Síntesis per modulació de freqüències

Vore també: Freqüència modulada

La modulació de freqüència és una de les formes de fer síntesis de sò, i consistix en variar la freqüència d'una senyal (denominada portadora) sobre una segona (denominada moduladora), generant finalment una “ona modulada en freqüència (FM)”.

La síntesis per modulació usa generalment de dos a sis osciladors, mentres que la síntesis aditiva requerix d'un oscilador per a cada harmònic, o la síntesis substractiva requerixen d'un filtre per a generar variacions en el contingut harmònic de la senyal. Açò vol dir que la síntesis per modulació de freqüència és més efectiva, encara que menys controlable en térmens de l'espectre generat. La FM pot generar eixides de senyal complexes que continguen múltiples freqüències en només dos osciladors. Este método de síntesis es va fer famós dins de l'àmbit acadèmic gràcies al compositor John Chowning i posteriorment en el món gràcies a “Yamaha” puix va comprar els drets de la FM i va realisar grans séries de sintetisadors basats en este procés.

La diferència entre FM i AM (Modulació d'amplitut) és que en lloc de simplement sumar o restar bandes laterals (sidebands), la modulació de Freqüències de dos ones sinusoidals genera una série de bandes laterals al voltant d'una freqüència portadora (P). Cada banda lateral apareix a una distància igual al múltiple de la freqüència moduladora (M).

La cantitat de bandes laterals depén de l'Índex de modulació (m). Si m és igual a zero, no hi ha modulació. Si m és major que zero, la modulació ocorre tant dalt com avall de la freqüència portadora P en intervals iguals a la freqüència moduladora M. Les bandes laterals poden tindre una amplitut positiva o negativa, depenent del valor de m. Quan l'amplitut és positiva, es diu que el component està en fase. En el cas contrari, es diu que el component està fòra de fase, i es representa gràficament en les amplitut cap a avall.

Modulació de Fase Vs. Modulació de Freqüència

Quan John Chowning va començar a experimentar en la modulació en freqüència, va notar que per a poder tindre un espectre ric en harmònics l'índex de modulació devia ser alt, entorn als 2π o més, per a senyals de portadora i de modulantes de freqüències similars açò requeria variacions de freqüència tan altes que aplegàvem a freqüències negatives, això era un problema ya que llimitava l'índex de modulació, ademés; l'espectre generat depén solament de l'índex de modulació, i l'índex de modulació en FM depén a la seua volta de la freqüència de l'ona modulante, la qual aumentaria a mida que pugem per l'escala tonal del teclat, i en això l'índex de modulació m disminuiria alterant el contingut harmònic de l'ona, és per açò que John Chowning va decidir utilisar Modulació de fase, ya que la modulació de fase produïx modulació en freqüència i viceversa, pero en la ventaja de que en la Modulació de fase no tenim la llimitació de l'índex de modulació per freqüències negatives, ya que la fase es pot variar tot lo que es desige, ademés també se soluciona el problema del canvi harmònic de l'ona d'un extrem a l'atre de l'escala tonal ya que l'índex de modulació m utilisant Modulació de fase depén solament de la variació de fase, i no de les freqüències de les ones utilisades, existixen atres ventages importants de la modulació de fase front a la modulació de freqüència, dos d'elles són: un valor de contínua en la modulante no afecta la freqüència de la portadora i permet la automodulación de la portadora sense afectar la freqüència central de la mateixa. És per açò que a pesar de que els sintetisadors FM com per eixemple el DX7 de Yamaha es publicitan com de modulació de freqüència, en realitat el procés que utilisen és el de Modulació de fase, en índexs de modulació que apleguen fins a 4π.

La síntesis de sò per FM (Modulació de Fase) solament ha segut implementada comercialment de manera digital, açò és degut principalment a que és molt simple generar modulació de fase per mig d'algoritmes, ademés de ser molt més econòmic que la seua implementació analògica en circuits electrònics discrets, de manera analògica solament s'ha implementat modulació en freqüència, variant la freqüència d'un VCO (oscilador controlat per tensió) en funció d'un atre VCO, pero en les llimitacions de riquea espectral i de coherència del contingut harmònic en l'escala tonal abans mencionat.

• Vore: modulació en banda lateral única

Modulació de Freqüències multi-portadores (MC FM)

És un instrument en el que un oscilador modula simultàneament dos o més osciladors portadors. Les amplitut de les portadores són independents, i quan les amplitut de les portadores 2 i 3 són una fracció de la portadora 1, l'instrument genera picos al voltant de les freqüències de les portadores 2 i 3 aixina:

Un instrument en freqüències multi-portadores sona més realista, ya que cada portador produïx freqüències en diferents parts del espectre. Per eixemple, en modulació de freqüències multi-portadores es pot imitar el sò de trompetes o de vocals, com ho va demostrar John Chowning.

• Vore: instrument electrònic

Modulació de Freqüències multi-moduladoras (MM FM)

En la MM FM més d'un oscilador modula a un oscilador portador i són possibles dos configuracions: Paralela i en série.

La MM FM paralela consistix que dos ones sinusoidals modulen simultàneament a una ona sinusoidal portadora, mentres que la MM FM en série consistix que l'ona sinusoidal moduladora M1 és modulada per una atra ona moduladora M2.

Schottstaedt va utilisar en 1977 la MM FM per a simular certes característiques dels tons del piano. Mentres la freqüència portadora aumenta, l'índex de modulació disminuïx.