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FMSynth：Yamaha DX 风格 3 算子频率调制合成器

什么是 FM 合成？

FM（Frequency Modulation，频率调制）合成的原理很简单但效果非常丰富：

让一个振荡器（Carrier，载波）的频率被另一个振荡器（Modulator，调制波）实时调制

你可以想象成：载波振荡器以正常音高发声，调制波振荡器以更快的速度去"推"载波的频率——推的速度和深度决定了音色中产生多少新的谐波。

Yamaha 在 1983 年发布的 DX7 用 6 个 FM 算子和灵活的算法矩阵，定义了整个 80 年代的合成器音色——电钢琴、铜管、Bass、Bell、金属感 Pad——全部来自 FM 合成。

FMSynth 的 3 算子架构

Caustic 的 FMSynth 做了一个简化版 FM 架构：3 个振荡器，可以组合成常见的几种算法：

常见算法

算法名称调制结构典型音色
DirectOsc1 直接发声，Osc2 和 Osc3 不参与纯正弦/三角波
2-Op SeriesOsc3 → Osc2 → Osc1（串行调制）电钢琴、Bell
2-Op ParallelOsc3 → Osc1 + Osc2 直接发声电钢琴 + 贝斯层
3-Op ChainOsc3 → Osc2 → Osc1 三层串行金属感、复杂 Bell
StackOsc1 和 Osc2 作为独立载波，各自被 Osc3 调制复合音色

核心参数

控件功能说明
算法选择决定 3 个 Osc 如何连线选不同算法 = 完全不同的发声结构
Mod Index调制指数（核心参数）值越大，调制深度越深，产生的谐波越多——从 0（纯正弦）到 100%（金属感）
Osc1 Freq / Ratio载波频率 / 与基频的比例设成整数倍（2、3、4）产生谐音；设成分数产生非谐音
Osc2 / Osc3 Freq Ratio调制波频率比例调制波频率决定谐波分布——高频调制产生明亮金属感
ADSR包络每个 Osc 有独立包络

调几种经典 FM 音色

DX7 风格电钢琴

算法: 2-Op Series (Osc3 → Osc2 → Osc1)
Osc1: 正弦波, Ratio 1.0
Osc2: 正弦波, Ratio 3.0, Mod Index 40%
Osc3: 正弦波, Ratio 7.0, Mod Index 20%
ADSR: Attack 10ms Decay 200ms Sustain 30% Release 800ms

金属 Bell

算法: 3-Op Chain
Osc1: 正弦波, Ratio 1.0
Osc2: 正弦波, Ratio 1.414 (无理数产生非谐音)
Osc3: 正弦波, Ratio 5.0
Mod Index: 每个 Osc 40~60%
ADSR: Attack 0ms Decay 500ms Sustain 10% Release 2000ms

FM 贝斯

算法: 2-Op Parallel
Osc1: 正弦波, Ratio 0.5 (低八度)
Osc2: 正弦波, Ratio 1.0
Osc3: 正弦波, Ratio 3.0, Mod Index 30%

FM 合成 vs 减法合成

对比FM 合成减法合成
发声原理频率调制产生谐波振荡器 → 滤波器去除谐波
谐波结构极其复杂、非整数倍丰富基于振荡器波形的整数倍谐波
擅长音色电钢琴、Bell、金属感、电子感贝斯、Lead、Pad、复古模拟感
参数直觉不直观（Mod Index 和 Ratio 没有物理类比）直观（Cutoff、Resonance 大家都懂）
CPU 开销低（振荡器数量少）中（振荡器 + 滤波器 + LFO）

FM 合成最大的挑战是参数不直觉——调 Mod Index 和 Ratio 时，很难预先知道会出什么声。所以调 FM 音色的有效方法是：选一个算法，随机调参数，听一听，慢慢微调。

用 FMSynth 做电钢琴的小技巧

FM 合成最经典的音色就是电钢琴。在 FMSynth 里调一个电钢琴后，试试：

  1. 把 Mod Index 从 40% 调到 60%——音头更亮
  2. 把 Filter 的 Cutoff 稍微调低——更温暖
  3. 加一点点 Saturation 效果——模拟电钢琴箱体的非线性失真
  4. 加一个短 Reverb（1.5s decay）——模拟房间共鸣

下一步

FMSynth 走的是频率调制路线，最后一个合成器是 Organ——Hammond 风格的音轮风琴 + 旋转扬声器。

👉 08-Organ 音轮风琴与旋转扬声器