Sintetizadores

La síntesis FM-X de Yamaha Montage, al descubierto

A la espera de poder meterle mano de verdad, conformarme con la lectura de las muchas y golosas novedades que incorpora la FM-X de Montage al mundo de la síntesis FM me ha dejado hambriento... literalmente. Con tanta lectura se me ha pasado la hora de comer. Al grano: una recién publicada 'Music Production Guide' de Yamaha tiene como eje central de la revista la nueva síntesis FM-X.

Una novedad con larga historia detrás

Yamaha no paró el desarrollo de la FM tras el DX7. Con ideas nacidas en los 80 y primeros 90 para avanzar la FM hacia terrenos esquivos a los DX originales, sólo la evolución de la tecnología ha hecho viable por fin crear comercialmente la FM-X presente en Montage. La diferencia entre los prototipos de los DX (a la izquierda) y los que Yamaha construyó a final de los 80 (a la derecha) son evidentes.

Prototipos de distintas generaciones de FM en Yamaha (PASM y PASM2)
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Sin duda tuvo también su papel en la decisión de aparcar la FM la irrupción de sampling y los romplers que capturaron la atención del mercado desbancando cualquier otra alternativa. Pero no es menos cierto que había una complejidad enorme en hardware. Sólo se vieron algunas trazas a través de los SY-77/99 y el FS-1R, pero sin llegar a trasladar las ideas al 100% en producto. Ahora que Montage está disponible comercialmente, llegó el momento de saber qué novedades ofrece en el apartado de síntesis FM este sintetizador, heredero en buena medida de aquellos prototipos avanzados.

La recién publicada 'Music Production Guide 2016-04' de Yamaha tiene como eje central de la revista la FM-X de Montage. Realmente se trata de la segunda parte de una serie sobre la FM-X iniciada en el ejemplar anterior, que contenía un muy interesante repaso histórico por los sintes FM de Yamaha con consejos acertados sobre cómo usar algunas de sus opciones. En el ejemplar recién publicado encontraréis nutrida información en inglés sobre la FM-X, varios ejemplos de programación que usan las nuevas funciones y enlace a los audios correspondientes para poder escuchar su resultado.

FM-X en breve

[¿No sabes qué es la FM? Tienes al final un anexo con un breve recordatorio y enlaces para profundizar]

De partida, la nueva FM-X arranca con 8 operadores frente a los 6 del DX7. Todos ellos son ‘operadores FM’ que participan en la definición de los 88 algoritmos que contiene y vienen sucedidos de una sección de filtrado heredada de la AWM2 de Yamaha. Es decir, los resultados de la FM de 8 operadores atraviesan en la arquitectura de voz también un esquema de filtrado que añade recursos de síntesis sustractiva sobre el resultado puro de la FM.

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Además en cada uno de ellos la tradicional forma senoidal se convierte en una forma seleccionable entre 7 tipos, definidos por una particular distribución armónica, y adicionalmente dotados con varios parámetros que los modifican. Y novedades hay también en cuanto a las envolventes y otros elementos de la arquitectura.

Se mantiene en FM-X el que una intensidad alta de modulación (ajustando un 'operator level' elevado en los operadores moduladores) lleva a la distorsión y ruido, que son recursos de los que siempre ha habido un buen aprovechamiento en sonidos FM para conseguir ataques muy característicos y sonidos con una buena pegada inicial, marcadamente percusiva. Pero ha habido diversas mejoras de calidad aprovechando mayores velocidades en los cálculos, especialmente en el apartado de control. La degradación selectiva allí donde la necesitemos está también prevista.

Variaciones independientes en la frecuencia de cada operador

Las envolventes, mucho más allá de un esquema ADSR, usan pares tiempo/nivel (como en los DX) y son de tipo Hold-Attack-Decay1-BreakPoint-Decay2-Release.

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Continuando con las ampliaciones , cada operador tiene asociada no sólo su propia envolvente de amplitud, sino también de frecuencia. Esa envolvente de 'pitch' de cada operador es algo más simple, pero es totalmente independiente de una adicional envolvente de 'pitch' global que también existe.

