top of page

Fm Sentezi (Frequency Modulation Synthesis) nedir?

Güncelleme tarihi: 19 Haz



Subtraktif (eksiltmeli) sentez, genel olarak daha yaygın bilinen ve kullanılan bir yöntem olmasına rağmen, FM sentezi aslında onun tam tersi bir mantıkla çalışır. FM sentezi, çok zengin ve karmaşık dalga formlarını kolayca elde edebileceğiniz, basit dalga formlarını hızlıca biçimlendirebileceğiniz ve daha çok eklemeli bir yaklaşımla çalışan bir yöntemdir. Günümüzde elektronik müziğin önemli bir parçası haline gelmiştir. Ancak, temelleri iyi anlamadan bu konuya girişmek biraz karışık ve zor olabilir. Şimdi, FM teorisinde temel olan unsurlara bir göz atalım.





FM, Frekans Modülasyonu'nun kısaltmasıdır ve İngilizce olarak Frequency Modulation anlamına gelir. Bir dalga formunda bulunan tüm harmonikleri çıkardığımızda, geriye temel frekanstaki sinüs dalgası kalır. Bu harmonikler, aynı melodiyi çalan bir piyano ile bir gitar arasındaki ton farkının sebebidir. İki enstrüman aynı melodiyi çaldığında ve gözümüzü kapatıp dinlediğimizde, piyanoyu gitarla kolayca ayırt edebiliriz. Bu fark, harmoniklerin iki enstrümanda çok farklı olmasından kaynaklanır.


FM sentezinde birçok farklı dalga formu kullanılmasına rağmen, temel olarak iki sinüs dalgasının karıştırılmasıyla gerçekleştirilir. Bu karıştırma işlemi, bir mikserde sesleri birleştirmek gibi değildir. FM sentezinde, iki osilatör varsa, osilatörlerden biri diğerinin frekansını modüle eder. Bu osilatörlerden dinlediğimiz osilatöre "Taşıyıcı" (Carrier), modülasyon görevini yapan osilatöre ise "Modülatör" (Modulator) denir.


Buradaki önemli noktalardan biri, FM modülasyonunun kulağımızın duyabileceği 20 Hz ile 20 kHz arasındaki frekanslarda olması gerektiğidir. Osilatörler ve LFO'lar (Düşük Frekanslı Osilatörler) aslında aynı şeydir, aynı işleri yapar ve aynı şekilde frekanslar ve dalga formları üretirler. Ancak FM sentezinde, modüle eden osilatör 20 Hz'in altına düşerse, bu frekans kulağımızda duyulmaz ve diğer osilatöre yaptığı etki FM sentezi olmaz. Bunun yerine, bir vibrato gibi bir LFO modülasyonu ortaya çıkar. FM sentezinin gerçekleşebilmesi için, hem dinlediğimiz osilatörün hem de modüle eden osilatörün 20 Hz ile 20 kHz arasında olması gerekmektedir. Bu şekilde, tamamen yeni bir frekans aralığı ve yeni bir dalga formu oluşur. Yani, dalga formunu ve spektrumu değiştirebilmek için sadece bir rezonant filtreye ihtiyacımız yoktur; başka yöntemlerle de bunu sağlayabiliriz.


Temel olarak üç çeşit FM tipi bulunur: Bunlar Ekponansiyel FM (Exponential FM), Lineer FM (Linear FM) ve Sıfırdan Geçen FM (Through Zero veya Thru Zero(TZ) FM) şeklindedir.




FM sentezi, 20. yüzyılın ortalarına gelindiğinde sesi taşımanın bir yolu olarak görülüyordu ve radyo yayını için kullanılıyordu. Bu nedenle, duyma aralığının çok üstünde yüksek frekanslar kullanılıyordu. FM sentezine en büyük katkıyı yapan kişi, çalışmaları 1960'lı yıllarda California'da Stanford Üniversitesi'nde başlayan John Chowning'dir. FM, tam olarak 1967 yılında keşfedilmiş ve son halini almaya başlamıştır. FM sentezindeki "Algoritma" tanımı ise Yamaha tarafından 1973 yılında lisanslanmıştır. Yamaha tarafından ticarileştirilen bu uygulama, aslında Phase Distortion sentezine ciddi oranda benzemektedir ve sonuçlar matematiksel olarak neredeyse %90 aynıdır. John Chowning, daha çok dijital FM sentezini geliştirmiştir ve FM sentezi bu adımdan sonra son şeklini almıştır.

