FMシンセシスは、エレクトロニック・ミュージックを代表する数々のアイコニックなサウンドを生み出してきました。80年代や90年代の音楽を彩ったFMベル、エレピ、幻想的なパッドはもちろん、最新のFMシンセも現代のプロデューサーにとって強力な主力ツールであり続けています。しかし、複雑なインターフェイスや特有の専門用語が多く、取っつきにくいと感じて敬遠してしまう人が多いのも、FMというシンセシス方式の特徴です。
それでは、FMシンセシスとは一体どのようなもので、どういった仕組みで動いているのでしょうか？ この記事ではFMシンセシスを紐解き、プリセットを選ぶだけの状態から一歩踏み込んで、その内部の仕組みを解説します。基本原理を探り、技術や専門用語を整理しながら、その歴史についても少し触れていきましょう。さらに、Native Instruments FM8の強力なオーディオエンジンを使って、シンプルないくつかのステップでクリーンかつ効果的なサウンドを作成する実践的なテクニックもご紹介します。
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FMシンセシスとは？
FMとは「Frequency Modulation（周波数変調）」の略です。FMシンセシスでは、ある波形の周波数を別の波形で変調させることで、出力として第3の複雑な波形を作り出します。
波形の周波数を別の波形で変調するとは、どういうことでしょうか？ シンセのLFOをオシレーターのピッチパラメーターに接続して揺らぎのあるビブラートエフェクトを作ったことがある方なら、すでに周波数変調の働きを耳にしています。もしそのLFOの速度をオーディオレート（1秒あたり数百〜数千回という高速振動）まで引き上げると、出力のピッチだけでなく音色そのものが変化し始めます。これがFMシンセシスです。この場合、LFOが「モジュレーター」波形となり、元のオシレーターが「キャリア」波形となります。
この手法を用いれば、ごくわずかなシンプルなオシレーターだけで複雑な波形を作り出すことができます。これにより、クラシックな減算方式シンセシスをはじめとする他のシンセシス方式では再現が難しい、独特で魅力的なサウンドを生み出すことが可能になります。
FMシンセシスの用語解説
FMシンセシスの世界に踏み込む前に、基本的な用語を整理しておきましょう。これらの定義さえ理解してしまえば、FMシンセシスは決して難解なものではなくなります。
FMシンセで組み合わされるシンプルな基本波形のことを、（減算方式シンセでいうオシレーターではなく）オペレーターと呼びます。オペレーターはFMシンセ内で2つの異なる役割を果たします。別のオペレーターを変調するように設定されている場合はモジュレーターとなり、シンセの最終出力に接続されている場合はキャリアとなります。FMシンセシスは基本的に、これらモジュレーターとキャリアの組み合わせで成り立っています。
FMシンセにおいて、モジュレーターとキャリアをどのようにルーティングするかは、出音に極めて大きな影響を与えます。従来のFMシンセでは、あらかじめ用意されたいくつかの構成パターンから選択する仕組みになっており、この接続パターンのことをアルゴリズムと呼びます。Native InstrumentsのFM8をはじめとする現代のFMシンセでは、このアルゴリズムを好みに合わせて自在にカスタマイズできます。
FMシンセの各オペレーターは、相互の関係性に基づいてチューニングされたときに真価を発揮します。そのため、多くの場合オペレーターは絶対的なピッチ（Hz単位の周波数）ではなく、キーボードやピアノロールで演奏される基音の周波数に対する相対的な比率でチューニングします。これは周波数比（レシオ）として表されます。レシオが「1」であればオペレーターの周波数は基音と同じになり、「2」であれば基音の2倍（つまり1オクターブ上）になります。
FMシンセシスの基本レシピ
FMシンセを自在に使いこなすには、いくつかの基本レシピを知っておくと便利です。例えば、レシオ1のモジュレーターでキャリアを変調させ、モジュレーターのレベルを25%程度まで上げると、ノコギリ波によく似た倍音豊かな波形が得られます。矩形波を作りたい場合は、モジュレーターのレシオを2に設定し、レベルを75%程度まで引き上げます。
