Elektron Analog Four/Keys: cómo usar su FM

Hace un mes llegaba el firmware versión 1.22 y con él la sorpresa de la incorporación de técnicas FM en Analog Four/Keys. Sin embargo la aún hoy escasísima documentación por Elektron siembra muchas dudas. Hoy las despejamos.

No esperéis maravillas. De hecho estaba tentado de titular este tutorial como ‘menos es nada’. No se trata por supuesto de una FM estilo DX, multioperador, etc. El alcance es limitadísimo, pero son unas funciones inesperadas añadidas sin coste para el usuario.
Como premisa de partida: el planteamiento que persigo es el de usar esta ‘FM’ para crear sonidos armónicos, un poco al estilo de lo que significa un par básico FM en los DX, formado por un oscilador/operador modulador actuando sobre otro oscilador/operador portador. Es en ese sentido en el que hablaré de las muchas limitaciones de lo que alcanza a permitir A4/Keys. Porque para el campaneo diverso y la inarmonicidad, como cualquier modulación, anda sobrado.

Si necesitáis recordar los conceptos esenciales de un par FM básico, revisad la entrega 32 de la serie de síntesis.

Este artículo no hubiera existido sin la colaboración de Dexter, que me prestó su A4 para poder realizar las pruebas. Así da gusto.

Magias las justas, y en analógico menos. Como la arquitectura analógica de A4/Keys ya estaba definida y cerrada en su origen, resulta imposible incorporar a posteriori FM directa entre los osciladores. El as en la manga es finalmente sólo un truco, inteligente pero de alcance muy limitado.

A4/Keys permite con versión 1.22 usar los LFOs atacando como moduladores a los osciladores (que serían los portadores). La idea generalizada de que la FM es algo así como un vibrato forzado a velocidades e intensidades extraordinarias es sólo cierta a medias, y el uso de un LFO más allá de los vibratos y entrando en el terreno FM exige cosas Elektron ha tratado de incorporar con esta reciente versión. Cosas nada convencionales en un LFO. Gracias a que los LFOs son digitales han podido ‘retocarlos’ para crecer hacia este objetivo.

Ya sabéis que no me gusta dar recetas, prefiero contar el porqué de las cosas y que cada cual cocine a su gusto sus propios sonidos. Pero hoy haré una excepción.

Los parámetros que intervienen en la creación de sonidos FM en A4/Keys son muchos y no son sencillos de aplicar, en buena medida porque su comportamiento sólo genera una FM válida en una parte corta de su recorrido. Hay demasiadas limitaciones e interaciones y prefiero que comencéis conociendo un punto de partida relativamente seguro.

Vamos a usar el OSC1 modulado desde el LFO1. Voy con la receta y luego me enrollo con los detalles. Aunque ahora os suene a chino, tirad para adelante con estos valores tal cual los indico. Luego os cuento los ‘qués’ y los ‘porqués’.

Iniciad un sonido sin filtro, plano en cuanto a envolventes, etc. Sobre todo dejad de momento sólo OSC1 sonando (nada de noise ni OSC2) para centrar nuestra escucha. No estamos buscando un sonido bonito, sino intentando aprender cómo sacar sonidos FM en A4/Keys.

En OSC1 escoged en WAV onda triangular, y aseguraos de tener TUN, FIN, y DET a cero (son los parámetros que controlan la afinación). Sin suboscilador para no liar de momento. Y sin ningún ‘shaping’ vía PW, queremos el triángulo lo más puro posible (de hecho hubiera preferido seno pero no hay).

Id al LFO1. Ponedlo en modo ‘trigger’ (no en free) para que rearranque con cada nota. Escoged WAV seno. Poned en SPD el valor 32 y en MUL el valor ‘diapasón’ 512 (no el 512 precedido de x ni de punto, sino el precedido de un minidiapasón). Como destino DST = FM1 (modulación lineal de la frecuencia del oscilador 1). Dejad FAD plano (a 0) y DEP a un valor bajo (5, 10 o 15 por ejemplo; ya luego lo subiremos bajaremos).

Probad a tocar notas y a variar DEP pero sin exagerar, veréis que con valores de 30 o 40 muchas notas sonarán mal. Idle cogiendo el oído y la mano a cómo suena sólo variando DEP. Cuando le hayáis cogido el gustillo, poned en FAD una caída de nivel de una duración meida/corta y seguid probando con diferentes ajustes de DEP. Bienvenidos a una cierta FM.

