FM合成是什么？一文读懂：简介和原理（上）

　　"旋钮、推子都去哪儿了？" 难怪雅马哈的DX7（和DX9）在1983年发布时，引起了如此的担忧。所有熟悉的控制器都不见了，取而代之的是两行粗旷的按钮，和一个单一的 "数据输入"推子……

　　出现这种变化，是因为DX7使用了一种全新的合成方法——FM调频合成，这意味着它可以产生全新的声音。看，琴上上面有64个精彩示例音色可以使用!

　　但是，许多DX7用户便止步于此了......也许这些声音实在是太好听了，无法被超越？更有可能的是，DX7刻板的界面，以及FM的抽象、经常反直觉特点，使FM合成的学习曲线接近于垂直......

　　但实际上，并不需要这样。掌握一些FM基本知识，你就可以像设计师Eno一样，调整你的FM合成器。

　　FM背后的基本原理，其实在模拟领域也很常见。从本质上讲，FM合成采用一个简单的波型（通常是正弦波），通过调制它来改变其音色。如果你曾经用LFO应用于振荡器的音高来创造颤音，那么你其实已经做过了最基本的FM合成。

　　不同的是，调频合成器使用的是音频频率级别的（更快的、可听的）振荡器，而不是LFO的低频率。这种频率的调制在模拟领域也很常见；像Arturia的MiniBrutes、Moog DFAM或IK UNO Synth Pro这样的合成器，都可以让用户通过一个模拟振荡器来调制另一个振荡器的音高，从而创造一种简单的FM合成。

　　那么，如果FM是模拟合成器常见的一种形式，为什么我们会把FM合成与数字乐器联系起来呢？其实，日常中真正的 "FM合成器"的乐器，仅仅采用了这一概念，实际上，它们使用了更复杂的路由和专用包络，以精细地调整每个振荡器之间的关系。

　　如果要实现如此精确、稳定的调谐和复杂的合成过程，通常来讲，只有DSP驱动的乐器才能做到。

　　首先，让我们来解决一些专业术语。op（操作器/运算器）"本质上是FM振荡器的术语。在经典的FM合成器中，这些通常是正弦波，FM OP和模拟风格的振荡器之间的关键区别是，每个OP都有自己的放大器包络，这意味着，它可以在被路由到输出或调制另一个op之前，进行单独设置。

　　op分为 "载波"(carrier)和 "调制波"(modulator)两类。载波控制输出的op，这意味着它们可以在完成的声音中听到，调制波控制载体的音高，所以我们只听到它们调制的效果，而不是调制波本身的输出。

　　这些op的安排模式，是由所谓的 "算法 "控制的，它基本上是一张流程图，表明哪些op被指定为载波或调制，以及每个op被路由到哪里。

　　op运算器和对应模拟振荡器的另一个关键区别是，op调谐通记为一个比率数字。这些都是谐波比——即把传入的音高乘以某个数字。

　　将op调到 "2:1"，相当于 "2倍"的音高，这意味着，它将比调到 "1"的调制波高一个八度。调到3:1的op将比原始音高高一个八度和五度；4:1是两个八度，5:1是两个八度外加三分之一。

　　这些比例，结合各个包络，是FM声音设计的关键。用一个比例较高的调制波调制一个1:1的载波，可以听到它增加了高频的谐波内容。

　　用调制器的包络引入一个缓慢渐变的Attack音头或短暂Decay衰减，可以听听，调制过程是如何使声音随时间变化的。

什么时候适合使用FM合成？
　　FM的声音通常与“金属”或“清脆”声音有关：例如深厚的Pad、铃声钟声和类打击乐声音。FM对低音也很有帮助——FM合成器的稳定性和宽广的调谐范围，意味着它们可以创造出非常强大的低频。

　　FM合成在打击乐方面的性能也很够。事实上，每个op都有自己的包络，可以对打击乐声音的attack和decay元素进行大量的控制，这对于创造底鼓、镲或金属打击乐的声音是非常有用的。