Yamaha, 1974'te ilk dijital synthesizer prototipini üretti. 1978'de New England Digital, Synclavier'de Yamaha'dan aldığı patent ile bir tasarım gerçekleştirdi. 1981'de ise Yamaha, GS-1 tasarımını tanıttı. Yamaha'nın 1983 yılında piyasaya sürdüğü DX7, ilk başarılı dijital synthesizer olarak bilinmektedir. Yamaha, FM sentezi patentini aldığı için, Casio CZ serilerinde Phase Distortion yaklaşımını geliştirip bu yöne doğru yönelmiştir.


Analog sistemlerde ve synthesizerlarda ise FM ve AM tekniklerini ilk uygulayan kişi, 1960'lı yıllarda Don Buchla olmuştur. Daha sonra bu yaklaşım Moog ve ARP synthesizerlarda da sıklıkla kullanılmaya başlanmıştır. FM sentezi, John Chowning ve Yamaha'nın getirdiği bu gelişmelerin ardından yaklaşık 20 yıl boyunca dijital dünyanın bir sentez tekniği olarak bilindi. Analog dünyada ise durum biraz farklıydı. FM yapıldığında osilatörler, yani taşıyıcı (Carrier) olan osilatör, "tune drift" yaşardı. Analog dünyada Ekponansiyel FM ve Lineer FM teknikleri geliştirilirken, Through Zero FM dijital dünya üzerinde keşfedilmiş ve uygulanmıştır. Analogta FM yapıldığında, osilatörleri tekrar ayarlamak gerekebilir veya daha atonal bir aralıktaki seçeneklerden faydalanılabilir. Analogta 1V/OCT girişi, Ekponansiyel FM girişi ile aynı işlevi görmektedir. İkisinde de FM yapıldığında Ekponansiyel FM elde edilir. Through Zero FM veya Lineer FM için ise ayrı girişler tasarlanmış olması gerekir ve sinyali bu girişlere yönlendirmeniz gerekmektedir. Lineer FM girişleri her zaman AC coupled olur. Through Zero FM girişleri ise hem AC hem de DC coupled olabilir. Bu sebeple AC coupled girişler düşük frekansları veya sadece pozitif aralıkta çalışan DC sinyalleri kabul etmez. Through Zero FM tekniği, taşıyıcı osilatörün temel frekansını bozmadan (tune drift olmadan) modülasyon yapabilir ve harmonikler ekleyebilir. Dijitalde Through Zero FM'e ulaşmak ve kodlamak çok daha kolayken, Ekponansiyel FM programlamak dijitalde daha büyük bir çaba gerektirir. Aynı durum analogta tam tersidir. Ekponansiyel FM analog dünyanın doğasında var iken, Through Zero mantığı analog dünyada çok uzun yıllar keşfedilmemiştir.


VAEMI olarak, dijital dünyanın Through Zero FM veya Phase Distortion Synthesis ile elde edilen dalga formlarını analog dünyada birebir aynı matematikle uygulamayı ve bir operatör olarak kullanabileceğiniz, analog voltaj kontrolüne sahip bir Through Zero FM tasarımı geliştirdik. Dünyada bu yaklaşımı uygulayan çok az sayıda firma bulunmasına rağmen, waveshaper yaklaşımımızla, Through Hole kaliteli bileşenler kullanılarak yapılmış benzeri olmayan ve diğerlerinden bu şekilde ayrılan yüksek ses kalitesine sahip bir tasarım sunduk.