Una primera cuestión imprescindible: la modulación sobre el portador debe ser lineal, no exponencial. Sólo de esa forma tiene una simetría en su actuación que asegure el que la portadora no se desplace en cuanto a su frecuencia media al ser modulada. Esta cuestión la tratamos ya en la entrega 38, así que no voy a volver ahora sobre ella (pero si aún hay dudas, preguntad). A4 contaba desde sus orígenes con modulación de la frecuencia de los osciladores desde los LFOs, pero era de tipo exponencial.

Para permitir modulación lineal, en la versión 1.22 aparecen 3 nuevos destinos de modulación posibles para los LFO. Los encontramos en el parámetro DST (destination) y sus nuevos valores FM1, FM2 y FMX. Corresponden a que el LFO está actuando linealmente sobre la frecuencia del oscilador 1, del 2 o de ambos simultáneamente. Por cierto, como hay dos LFOs en cada voz, es perfectamente factible usar un LFO hacia cada oscilador y montar un juego de dos pares modulador-portador, pero nosotros nos vamos a mantener en uno solo.

Otra cuestión necesaria igual de evidente es que, si el LFO ha de reemplazar a un oscilador en el rol de modulador al estilo DX, necesitamos que su frecuencia varíe con las distintas notas, y que así se mantenga la ratio o intervalo entre portadora y moduladora. Necesitamos que suba y baje de frecuencia en la misma medida que nos desplacemos nosotros por el teclado. Sólo de esa forma la ‘ratio’ de las frecuencias portadora y moduladora se mantendrá.

En A4/Keys la velocidad de los LFO se determina mediante dos parámetros: ‘SPD’ (speed) y ‘MUL’ (multiplier). ‘SPD’, con valores -64..+63, permite subir y bajar la velocidad en un amplio recorrido en el que 0 corresponde al LFO parado, la velocidad lenta que se presenta con 1 es doblada con 2, que a su vez se dobla con 4, esta con 8 y así sucesivamente. ‘MUL’ por su parte ofrece 12 valores (2k, 1k, 512, 256, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1) correspondientes a otros tantos factores que multiplican la velocidad del LFO ajustada con el anterior ‘SPD’.

Previo a la versión 1.22, existían en ‘MUL’ esos 12 valores en dos versiones indicadas con un prefijo ‘x’ (para LFOs ‘a tempo’ en distintas figuras) y con prefijo ‘.’ (para LFOs de velocidad fija sea cual sea el tempo, adecuados para cuando hacemos un uso tímbrico de los LFOs, como por ejemplo inflexiones al comienzo de una nota con una rampa en ‘single trigger’ y cuya duración no debería cambiar con el tempo). A esos valores se suman ahora otros 12 más, cuyo prefijo es una especie de diapasón y que son los que interesa usar para FM.

En esos modos ‘diapasón’ la velocidad del LFO varía siguiendo la frecuencia del oscilador. Si tocamos distintas notas el LFO variará de velocidad, si usamos la rueda de bending también. Si cambiamos la afinación del oscilador con los controles de semitonos y fino, también el LFO se adaptará. En concreto el LFO1 está siempre atento a las variaciones del oscilador 1, y el LFO2 está siguiendo las del oscilador 2.

Qué intervalo guarda el LFO respecto al oscilador se determina conjuntamente por ‘SPD’ y el valor de ‘MUL’. Ajustar ese intervalo sería la forma de poder obtener diferentes ‘ratios’ en el par FM formado por el LFO como modulador y el oscilador como portador.

Para que tengáis una referencia os diré que el ajuste SPD=32 y MUL=2k crea una ratio FM 1:1, hace que el LFO tenga la misma frecuencia que el oscilador. Usar SPD=32 y MUL=1k, o bien (sería equivalente) SPD=16 y MUL=2k, daría lugar a que el LFO actuara a la mitad de velocidad que antes obteniéndose una ratio moduladora:portadora de tipo 0.5:1, que es otra muy habitual en FM para obtener sonidos armónicos. Otro juego de valores que podéis probar con cierto éxito es SPD=32 y MUL=512 (o bien SPD=16 y MUL=1K), lo que en términos FM llamaríamos una ratio fm:fp de valor 0.25:1, o si se prefiere ver así, una ratio fp:fm de tipo 4:1 (situación en la que la portadora está a la misma frecuencia que el cuarto armónico de la moduladora). Esos son el tipo de combinaciones que estoy usando más en el vídeo.

Hasta ahí parece que vamos bien, contamos con modulación lineal y el LFO puede actuar como ‘casi’ un oscilador variando su frecuencia con cada nota y manteniendo una cierta ‘ratio’ o intervalo con el oscilador principal/portador. Pero no todo es tan prometedor. Vamos a ir tratando alguna de las limitaciones.

