Definición
En la síntesis FM (modulación de frecuencia) un oscilador, el modulador, varía rápidamente la frecuencia (en la práctica, en la mayoría de los instrumentos digitales, la fase) de otro oscilador, la portadora (carrier). Cuando la modulación es de frecuencia audible no se oye un vibrato sino nuevos armónicos: las bandas laterales. La técnica fue desarrollada por John Chowning en Stanford entre finales de los años 60 y principios de los 70 (artículo «The Synthesis of Complex Audio Spectra by Means of Frequency Modulation», 1973), licenciada a Yamaha y hecha famosa por el DX7 (1983): 6 operadores, 32 algoritmos, un feedback.
Las dos magnitudes clave
- Relación C:M (frecuencia portadora : frecuencia moduladora). Las bandas laterales aparecen en fc ± n·fm. Con relaciones enteras (1:1, 1:2, 2:1, 1:3) el espectro es armónico; con relaciones no enteras (1:1,41; 1:3,5) es inarmónico: campanas, metales, ruidos.
- Índice de modulación (cuán fuerte es el modulador; en el DX7 es el nivel de salida del operador modulador). Índice bajo = pocas bandas, sonido casi sinusoidal; índice alto = muchas bandas, sonido brillante. La amplitud de cada banda sigue las funciones de Bessel: por eso la FM «cambia de timbre» de forma menos lineal que un filtro.
Ejemplos de espectro
- C:M = 1:1 → bandas en 1, 2, 3, 4… × f: espectro completo, similar a un diente de sierra.
- C:M = 1:2 → bandas en 1, 3, 5… × f: solo impares, similar a una cuadrada (clarinete).
- C:M = 1:1,4 → frecuencias no múltiplas: campana o vidrio.
- C = 220 Hz (A3), M = 440 Hz: bandas en 220, 660, 1100, 1540 Hz y frecuencias «reflejadas» (las bandas negativas vuelven a ser positivas con la fase invertida).
Operadores y algoritmos
Un operador = oscilador sinusoidal + envolvente. El algoritmo es el esquema de conexión: qué operadores son portadores (se oyen) y cuáles moduladores. Las cadenas (op2 → op1) dan espectros complejos; los operadores en paralelo suman timbres (FM aditiva). El feedback (un operador que se modula a sí mismo) produce una onda similar a un diente de sierra, o ruido si se lleva al extremo.
Envolventes: el secreto de la FM
El timbre FM vive en la envolvente del modulador: un modulador con decay rápido produce un ataque brillante que se apaga en un sonido puro, como un macillo sobre una cuerda.
- E-piano (el célebre «E.PIANO 1» del DX7, omnipresente en las baladas de los 80): portadora 1:1 para el cuerpo + modulador con ratio alto (p. ej., 14:1) y decay brevísimo para el «tine» metálico; velocity sobre el índice.
- Bajo FM: C:M 1:1 o 1:0,5, índice alto con decay de 150–300 ms, feedback moderado; genial en synthwave y house.
- Campanas y tubular bell: ratio no entero (1:3,5), decays largos, índice que decrece lentamente.
- Growl y reese FM (dubstep, neuro): LFO o envolvente sobre el índice, ratio 1:1 o 1:2, distorsión a continuación.
- Brass FM: índice que crece con el ataque (50–100 ms), como el «labio» que se abre.
Herramientas
DX7 V (V Collection 9), Native Instruments FM8, Dexed (gratuito, emula el DX7), Ableton Operator, Sytrus en FL Studio (matriz FM/RM con 6 operadores), Serum y Vital (FM de un oscilador a otro), Arturia Pigments.
Ejemplo en la menor
Balada a 70 BPM: Am(add9) – Fmaj7 – C/E – G6 tocados con un e-piano FM (Sytrus o DX7 V): velocity → índice para un ataque más brillante en los golpes fuertes; chorus ligero; EQ: corte a 200–300 Hz para no empastar, presencia a 2–3 kHz para el tine. Bajo FM 1:1 con decay de 200 ms que toca A1 – F1 – E1 – G1.
Errores comunes
- Índice alto sin envolvente: sonido estático y estridente. Mueve siempre el índice.
- Ratios aleatorios: trabaja primero con enteros, luego «desafina» unos cents para obtener batimientos.
- Aliasing: índices altísimos en notas agudas generan frecuencias por encima de Nyquist; usa oversampling si está disponible.
Ejercicio
- En Sytrus o Dexed parte de dos operadores (1 modulador → 1 portadora). Prueba los ratios 1:1, 1:2, 1:3, 1:1,41 con índice fijo, luego mueve el índice con una envolvente.
- Construye un e-piano y un bajo FM desde el patch inicial sin presets.
- Compara un bajo FM y uno sustractivo sobre la misma línea: ¿cuál corta mejor en la mezcla?
Enlaces
«Síntesis sustractiva», «Síntesis aditiva», «Envolventes, LFO y modulación», «La serie armónica y el timbre», «Sincronización y ring modulation».