Synclavier II
Synclavier II

Yamaha GS-1
Yamaha GS-1


FM sentezinde tüm osilatörlere "operatör" denir. Bir taşıyıcı (Carrier) operatör bulunur ve bu operatör, aslında daha çok dinlediğimiz osilatördür. Diğer operatörlere ise "modülatör" denir. Bu modülatör operatörler, dinlenebilme özelliğine sahip olsa da genellikle daha çok modülasyon için taşıyıcı operatöre veya diğer modülatör ve taşıyıcı operatörlere yönlendirilerek kullanılır. Bir FM sentezinde 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12 veya daha fazla sayıda operatör kullanılabilir. Bu operatörler seri veya paralel olarak bağlanarak taşıyıcı operatöre yönlendirilebilirler. Bu yönlendirmelere "algoritma" denir. 4 operatörlü bir synthesizer'da yaklaşık 10 veya daha fazla algoritma bulunabilir.




Şimdi operatörün yapısına bir göz atalım. Kısaca, Input ► Oscillator ► Amplifier ► Output şeklinde bir ses sinyal zinciri bulunur. Amfiyi kontrol eden bir envelope generator bulunur. Klavye ise osilatörün frekansını ve envelope generator'un tetiklenmesini sağlar. Amfiye bağlı olan envelope generator, FM tınısını biçimlendirebilmenizi sağlar (aynı klasik filtre envelope'unda olduğu gibi).

Eğer analog monofonik bir synth ses yapısı kuruyorsanız, birçok envelope'u aynı anda tetiklemeniz ve osilatörlerin aynı anda akortlarını kontrol edebilmeniz gerekecektir.









Waveformlar yaratırken, Through Zero FM mantığında temel frekansın aynısı veya 2 katı, 3 katı, 4 katı frekanslar ayarlanarak kullanılır. Bu şekilde kullanıldığında, temel frekansı kaybetmeden FM modülasyonunu daha müzikal bir şekilde kullanabilirsiniz. Bunun dışında kalan frekanslar veya detune operatör ayarlamaları ise tercihe bağlıdır ve kullanılabilir.


Müzikal tınlayan frekansları şu şekilde de ifade edebiliriz: Ayarladığınız temel frekansın harmonik derecelerini sırayla ayarladığınızda, müzikal tınlayan ve temel frekansın kaybolmadığı FM modülasyonları yapabilirsiniz. Temelde sadece sinüs dalgası kullanmamıza rağmen, sinüs dalgalarını karıştırarak ve FM modülasyonu yaparak, kolaylıkla saw dalgası veya square dalgası gibi dalga formlarına ulaşabilirsiniz.










Sonuç olarak, bazı önemli noktalardan ve ipuçlarından bahsetmemiz gerekirse, genellikle FM sentezi yaparken yumuşak duyulan dalga formları seçmeye çalışın, örneğin sinüs dalgası gibi. Üçgen dalgası da çok güzel tınlayacaktır. Diğer dalga formları, özellikle saw veya square dalgası gibi, bazen çok sert ve keskin sesler çıkarabilirler ve kontrol altına almak daha zor olabilir. Ancak, bu dalga formlarıyla çalışmak imkansız değildir. Onları kullanarak çok farklı ve ilginç sonuçlar elde edebilirsiniz. Operatörlerden birini kendi içinde feedback yaptırarak FM sentezi yapmak ve bu şekilde sinüs dalgası ile saw dalgası arasında bir skala elde etme ve o alanda ilerleme şansınız da var. Algoritmaların hepsini deneyin ve hangilerinin nasıl renkler çıkardığını anlamaya çalışın. Bir süre sonra bir öngörüye sahip olacaksınız. FM sentezi ile daha kendinize özel bir tını yakalayabilirsiniz çünkü olasılıklar gerçekten çok fazladır. Bu, sadece temel dalga formları ile sentez yapmaktan farklıdır. Bu yaklaşımı kullanarak birçok synth bass, piyano, zil, çan, nefesli enstrümanlar, davullar, ses efektleri gibi akustik tınılarda veya daha sürreal düşünüp birçok farklı şey yaratabilirsiniz.






292 görüntüleme0 yorum

Son Yazılar

Hepsini Gör

Comments


bottom of page