La capacidad de modificar dinámicamente la afinación de cada operador permite conseguir una tasa de inarmonicidad regulable durante el desarrollo de las notas, ideal para conseguir inestabilidad inicial o para ofrecer sonidos que se 'crispen' ante cualquier gesto en un controlador. Ambas cosas, por ejemplo, ideales para conseguir sonoridades 'brass' bien expresivas y muy vivas, lejos del aplanado carácter que pueden tener en otros tipos de sintetizador, pero igualmente lejos del recorrido 'fijo' pregrabado en una muestra. Aquí esas dosis de expresividad pueden llegar a estar nota a nota en los dedos del músico y su intención al crear los sonidos. No necesariamente imitando colores acústicos, pero sí su amplio márgen de variación de color durante el fraseo.

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Formas de onda en los operadores FM-X

A diferencia de los DX originales y su uso de onda senoidal, había ya varias formas de onda en el TX81Z y también en los SY-77/99. En el caso del TX81Z/DX11/V50 se usaron 8 variantes del seno (senos acelerados, troceados, silenciados en mitad de su ciclo, ...) por una cuestión tecnológica: no se disponía de ninguna tabla con otras formas y lo que se hizo fue usar el ciclo pregrabado senoidal de forma inteligente para obtener variedad.

Pero en los SY y su Advanced-FM (AFM) se hizo un diseño de las formas de onda a conciencia, con unos objetivos claros. Eran 16 tipos de ciclo distintos que correspondían a distribuciones espectrales útiles y musicales en sí mismas (parciales pares, impares, etc.)

Las formas de onda son 7 en FM-X, pero adicionalmente cuentan con parámetros que controlan detalles su configuración espectral (como la extensión espectral o la introducción de resonancia sobre algún armónico). Como resultado se hace mucho más amplio que ese número el conjunto posible de recursos/formas en los operadores. En todo caso estas formas de onda tienen más que ver con la intención consciente y preconcebida de los SY que con la 'casualidad' que ofrecía el TX81Z.

Son también formas definidas por un determinado objetivo espectral/musical. No falta el seno, pero además hay ondas con todos los armónicos (All1 y All2) o con sólo parciales impares (Odd1 y Odd2). El 1 y 2 se refiere al alcance espectral 'broad' o 'narrow' band, e implica una caída más veloz o menos del nivel de los armónicos al subir de orden. Algo que seguro trae recuerdos a quienes usaron los SY y el FS1R, pero que aquí se amplía y mucho:

Hay unas nuevas formas de onda (Res1 y Res2) que permiten controlar, dentro del juego de armónicos, cuál de ellos queremos destacar más. De esta forma tenemos control de la ubicación de una ‘resonancia’ dentro de la serie armónica de un operador. Los valores 0-99 de este parámetro coprresponden a reforzar el parcial deseado dentro de los 100 iniciales en la serie armónica. Una buena base para crear efectos de un nuevo tipo de ‘sweep FM’. En particular, si lo necesitaramos, puede usarse para recrear los 'sweep analógicos' que eran un muro infranqueable para los DX y los AFM salvo acudiendo a un filtrado posterior. Incorporada dentro de la compleja estructura de un algoritmo y siendo además una función modulable (desde envolventes, LFOs, motion sequences, etc.) es fácil que apenas se haya arañado todavía lo que puede llegar a ofrecer.

Ajustes de la forma espectral de los operadores
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Para colmo en todas esas formas (salvo la senoidal, lógicamente), la extensión de la serie de armónicos que forman esas oscilaciones básicas en los operadores puede regularse con el parámetro ‘skirt’. 'Skirt' permite controlar la extensión espectral de cada una de las formas de onda. Para entendernos, opera casi como un filtrado de esas formas de onda espectrales que nos permite regular su distribución espectral. Así se hace posible matizar el papel de cada operador dentro de una cadena de modulación FM, exagerando o manteniendo bajo control la explosión de armónicos resultante de la modulación.

