Cómo funciona la generación de tonos FM

FM en "generación de tono FM" es una abreviatura de "modulación de frecuencia". El controlador en forma de rueda que se encuentra a la izquierda del sintetizador se denomina "rueda de modulación" y utiliza el mismo tipo de modulación. Esta rueda modula el sonido del instrumento con frecuencias de un generador de ondas de baja frecuencia llamado LFO (oscilador de baja frecuencia), lo que hace que la frecuencia del sonido original aumente y disminuya ligeramente (subiendo y bajando el tono) repetidamente, como se muestra en el diagrama, lo que produce un efecto de vibrato.

Entonces, ¿qué sucede cuando se aumenta la frecuencia del LFO?

El uso de formas de onda con una frecuencia cercana o superior a la del sonido original para aumentar o disminuir el tono hace que éste suba o baje dentro del período fundamental que percibimos como tono, distorsionando la forma de onda. Un principio similar se utiliza en la generación de tonos FM para distorsionar las formas de onda, lo que permite crear una amplia variedad de sonidos.

En realidad, el progreso de fases que cambian linealmente a lo largo del tiempo se altera para su salida en forma de sonido; un proceso complejo que explicaremos aquí mediante imágenes.

Imagínese la rueda giratoria de un automóvil.

Si el automóvil viaja a velocidad constante, el tiempo de rotación de la rueda también es constante.

Colocar una marca en el borde izquierdo de la rueda y luego graficar una pista de su movimiento vertical dará como resultado una forma de onda similar a una onda sinusoidal perfecta.

Supongamos que para que la velocidad del automóvil se mantenga constante, el tiempo que tarda la rueda en dar una vuelta completa también es constante. ¿Qué sucede si esta velocidad de giro es desigual?

A modo de ejemplo, supongamos que la rueda gira comparativamente rápido hasta que la marca alcanza la posición de las doce en punto, desacelera continuamente hasta llegar a la posición de las seis en punto y luego acelera rápidamente durante el último cuarto de rotación para recuperar el tiempo perdido.

La gráfica de este movimiento será una forma de onda diferente de una onda sinusoidal, como se muestra en la figura 2-b.

Si bien esto haría que el viaje en automóvil fuera incómodo, no habría diferencia entre la velocidad de avance de este automóvil y la velocidad de un automóvil en el que no hubiera variación en la velocidad de rotación de las ruedas. Lo mismo ocurre con el sonido, en el que el tono permanece igual.

La forma de onda que crea estas alteraciones (las variaciones en la rotación) es entonces una "forma de onda moduladora" y en este ejemplo podemos suponer que es una onda sinusoidal con la misma frecuencia que la frecuencia de rotación de la rueda del automóvil.

Al aumentar el efecto de las variaciones en la rotación, el recorrido de la marca aumenta en complejidad y, en algunos casos, puede incluso producirse una rotación inversa para mantener un período de rotación uniforme.

El resultado es una pista como la que se muestra en la fig. 2-c.

La trayectoria original causada por la rotación de la rueda es, por tanto, la forma de onda que se modula, mientras que la forma de onda de control que crea las variaciones en la rotación (con cambios positivos causados ​​por el acelerador y cambios negativos por la marcha atrás en lugar del freno) puede considerarse como la forma de onda moduladora.

Volviendo al sonido, el concepto fundamental de la generación de tonos FM es modular una forma de onda con otras formas de onda diferentes para crear una variedad de formas de onda nuevas. Se pueden utilizar distintas frecuencias de forma de onda de modulación y niveles de modulación para crear cambios complejos.

Por ejemplo, examinemos qué sucede cuando se utiliza una forma de onda con diez veces la frecuencia de la forma de onda original para la modulación.

Como muestra este diagrama, el uso de la modulación de esta manera produce pequeños elementos ondulantes dentro de la gran onda sinusoidal. Se producen elementos armónicos de frecuencia extremadamente alta a niveles de frecuencia mucho más altos que la frecuencia original, lo que crea un elemento de sonido metálico.

El uso de un EG (generador de envolvente) para cambiar el volumen de la forma de onda moduladora (el nivel de modulación) a lo largo del tiempo hace que el ataque del sonido sea metálico, mientras que las secciones de decaimiento y liberación se vuelven gradualmente más suaves, lo que permite realizar cambios en el sonido a lo largo del tiempo.

En la generación de sonido FM, el operador (el dispositivo que genera ondas sinusoidales, etc.) de la forma de onda modulada se denomina "portador" y el de la forma de onda moduladora, "modulador". Este innovador sistema de generación de sonido ajusta la combinación portadora/modulador y altera sus respectivos niveles y envolventes, y es capaz de producir formas de onda que son muy diferentes de la forma de onda original del operador.