Die FM-Synthese hat einige der bekanntesten Sounds der elektronischen Musik hervorgebracht. FM-Glocken, E-Pianos und sphärische Pads prägten den Soundtrack der 80er- und 90er-Jahre – und moderne FM-Synths sind nach wie vor unverzichtbare Alleskönner für moderne Produzent*innen. Doch FM gehört auch zu den einschüchterndsten Syntheseformen: Komplexe Interfaces und ein sehr spezielles Vokabular schrecken viele Neugierige ab.
Was genau ist also FM-Synthese und wie funktioniert sie? In diesem Artikel entmystifizieren wir die FM-Synthese und bringen dich über Presets hinaus direkt unter die Haube. Wir erklären die Grundlagen, klären Technologie und Terminologie und werfen einen Blick auf ihre Geschichte. Danach schauen wir uns praktische Anwendungsbeispiele der FM-Synthese an und zeigen dir, wie du mit der leistungsstarken Audio-Engine von Native Instruments FM8 in wenigen einfachen Schritten saubere, wirkungsvolle Sounds erstellst.
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Was ist FM-Synthese?
FM steht für Frequenzmodulation. Bei der FM-Synthese wird die Frequenz einer Wellenform durch eine andere Wellenform moduliert, wodurch am Ausgang eine dritte, komplexe Wellenform entsteht.
Was bedeutet es eigentlich, die Frequenz einer Wellenform mit einer anderen zu modulieren? Wenn du schon einmal den LFO eines Synths mit dem Pitch-Parameter eines Oszillators verknüpft hast, um einen eiernden Vibrato-Effekt zu erzeugen, hast du Frequenzmodulation bereits in Aktion erlebt. Wenn du die Frequenz dieses LFOs nun bis in den hörbaren Bereich steigerst (also auf Hunderte oder Tausende Schwingungen pro Sekunde), verändert sich nicht mehr bloß die Tonhöhe, sondern die Klangfarbe. Genau das ist FM-Synthese – wobei dein LFO die Welle des „Modulators“ liefert und dein ursprünglicher Oszillator die des „Carriers“ (Trägers).
Mit dieser Methode lassen sich mit wenigen einfachen Oszillatoren komplexe Wellenformen erzeugen. So entstehen erstaunliche und vielschichtige Sounds, die sich im Vergleich zu anderen Syntheseformen mit klassischer subtraktiver Synthese nur schwer realisieren lassen.
Die wichtigsten Begriffe der FM-Synthese
Bevor wir tiefer in die Welt der FM-Synthese einsteigen, sollten wir ein paar Begriffe klären. Sobald man diese Definitionen verstanden hat, wirkt die FM-Synthese gleich viel weniger einschüchternd.
Die einfachen Wellenformen, die in einem FM-Synth kombiniert werden, nennt man Operatoren (im Gegensatz zu den Oszillatoren eines subtraktiven Synths). Ein Operator kann in einem FM-Synth zwei verschiedene Rollen einnehmen: Wenn er so eingestellt ist, dass er einen anderen Operator moduliert, fungiert er als Modulator; ist er mit dem Ausgang des Synths verbunden, ist er ein Carrier (Träger). In der Regel besteht die FM-Synthese aus einer Kombination aus Modulatoren und Carriern.
Das konkrete Routing der Modulatoren und Carrier in einem FM-Synth hat enorme Auswirkungen auf den Sound. Klassische FM-Synths boten eine feste Anzahl vorgegebener Konfigurationen – diese Konfigurationen werden als Algorithmen bezeichnet. Moderne FM-Synths wie FM8 von Native Instruments erlauben es dir, deine Algorithmen ganz nach deinen Wünschen anzupassen.
Die Operatoren eines FM-Synths liefern die besten Ergebnisse, wenn sie im Verhältnis zueinander gestimmt sind. Deshalb stimmen wir Operatoren meistens nicht nach ihrer absoluten Tonhöhe (Frequenz in Hz), sondern über ihr Frequenzverhältnis zum Grundton: der Note, die auf der Klaviatur oder in der Piano-Roll gespielt wird. Dies wird als Frequenzverhältnis (Ratio) ausgedrückt. Ein Verhältnis von 1 bedeutet, dass die Frequenz des Operators der Grundfrequenz entspricht. Ein Verhältnis von 2 bedeutet die doppelte Grundfrequenz (also eine Oktave darüber) und so weiter.