La mención en uno de los gráficos reproducidos en la figura anterior a 'voiced' parece indicar algún control para regular la cualidad de la señal de cada operador entre finas rayas espectrales o pequeñas bandas, lo que convierte los senos y armónicos puros en bandas de ruido más o menos estrechas al gusto. La relación con el carácter 'sordo/sonoro' en el habla ('voiced/unvoiced' en inglés) nos lleva a recordar el FS-1R y sus operadores 'unvoiced', pero de nuevo con una forma de llevarlo adelante que no es coincidente con aquel y constituiría otra novedad. Sin embargo no llegamos a ver en el manual de Montage actual (mayo de 2016) ni esa figura ni tampoco alusión alguna a la cuestión voiced/unvoiced. Podría tratarse de algún añadido en las últimas versiones del firmware no contemplado en el manual inicial.

En definitiva, vemos posibilidades muy crecidas (y desconocidas) pero con un inmediato significado musical, no es un puro juego matemático de inciertos resultados. Es así finalmente algo que supera al, siendo sinceros, uso un tanto 'casual' que se daba por prueba y error en los TX81Z7DX11/V50 a sus formas de onda, y también a la paleta relativamente limitada de formas ‘nativas’ de la AFM en los TG-77/99.

Algoritmos y feedback

Siguiendo con el uso inteligente, la selección de algoritmo, entre las decenas existentes (88), puede definir cuántos portadores queremos y qué tamaño de cadena de modulación, para así reducir la búsqueda de algoritmos a una colección más ajustada a nuestras necesidades para un cierto sonido.

Elección de algoritmo asistida
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La presencia de un único ajuste 'feedback' debe concebirse desde la perspectiva de que ahora tenemos en cada operador ese parámetro 'skirt' que en el fondo actúa con un resultado semejante al feedback de un operador sobre sí mismo.

Otras cuestiones en FM-X

No debe olvidarse la combinación de los recursos FM con los recursos AWM que permite Montage. Por una parte, dentro de la estructura de los sonidos FM-X el resultado de la renovada FM pasa a continuación por un filtrado tipo AWM. Además está la posibilidad de apilar sonidos FM-X y sonidos puramente AWM basados en muestras y tratamiento sustractivo. La independencia de ambos mundos, con 128 voces de polifonía FM-X y otras 128 AWM es destacable y supone un incremento frente a la polifonía de los anteriores sintes Yamaha.

Imprescindible también, aunque no sea exclusivo de la FM-X sino compartido con AWM, cómo se han integrado en Montage, y por tanto en la FM, las formas de control. Las Motion Sequences, los LFOs complejos, las propias envolventes, la integración con controles físicos en el propio equipo o vía MIDI, … Son cuestiones indisociables de la propia síntesis a las que se ha dado una fuerte renovación.

Ofrecer la FM-X (una técnica basada en modulaciones a velocidad audio) con una calidad acorde a los tiempos que corren ha obligado a aplicar envolventes, LFOs, y en general, señales de control mucho más veloces y más finamente trazadas que en generaciones anteriores de FM, en las que la parte de control operaba a velocidades de cálculo mucho más bajas que el procesamiento del audio.

La usabilidad es otro aspecto que, pese a no ser específico de FM-X sino genérico en Montage, incide sobre el sintesista interesado por la FM-X. Es claro que estamos lejos del interfaz de display alfanumérico con el que había que pelear con el DX7 y las sensaciones que ofrece Montage al prgramar sonidos en su amplia pantalla táctil en color lo sitúan en el grado de comodidad que ofrecen los generosos interfaces de los sintetizadores software en ordenador. Algo que también acaba redundando en que no seamos perezosos a la hora de preparar/adaptar sonidos.

El nuevo LSI de Yamaha

Pocas veces deberíamos interesarnos por las tripas internas de algo como Montage, deberíamos enfocarnos sobre sus resultados sonoros y sobre su uso como instrumentos. Pero me resulta inevitable por mi origen ‘tecnológico’ comentar algo al respecto.

Por informaciones extraoficiales que conocí hace meses sobre el nuevo circuito integrado LSI que Yamaha ha desarrollado y que es el que se instala en Montage y le permite llegar a las cotas de procesamiento que obtiene, hay prácticamente una duplicación de los recursos conocidos en la anterior generación. Se evidencia en el número de efectos de inserción (doblado) y en esas 128+128 voces, frente a las 128 de los anteriores Motif.

