SixOp: FM mit sechs Operatoren – von INIT VOICE zu Glocken, Bass und Bläsern

Sechs Sinuswellen und ein Routing-Plan

Ein Operator ist ein Sinus-Oszillator mit eigenem Ausgangspegel und eigener Hüllkurve. Seine Frequenz folgt der gespielten Note über ein Ratio: Bei 1.00 spielt er die Note, bei 2.00 eine Oktave höher, bei 0.50 eine Oktave tiefer. Die Spalte OPERATORS zeigt alle sechs, Operator 6 oben wie bei der Original-Hardware, jeweils mit Ein/Aus, Ratio- oder Fixed-Modus, Coarse, Fine, Detune, Level, Velocity-Empfindlichkeit, Amplitudenmodulations-Empfindlichkeit und einem kleinen Hüllkurvenbild.

Der Buchstabe am Ende jeder Zeile verrät die Aufgabe des Operators im aktuellen Algorithmus. Ein Carrier (C) wird in den Ausgang gemischt, sein Level wirkt also wie ein Lautstärkeregler. Ein Modulator (M) ist nie direkt zu hören: Er verbiegt die Phase des Operators unter ihm und fügt so neue Teiltöne hinzu, die Seitenbänder heißen. Mehr Level an einem Modulator macht den Klang heller und dichter, nicht lauter. Fast alles in der FM-Synthese folgt aus diesem Unterschied.

Lektion 1: ein E-Piano aus INIT VOICE

1. Wähle Init voice im Voice-Menü. Du hörst einen schlichten Sinus: Operator 1 mit Level 99 in Algorithmus 1 und einer orgelartigen Hüllkurve, die auf vollem Pegel bleibt, bis du die Taste loslässt.
2. Stelle den Algorithmus auf der Seite ALG auf 5: drei Paare, jeweils ein Modulator über einem Carrier, mit den Operatoren 1, 3 und 5 als Carrier. Hebe Op2 Level bei Ratio 1.00 auf 72, und der Sinus klingt plötzlich näselnd, weil Operator 2 jetzt Operator 1 moduliert.
3. Gib dem Paar eine Piano-Hüllkurve: eine schnelle erste Rate (96 und 95), eine langsamere zweite und dritte Rate und L3 auf 0, damit die Note auch bei gehaltener Taste ausklingt. Stelle Op2 Velocity auf 6, damit härter gespielte Noten heller klingen.
4. Füge die Zunge hinzu: Operator 3 als zweiten Carrier mit Level 80, um +2 verstimmt, und darüber Operator 4 mit Coarse 14, Level 58 und Velocity 7, mit L2 auf 0, sodass seine metallische Kante nur einen Moment nach jedem Anschlag anhält.

Spiele das Beispiel ab und setze dann Op2 Level auf 0: Der Körper des Pianos wird zum reinen Sinus, während die Zunge bleibt. Probiere 90, und der Anschlag beginnt zu bellen. Schalte Operator 4 mit seinem Ein-Button aus, um den Körper ohne Zunge zu hören, und vergleiche leise und laute Noten: Velocity-Empfindlichkeit an einem Modulator verändert die Klangfarbe, nicht nur die Lautstärke.

Die 32 Algorithmen und Feedback lesen

Ein Algorithmus ist eine feste Verschaltung der sechs Operatoren. Die Seite ALG zeichnet sie: Operatoren, die über einem anderen stehen, modulieren ihn, und die Operatoren in der untersten Reihe sind Carrier. Algorithmus 1 hat zwei Carrier, auf einem davon sitzt ein Stapel aus vier Operatoren; Algorithmus 5 hat drei unabhängige Paare; Algorithmus 32 macht alle sechs Operatoren zu Carriern und funktioniert wie eine Orgel mit sechs Sinus-Zugriegeln. Schalte mit den Pfeilen durch und beobachte, welche Operatoren in den OPERATORS-Zeilen zwischen C und M wechseln.

Jeder Algorithmus hat außerdem eine Feedback-Schleife, gezeichnet als Linie, die in einen Operator zurückführt. Feedback (0 bis 7, auf der Seite ALG und in GLOBAL) lässt diesen Operator sich selbst modulieren: Niedrige Werte fügen ein paar Obertöne hinzu, um 5 bis 6 nähert sich der Sinus einem Sägezahn, und bei 7 wird er rau und verrauscht. Da die Schleife an einem festen Operator sitzt, bewirkt Feedback nur etwas, wenn dieser Operator etwas Level hat.