もちろん、こうした基本レシピを超えて減算方式シンセシスでは到達できない領域へ踏み込んだときこそ、FMの真の面白さが味わえます。モジュレーターを非整数倍のレシオ（例えば1.1など）に設定するとザラリとした非整数倍音の響きが得られ、非常に高いレシオ（16や18、あるいはそれ以上）を用いると全く異なる質感が生まれます。また、オペレーターごとに振幅やピッチのエンベロープを個別に設定できるため、アタック部分は倍音豊かで複雑、テール部分はピュアなトーンへと時間変化するプラックサウンドなども自在に形作ることができます。
FMシンセシスの歴史
FMシンセシスの歴史は、ひとりの人物、John Chowningから始まります。スタンフォード大学に在籍していたChowningは、1960年代にシンセシスの一手法として周波数変調の研究を始めました。スタンフォード大学はこの新しい発明の特許を取得し、日本の楽器メーカーであるYamahaにライセンスを供与しました。当時のアナログオシレーターはピッチの安定性に欠けFMシンセシスには不向きだったため、Yamahaは当時台頭しつつあったデジタルの領域でFMの応用を進めました。1980年に初の市販FMシンセであるYamaha GS-1が登場し、続いて1983年に発売されたDX7が、大衆向けシンセサイザーの歴史を永遠に変えることになります。
Yamaha DX7は、従来のアナログ減算方式シンセとは全く異なるサウンドを提供しました。ブライトで緻密なトーンに加え、16音ポリフォニーといった画期的な新機能を備えていました。音響面において、FMはオルガンやエレピ、ベルといった実在の楽器をエミュレートする点で際立った強みを持っていました。手の届きやすい価格帯も相まって、DX7は史上最も商業的成功を収めたシンセサイザーのひとつとなり、デジタル時代の象徴となったのです。
現代のFMシンセシス
できるだけ少ないオシレーターで複雑なサウンドを生み出すという、かつてのFMシンセシス開発の原動力は、ソフトウェア全盛の時代となった現在では以前ほど切実なものではなくなりました。それでもなお、FMシンセシスは音楽制作の中核を担うツールであり続けています。
2002年に発売されたFM7の後継としてNative Instrumentsが送り出したFM8は、80年代に完成された基本方式をさらに拡張しています。8つのオペレーターを搭載し、かつてのDX7のような扱いにくさを感じさせない親しみやすいインターフェイスを備えています。「Expertモード」では柔軟なモジュレーションマトリクスによりアルゴリズムを自由に組み替えられ、あらゆるパラメーターを緻密にコントロールできます。一方、手軽に使いたいユーザー向けには、マクロコントロールを使って素早く音作りができる「Easyモード」も用意されています。
歴史的には、FMシンセのユーザーはプリセットに頼りがちで、DX7を使った楽曲のサウンドが均一化してしまったと批判されることもありました。当時のプリセットには今なお独特の魅力があります（FM8でもDX7のSysExファイルを読み込むだけでそれらのサウンドを楽しめます）。しかし、FM8の洗練されたインターフェイスと多彩な機能を活用すれば、FMの専門家でなくても、自分だけの個性的で魅力的なサウンドを簡単に作り上げることができます。
FMシンセシスの使い方
FM8には、最先端のサウンドデザインからヴィンテージなFMトーンまで網羅する1,200種類以上のプリセットライブラリが付属しています。しかし、ゼロから音作りをする作業も非常にやりがいがあり、想像以上にシンプルです。
ここではFM8を使って、シンプルで実用的なサウンドをいくつか作成してみましょう。ここで紹介する構成要素に慣れれば、それらを多彩に組み合わせて、FMならではの独自のサウンドを作り出せるようになります。
ベルサウンドの作り方
まず、アプリケーションコントロールバーのFileメニューから「New Sound」を選択します。次に、本格的な音作りを行うExpertパネルに移動しましょう。
FM8の初期パッチには、キャリアが1つ設定されています。モジュレーションマトリクス上で点灯（明るい色で表示）し、出力にルーティングされているOperator Fがそれにあたります。