Pero el reparto ‘fijo’ en 128 FM-X y 128 AWM, bien podría ser sólo una de las múltiples configuraciones que Yamaha podrá dar a ese chip en futuros teclados. En el fondo el chip puede gestionar esas 256 voces en concurrencia simultánea por disponer de un procesamiento masivamente paralelo orientado hacia la síntesis y los efectos.

Es más, el nuevo chip, que ya demuestra en Montage su amplísima capacidad de direccionamiento gestionando una ROM de más de 5 GB frente a la que tantos otros teclados palidecen , contendría según esas informaciones elementos hardware orientados hacia la gestión de bibliotecas en disco (facilidades para 'stremaing' y decodificacione en caliente de bibliotecas de muestras) con lo que no sería extraño que en el futuro pudieran venir de la mano de Yamaha teclados capacitados para ofrecer en hardware el tipo de sistemas basados en muestreo intensivo que hoy sólo concebimos centrados en ordenador.

Todas esas cuestiones extraoficiales, más la realidad de lo que Montage ofrece ya hoy con esa nueva generación de chips, hace prever que tendremos más noticias desde Yamaha en el futuro. Una vez que existen los nuevos circuitos, serán amortizados usándolos ampliamente. No sería nada atípico que las novedades fueran tanto en estos extremos ‘top’ como en instrumentos menos configurables, más predefinidos hacia unas tareas/estilos/usos concretos, pero que hagan disponible en otro precio las glorias de sus mayores. En eso Yamaha con la dualidad entre los sucesivos Motif y sus ‘spin-off’ en forma de MO/MOX/MOFX tiene larga experiencia. Es más, si sigue su propia tradición, series como Tyros o PSR tampoco han de quedar al margen del uso del nuevo LSI y verán ampliadas sus actuales definiciones.

Anexo: si eres nuevo a la FM

Si eres nuevo a la FM puedes consultar los capítulos sobre ella en nuestro curso de síntesis, especialmente los capítulos 32 y33. Usa una técnica radicalmente diferente a la convencional sustractiva, en la que un operador (algo así como un oscilador senoidal junto con una envolvente de nivel) modula a otro y esto consigue importantes cambios de timbre llenos de dinamismo. El uso en los sintes DX de Yamaha de 4 o 6 operadores con diversas formas de interconexión/modulación entre ellos (estructuras llamadas algoritmos) permitía complejos desarrollos sonoros. Pero siempre hubo familias de sonidos en los que brillaban con luz propia y otras en los que no llegaban a desbancar a los sintes sustractivos. Los recursos que aporta la nueva FM-X amplían lo que era el territorio de los FM tradicionales (la extensa saga de los DX).

En todo caso como contraste/complemento de los esquemas sustractivos preponderantes, las técnicas FM siempre han tenido el favor de muchísimos músicos de todo tipo, desde experimentadores natos a músicos de sesión, pasando por la escena del tecno/ bailongo. Destacan los sintes FM no sólo por la facilidad para lograr sonidos metálicos y extraordinariamente brillantes y nítidos, sino muy especialmente por su capacidad para reaccionar con respuestas muy dinámicas a cualquier tipo de control que se ejerciera sobre ellos. Por ejemplo, la gracia del piano ‘Tines’ tradicional en FM está más en cómo es de reactivo al toque, a los cambios en velocidad. Ese tipo de cuestiones que permiten más que usar un sonido, sentir que se toca un instrumento que reacciona y acompaña las intenciones que sepamos llegar a introducir en él. Algo que en sustractivo suele intentarse mediante distorsiones y modulaciones poco precisas, y que la FM permite usar con una grado de detalle y control bien amplio.

Pablo Fernández-Cid
EL AUTOR

Pablo no puede callar cuando se habla de tecnologías audio/música. Doctor en teleco. Ha creado diversos dispositivos hard y soft y realizado programaciones para músicos y audiovisuales. Toca ocasionalmente en grupo por Madrid (teclados, claro).

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