Lektion 2: Glocken aus unharmonischen Ratios

Ganzzahlige Ratios ergeben harmonische Töne mit klarer Tonhöhe. Andere Ratios erzeugen die scheppernden Teiltöne von Glocken und Metall. In diesem Beispiel läuft Operator 2 auf 3.50 (Coarse 2 mit Fine 75) und Operator 4 auf 4.23 (Coarse 3 mit Fine 41): Fine multipliziert Coarse mit eins plus Fine geteilt durch 100. Beide Modulatoren klingen schneller ab als ihre Carrier, daher ist der Anschlag heller als die ausklingende Fahne, wie bei einer echten Glocke.

Detune (-7 bis +7) verschiebt einen Operator ganz leicht weg von seinem Ratio. Die +3 von Operator 3 lassen ihn langsam gegen Operator 1 schweben, was der Fahne Leben gibt. Wechselt der Modus eines Operators von R auf F, ignoriert er die Tastatur und spielt eine feste Frequenz; ein fester Modulator gibt jeder Taste ein anderes Spektrum, was für Drums und Effekte nützlich ist.

Vier Raten, vier Pegel

Raten R1 bis R4

Geschwindigkeiten von 0 (sehr langsam) bis 99 (sofort), keine Zeiten. R1 bewegt sich beim Drücken einer Taste in Richtung L1, R2 in Richtung L2, R3 in Richtung L3 und R4 nach dem Loslassen in Richtung L4.

Pegel L1 bis L4

Zielwerte von 0 bis 99. Auf L3 verharrt die Hüllkurve, solange eine Taste gehalten wird; L4 ist der Endpunkt nach dem Loslassen und zugleich der Startpunkt der nächsten Note.

Rate Scl

Rate Scaling (0 bis 7) beschleunigt die Hüllkurve für höhere Noten, sodass Diskantnoten eines Pianos oder einer Glocke schneller abklingen als Bassnoten.

An einem Carrier formt die Hüllkurve die Lautstärke, an einem Modulator die Helligkeit im Zeitverlauf. Öffne die Seite ENV, wähle einen Operator durch Klick auf seine Zeile und ziehe die Griffe oder tippe die Zahlen ein. Die Tonhöhenhüllkurve (Seite PITCH) nutzt dieselben vier Raten und vier Pegel, doch ihre Pegel verbiegen die Tonhöhe der ganzen Voice, und 50 bedeutet keine Änderung.

Lektion 3: ein FM-Bass mit Feedback, Mono und Glide

Dieser Bass nutzt wieder Algorithmus 5, aber nur zwei seiner Paare. Die Operatoren 2 und 1 liefern einen knackigen Anschlag, der sich in ein runderes Sustain setzt, während Operator 6 sich mit Feedback 6 selbst moduliert und Operator 5 moduliert, was darunter ein sägezahnartiges Knurren ergibt. Dreh Feedback auf 0 herunter, und das Knurren wird zu einem sauberen, hohlen Ton.

Die Voice steht in GLOBAL auf MONO, es klingt also immer nur eine Note, und Porta auf 35 gleitet zwischen ihnen. In Mono wählt Mode zwischen Fingered (Glide nur bei überlappenden Noten) und Full (immer Glide); in Poly zwischen Retain und Follow. Der Button G macht aus dem Glide Halbtonschritte. Voices legt fest, wie viele Noten in POLY gleichzeitig klingen können, bis zu 16, und PB bestimmt den Pitch-Bend-Bereich.

Tastaturskalierung und Velocity

Die Pegelskalierung über die Tastatur (Seite KEYS) verändert den Pegel eines Operators über die Klaviatur hinweg. Wähle einen Breakpoint, dann für jede Seite eine Tiefe und eine Kurve: -LIN und -EXP senken den Pegel mit wachsendem Abstand zum Breakpoint, +LIN und +EXP heben ihn an, wobei sich die exponentiellen Kurven zu den Rändern hin schneller ändern. Einen Modulator zum oberen Ende der Tastatur hin abzusenken verhindert, dass hohe Noten scharf werden; einen Carrier abzusenken gleicht einen Klang aus, der im Bass zu laut wird.

Velocity (0 bis 7) wird ebenfalls pro Operator eingestellt. An einem Carrier macht sie leise Noten leiser, an einem Modulator dunkler – meist genau das, was ein ausdrucksstarker Tastenklang braucht. AMS (0 bis 3) legt fest, wie stark die Amplitudenmodulation des LFO und auf Amp gelegte Controller diesen Operator beeinflussen.