Grundrezepte der FM-Synthese
Um das Beste aus deinem FM-Synth herauszuholen, lohnt es sich, ein paar grundlegende Rezepte zu kennen. Zum Beispiel: Modulierst du einen Carrier mit einem Modulator bei einem Verhältnis von 1 und drehst den Modulator-Pegel auf etwa 25 %, entsteht eine obertonreiche, harmonische Wellenform, die stark an eine Sägezahnwelle erinnert. Für eine Rechteckwelle stellst du das Verhältnis deines Modulators auf 2 und hebst den Pegel auf rund 75 % an.
Richtig spannend wird es natürlich, wenn wir über diese Basisrezepte hinausgehen – in Bereiche, die subtraktive Synthese gar nicht erst erreicht. Ungerade, nichtharmonische Verhältnisse (z. B. 1,1) erzeugen metallisch-raue, inharmonische Klangfarben, während sehr hohe Verhältnisse (16, 18 oder noch höher) einen ganz eigenen Charakter ins Spiel bringen. Und dank individueller Amplituden- und Pitch-Hüllkurven für jeden Operator lassen sich Sounds formen, deren Obertongehalt sich im Zeitverlauf verändert – etwa ein Pluck-Sound mit harmonisch komplexem Attack und einem reineren Ausklang.
Die Geschichte der FM-Synthese
Die Geschichte der FM-Synthese beginnt mit einem Mann: John Chowning. An der Stanford University begann Chowning in den 1960er-Jahren, Frequenzmodulation als Syntheseform zu erforschen. Stanford ließ die Erfindung patentieren und lizenzierte sie an den japanischen Instrumentenhersteller Yamaha. Da analoge Oszillatoren wegen ihrer Tonhöheninstabilität für FM ungeeignet waren, konzentrierte sich Yamaha darauf, FM im damals neu entstehenden digitalen Bereich umzusetzen. Der erste kommerziell erhältliche FM-Synth, Yamahas GS-1, kam erst 1980 auf den Markt. 1983 folgte der DX7 – und veränderte die Welt der Synthesizer für immer.
Der Yamaha DX7 bot einen Klang, der sich radikal von damaligen analogen subtraktiven Synths abhob. Er klang brillant, präzise und bot neue Funktionen wie eine 16-stimmige Polyphonie. Klanglich glänzte FM besonders bei der Nachbildung akustischer Instrumente wie Orgeln, E-Pianos und Glocken. All das – zusammen mit einem erschwinglichen Preis – machte den DX7 zu einem der meistverkauften Synths aller Zeiten und zu einer Ikone des digitalen Zeitalters.
FM-Synthese heute
Die ursprüngliche Triebfeder hinter der FM-Synthese – komplexe Sounds mit möglichst wenigen Oszillatoren zu erzeugen – verlor im Software-Zeitalter zwar an Dringlichkeit. Dennoch ist die FM-Synthese ein unverzichtbares Produktionswerkzeug geblieben.
FM8 von Native Instruments (der 2002 eingeführte Nachfolger des FM7) baut auf der in den 80er-Jahren perfektionierten Formel auf. Er bietet acht Operatoren und ein deutlich übersichtlicheres Interface als der unzugängliche DX7. Ein Expert-Modus ermöglicht die präzise Kontrolle über jeden einzelnen Parameter – inklusive anpassbarer Algorithmen dank einer flexiblen Modulationsmatrix. Wer es unkomplizierter mag, nutzt den Easy-Modus, um Sounds über Macro-Regler schnell anzupassen.
In der Vergangenheit bemängelten Kritiker*innen oft, dass viele FM-User ausschließlich Presets nutzten, wodurch DX7-Produktionen mitunter etwas austauschbar klangen. Heute haben diese Vintage-Presets natürlich wieder ihren ganz eigenen Charme (und du kannst sie in FM8 ganz einfach über DX7-SysEx-Dateien laden). Doch dank des intuitiveren Interfaces und der modernen Features von FM8 musst du kein FM-Genie sein, um eigene, unverwechselbare und packende Sounds zu schrauben.
So nutzt du FM-Synthese
FM8 wird mit einer Library von über 1.200 Presets geliefert, die von modernstem Sound-Design bis hin zu echten Vintage-FM-Klassikern reicht. Aber Sounds von Grund auf selbst zu bauen, lohnt sich mindestens genauso – und es ist viel einfacher, als du vielleicht denkst.
Schauen wir uns an, wie du in FM8 ein paar einfache, vielseitige Sounds erstellst. Sobald du mit den hier gezeigten Bausteinen vertraut bist, kannst du sie nach Belieben kombinieren und deinen ganz eigenen FM-Sound kreieren.
So erstellst du einen Glockensound
Wähle zu Beginn im File-Menü der Application Control Bar den Befehl „New Sound“. Navigiere dann zum Expert-Panel – hier spielt sich das Wesentliche ab.