まずは、別のオペレーターを有効にして、このキャリアを変調するようにアサインしてみましょう。
- モジュレーションマトリクス内のOperator Eを右クリックして有効にします。
- Operator Eの真下、かつOperator Fの行にあるボックス内をクリックして上方向にドラッグし、Op EをOp Fのモジュレーターとしてアサインします。値を50までドラッグしてください。
次に、モジュレーターの周波数比（レシオ）を引き上げます。
- Opsパネルを開き、インターフェイス左側にあるOperator Eのレシオを探して「22」に設定します。これにより、ベルサウンド特有の不協和なアタックが生まれます。適切な輪郭を持たせるために、エンベロープを調整しましょう。
- Envパネルを開き、Op Fをクリックしてキャリアのエンベロープエディターを表示します。
- サステインをゼロにし、ディケイを短く設定します。
最後に、もう1つのキャリアを追加して、ベルサウンドにピュアな減衰音（テール）を加えましょう。
- Operator Dを有効にします。
- Operator Dの真下、Operator Fの出力レベルと同じ行のボックス内をクリックして上方向にドラッグします。値を80まで引き上げてください。
- Operator Dのエンベロープを編集し、サステインをゼロにして、長めの余韻が残るディケイに設定します。
仕上げに、Effectsパネルでフランジャーとリバーブを少し加え、サウンドに深みを与えます。
ベルサウンドの仕上がりは以下のようになります。
エレピサウンドの作り方
このサウンドでは、2つのモジュレーターを直列（チェーン）に接続します。初期パッチの状態から、Operator DとEを有効にしてください。
- Operator Eの真下、Operator Fの隣のボックス内をクリックして上方向にドラッグします。軽くモジュレーションをかけるため、値を30前後に設定してください。
- Operator Dの真下、Operator Eの隣のボックス内をクリックして上方向にドラッグします。
次に、ピアノらしいエンベロープを設定しましょう。3つのオペレーターすべてのエンベロープを同時に編集したいため、リンク機能を使用します。
- Envパネルを開き、Operator Fをクリックしてエンベロープエディターを表示します。
- Operator EとDの隣にある「link」ボタンをクリックして、エンベロープ同士をリンクさせます。
- Operator Fのエンベロープを、サステインなし・ミディアムリリースのピアノ風カーブに調整します。これで3つのオペレーターすべてのエンベロープが連動して変化します。
最後に、エレピの音色をブライトにするため、モジュレーターのレシオを微調整しましょう。
Opsパネルに戻り、Operator Eのレシオを「2」に、Operator Dのレシオを「3」に設定します。
仕上げにEffectsパネルでコーラスとリバーブを少し加え、サウンドに広がりを持たせます。
エレピサウンドの仕上がりは以下のようになります。
太いサブベースの作り方
これはFMならではの最もシンプルなテクニックです。わずかなステップで、低域を濁らせることなくミックスに厚みをもたらす、太くクリーンなサブベースが作れます。
今回はシンプルな持続音を想定しているため、エンベロープの細かな調整は必要ありません。キャリア波形に適度な倍音を加えるためにモジュレーションをかけるだけで完成します。
- Operator DとEを有効にし、先ほどのエレピと同様のモジュレーションチェーンを作ります。
- 低いノートを持続して鳴らしながら、モジュレーション量を少しずつ上げていき、音が太くなっていく変化を確認します。両方のモジュレーターを20前後に設定すれば十分な効果が得られます。
これだけで、ミックスの土台を固める絶妙でコントロールしやすいサブベースの完成です。仕上がりを聴いてみましょう。
FMシンセシスを始めましょう
今回のチュートリアルでは、FMシンセシスとは何か、その仕組み、そして現代の音楽制作での活用方法について学びました。FM8をダウンロードして、キレのある効果的なFMサウンドを今すぐ作り始めましょう。
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