Lektion 4: ein Bläser-Swell mit Pitch-EG und LFO

In Algorithmus 22 moduliert Operator 6 drei Carrier gleichzeitig, sodass eine einzige Hüllkurve die Helligkeit eines ganzen Stapels anschwellen lässt. Die Carrier setzen mit Rate 62 ein, die Modulatoren langsamer mit 48 und 45, daher wird jeder Akkord erst lauter und öffnet sich dann, wie es Bläser tun. Die Tonhöhenhüllkurve startet bei L4 47, leicht zu tief, und steigt mit Rate 70 auf 50 – ein kurzer Scoop in jede Note.

Die Seite LFO stellt einen Modulationsoszillator für die Voice ein: Wave (Dreieck, fallender Sägezahn, steigender Sägezahn, Rechteck, Sinus oder Sample & Hold), Speed, Delay, PMD für die Tonhöhentiefe, AMD für die Amplitudentiefe, Key sync und PMS, die Tonhöhenmodulations-Empfindlichkeit der Voice. Hier wartet ein Sinus mit Speed 34 auf Delay 55, bevor ein sanftes Vibrato (PMD 8, PMS 3) einblendet, sodass kurze Noten ruhig bleiben und lange zu singen beginnen.

Lektion 5: Modulation mit dem Mod Wheel

Der Button Controllers in GLOBAL öffnet die Zuweisungen für Mod Wheel (MW), Fußcontroller (FC), Breath Controller (BC) und Aftertouch (AT). Jeder hat eine Range und eine beliebige Kombination aus Pitch, Amp und EG Bias. Pitch und Amp erhöhen die Tonhöhen- bzw. Amplitudentiefe des LFO bis zur Range, während der Controller bewegt wird; PMD und AMD des LFO wirken dabei als Untergrenze. EG Bias senkt den Pegel jedes Operators mit AMS über 0 gleichmäßig ab, ohne den LFO.

In diesem Beispiel ist das Rad mit Range 50 auf Pitch und Amp gelegt und steht auf 60%. Operator 2 ist ein Modulator mit AMS 3, also lässt der Amplitudenanteil seinen Pegel und damit die Klangfarbe wie ein Wah schwanken, während der Tonhöhenanteil Vibrato hinzufügt. Setze den Wert von Mod Wheel auf 0, und die Note wird ruhig; automatisiere ihn in einem Clip, um die Bewegung nur dort einzubringen, wo die Phrase sie braucht. Aftertouch funktioniert genauso, wenn deine Tastatur ihn sendet.

DX7-kompatible Voices laden und importieren

Die Spalte VOICE links ist die Bibliotheksverwaltung von SixOp. Das Bank-Menü listet die Werksbänke (die vier klassischen ROM-Bänke plus gemeinfreie Bänke aus der Nutzer-Community), deine eigenen importierten Bänke und, sobald du eine importierte Voice geladen hast, die Bank des Projekts. Klicke auf eine Voice, um sie zu laden: Alle ihre Parameter landen bearbeitungsbereit im Panel, und das Display zeigt ihren Namen. Compare schaltet zwischen deinen Änderungen und der gespeicherten Voice um.

Import liest DX7-kompatible .syx-Dateien: Bulk-Dumps mit 32 Voices (auch Dateien mit mehreren Bänken), rohe Voice-Daten mit 4096 Byte und einzelne Voices. Du kannst .syx-Dateien auch in den Browser oder auf das Gerät ziehen. Importierte Bänke werden in deiner User Library gespeichert und erscheinen so im Bank-Menü von SixOp in jedem Projekt und in den FM6-Parts von Ensemble. Stimmt die Prüfsumme einer Datei nicht, erfährst du das und kannst Load anyway wählen. Save speichert die aktuelle Voice in deiner Bibliothek, und über das Voice-Menü exportierst du eine Voice oder eine ganze Bank wieder als .syx.

Eine gute Art, von einer Werks-Voice zu lernen: Lade sie, öffne die Seite ALG und schalte die Carrier nacheinander aus, um zu hören, was jeder beiträgt; senke dann das Level jedes Modulators, um zu hören, was er hinzufügt. Nach ein paar Voices erkennst du überall dieselben Paare, Ratios und Hüllkurven wieder.