Im Initial-Patch von FM8 ist ein einzelner Carrier aktiv: Operator F, der in der Modulationsmatrix hell hervorgehoben und an den Ausgang geroutet ist.
Als Erstes aktivieren wir einen weiteren Operator und weisen ihn an, diesen Carrier zu modulieren.
- Aktiviere Operator E per Rechtsklick in der Modulationsmatrix.
- Klicke in das Feld unter Operator E auf Höhe von Operator F und ziehe mit gedrückter Maustaste nach oben, um Op E als Modulator für Op F zuzuweisen. Ziehe den Wert auf 50.
Als Nächstes erhöhen wir das Frequenzverhältnis (Ratio) des Modulators.
- Suche im Ops-Panel auf der linken Seite des Interfaces nach der Ratio von Operator E und stelle sie auf 22. Das sorgt für einen dissonanten Attack für unseren Glockensound. Um ihm die richtige Kontur zu verleihen, passen wir seine Hüllkurve an.
- Öffne das Env-Panel und klicke auf Op F, um den Hüllkurven-Editor für unseren Carrier zu öffnen.
- Stelle für den Sound kein Sustain und ein kurzes Decay ein.
Zum Schluss fügen wir unserem Glockensound mit einem weiteren Carrier einen reineren Ausklang hinzu.
- Aktiviere Operator D.
- Klicke in das Feld unter Operator D auf gleicher Höhe mit dem Ausgangspegel von Operator F und ziehe nach oben – auf einen Wert von 80.
- Passe die Hüllkurve von Operator D an: kein Sustain und ein langes, tragendes Decay.
Füge im Effects-Panel noch etwas Flanger und Reverb hinzu, um dem Sound mehr Tiefe zu verleihen.
Und so klingt der fertige Glockensound.
So erstellst du einen E-Piano-Sound
Für diesen Sound schalten wir zwei Modulatoren in Reihe. Aktiviere dazu ausgehend vom Initial-Patch die Operatoren D und E.
- Klicke in das Feld unter Operator E neben Operator F und ziehe nach oben. Für eine dezente Modulation stellst du den Wert auf etwa 30 ein.
- Klicke in das Feld unter Operator D neben Operator E und ziehe nach oben.
Als Nächstes geben wir unserem Sound eine klavierähnliche Hüllkurve. Da wir die Hüllkurven aller drei Operatoren gleichzeitig bearbeiten möchten, verknüpfen wir sie miteinander.
- Öffne das Env-Panel und klicke auf Operator F, um dessen Hüllkurven-Editor aufzurufen.
- Klicke neben den Operatoren E und D auf den „Link“-Button, um deren Hüllkurven zu verknüpfen.
- Gib Operator F eine klavierähnliche Hüllkurve ohne Sustain und mit mittlerem Release. Die Hüllkurven aller drei Operatoren ändern sich nun synchron.
Um unserem E-Piano noch mehr Brillanz zu geben, passen wir die Modulator-Ratios an.
Kehre zum Ops-Panel zurück und stelle das Verhältnis für Operator E auf 2 und für Operator D auf 3.
Füge im Effects-Panel noch etwas Chorus und Reverb hinzu, um dem Sound mehr Räumlichkeit zu geben.
Und so klingt das E-Piano.
So erstellst du einen satten Subbass
Das ist der einfachste aller FM-Tricks. In wenigen Schritten erstellen wir einen satten, sauberen Subbass-Sound, der deinen Mix nach unten hin abrundet, ohne im Bassbereich zu matschen.
Diesmal lassen wir die Hüllkurve unseres Sounds unangetastet, da uns ein einfacher, gehaltener Ton genügt. Wir modulieren lediglich unsere Carrier-Welle, um genau das richtige Maß an Obertönen hinzuzufügen.
- Aktiviere die Operatoren D und E und erstelle dieselbe Modulationskette wie im E-Piano-Beispiel.
- Drehe vorsichtig etwas Modulation rein, während du tiefe, gehaltene Noten spielst, um zu hören, wie die Modulatoren den Klang andicken. Beide Modulatoren auf etwa 20 sollten völlig ausreichen.
Und das war's schon: ein subtiler, kontrollierter Subbass, der jeden Mix perfekt andickt. So klingt das Ergebnis.
Leg los mit FM-Synthese
In diesem Tutorial hast du erfahren, was FM-Synthese ist, wie sie funktioniert und wie du sie in modernen Produktionen einsetzt. Lade dir FM8 herunter und erstelle im Handumdrehen deine eigenen knackigen, effektiven FM-Sounds.
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