekte mit der Verhältnisbequemlichkeit kurz zusammenzufassen.

Wirkung

Der harmonische Vertrieb eines einfachen durch ein anderes Sinus-Welle-Signal abgestimmten Sinus-Welle-Signals kann mit Funktionen von Bessel vertreten werden - das schafft eine Grundlage für ein einfaches mathematisches Verstehen der FM-Synthese.

FM-Synthese ist eine Form der "Verzerrungssynthese" oder "nichtlinearer Synthese". Es beginnt mit einem Oszillator, der eine Tonfrequenz-"Transportunternehmen"-Wellenform mit einer Frequenz von F erzeugt. Eine Tonfrequenz-Modulieren-Wellenform, mit einer Frequenz F, wird dann angewandt, um die Frequenz des Transportunternehmen-Oszillators zu ändern oder "abzustimmen".

Wenn der Umfang des Modulators 0 ist, ist die Produktionsfrequenz des Transportunternehmen-Oszillators einfach F. Sonst veranlasst der Umfang des modulierenden Signals die Frequenz des Transportunternehmen-Oszillators, oben und unter F zu schwingen. Dieses Frequenzschwingen ist als "Abweichung" bekannt.

In einfachen Begriffen, je stärker (höher im Umfang) das modulierende Signal ist, desto mehr sich die Transportunternehmen-Frequenz ändert.

Für die Illustration, nehmen Sie an, dass F 1000 Hz ist. Modulationsumfang könnte angewandt werden, der das Transportunternehmen veranlasst, zwischen 900 Hz und 1100 Hz, d. h. 100 Hz in jeder Richtung zu schwingen. Das wird eine "Abweichung" von 100 Hz genannt.

Zur gleichen Zeit verursacht die Frequenz des modulierenden Signals Seitenfrequenzband-Signale, an Frequenzen oben und unter der Transportunternehmen-Frequenz zu erscheinen. Deshalb für jeden Frequenzbestandteil im modulierenden Signal erscheint ein oberes Seitenfrequenzband über F, und ein niedrigeres Seitenfrequenzband erscheint unter F. Eine komplizierte modulierende Wellenform (mehr partials enthaltend, als eine einfache Sinuswelle) wird Seitenfrequenzbänder entsprechend jedem seiner Sinuswelle-Bestandteile schaffen.

Abweichung (d) ist für die Macht jedes Bestandteils der Produktion Audiosignal teilweise verantwortlich. Wenn d=0, die ganze Macht an der Transportunternehmen-Frequenz gehört wird. Je größer die Abweichung, desto mehr Macht zu den Seitenfrequenzbändern ausgewechselt wird.

Das Verhältnis der Abweichung zur Modulationsfrequenz wird den "Index der Modulation" genannt. (Ich = d / F)

Dieses Verhältnis kontrolliert den geisterhaften Reichtum des Tons.

Durch die unterschiedliche Abweichung durch den Modulationsumfang und das Verändern des Spektrums der modulierenden Wellenform kann das resultierende Audio ohne weitere Instrument-Kompliziertheit entwickelt werden.

Siehe auch

• Chiptune
• Digitalsynthesizer
• Elektronische Musik
• Gesunde Karte
• Gesunder Span
• Videospiel-Musik

Außenverbindungen

• Eine Einführung in FM, durch Bill Schottstaedt
• FM-Tutorenkurs
• SOUNDSHOCK, ein englisches Sprachdiskussionsforum gewidmet exklusiv der FM-Synthese
• Artikel: FM-Synthese
• Schule von Paul Wiffens Synth: Teil 3
• F.M. Synthesis einschließlich der komplizierten Maschinenbediener-Analyse
• Teil 1 eines 2-teiligen Tutorenkurses von YouTube auf der FM-Synthese mit zahlreichen Audiobeispielen