Empezaré por el seguramente menos grave de todos los problemas al tratar de crear sonidos FM con A4/Keys y las novedades de la versión 1.22: la falta de senoide en la portadora. El uso de senoides en FM, tanto para el modulador como para el portador es habitual porque la propia modulación genera un crecimiento enorme del número de parciales presentes y no necesitamos formas de onda ricas en armónicos.

Los osciladores analógicos de A4/Keys no ofrecen senoide, siendo lo más semejante disponible el triángulo. Esa será la forma de onda que en primera instancia escojamos al usar FM en A4/Keys. Al no ser senoidal, el resultado de la modulación tendrá actividad sobre cada uno de los armónicos del triángulo y no será tan ‘concentrado’ como con el seno. Algo que a menudo nos llevará a tirar de filtrado para limar los excesos.

En todo caso no está demás tantear de vez en cuando otras formas diferentes al triángulo, bien sabido es que varios sintes FM (el afamado TX81Z entre ellos) ofrecen también onda diferentes al seno.

Pasamos de un detalle menor, a un problema serio. Por las pruebas que he realizado, el LFO de A4/Keys (que sí ofrece senoide) es capaz de llegar a un máximo de unos 500Hz. Cabe suponer que los cálculos digitales que generan esas señales de LFO se realizan a una tasa de 1000 actualizaciones por segundo. No deja de ser un muestreo y como tal presenta aliasing si queremos ir más allá de su límite, esos 500Hz que indicaba.

Tal como veréis en el vídeo, un ajuste del LFO que permite generar sonidos FM útiles en notas graves no aguanta al desplazarnos a tocar en notas agudas y empiezan a oírse resultados de tipo aliasing cuando estamos tocando notas que necesitarían una moduladora de velocidades de unos pocos centenares de Hz.

Como resultado varios límites.

El evidente de que con notas agudas no va a funcionar adecuadamente (un aliasing insufrible para tocar notas, aunque pueda tener gracia como efecto exótico ocasional). Es decir, tendremos que limitarnos a notas bajas.

Pero también el que vamos a tener que usar fm<fp. Si quisiéramos ratios con fm=2fp o cualquier otra de ese tipo, el alias aparecería muchísimo antes. Pensad que con fm=fp, incluso un la central (440Hz) está ya demasiado ‘afeado’ por el muestreo implícito en la generación del LFO digital.

Nos quedaremos por tanto limitados a ratios fm:fp de tipo 1:1, o 0.5:1, etc. que hacen que la moduladora sea submúltiplo de la portadora y que por tanto cuando hay modulación la nota percibida sea mucho más grave que la que corresponde a la portadora. De hecho veréis en muchos de los ejemplos del vídeo, que los resultados finalmente casi podemos pensarlos en términos de una especie de ‘suboscilador’. La modulación con ratios 0.5:1 o 0.25:1 nos va a introducir rayas más densas formando un conjunto que corresponde a algún subarmónico (suboctava).

Vamos acumulando características que nos confinan en un registro grave.

Nada vale en síntesis si no hay movimiento. La forma de variar el timbre en FM es modificar el nivel de la moduladora (eso conlleva variar el índice de modulación y por tanto el ancho y distribución espectral de las rayas que introduce la modulación). Pero no hay opciones para dirigir los ENV de A4/Keys hacia el control del nivel del LFO. Al rescate surge el que los LFOs tienen su propia ‘envolvente’ local, dado que cuentan con un parámetro ‘FAD’ (fading) que permite hacer crecer o decrecer su nivel desde el inicio de cada nota, para una entrada o desaparición progresiva de su acción. 'FAD' nos vale para generar una variación del timbre, pero no deja de ser una envolvente muy simple y para colmo lineal. Menos es nada, pero su ‘agotamiento’ final es demasiado veloz para este uso, aunque su ataque pueda ser correcto.

La fase sustain es especialmente echada en falta: con ratios de tipo fm submúltiplo de fp, cuando la modulación desaparece al agotarse el tiempo de ‘fade’ la sensación de nota cambia. La nota ‘grave’ escuchada durante la modulación (esa suboctava de la que hablaba antes) desaparece hacia un sonido que está en otra octava superior y el sonido parezca adelgazarse. Algo que pocas veces queda bonito y que hay que compensar. Por ejemplo combinando el segundo oscilador en un rol más tradicional para que haga presentes y permanentes los primeros armónicos.

Se aprecia también que al subir el índice de modulación (a través del nivel o ‘depth’ del LFO) en busca de sonidos más marcadamente FM, hay un límite (para colmo diferente para cada nota a lo largo del teclado) que no podemos rebasar sin romper el sonido y dejarlo de nuevo inarmónico y hasta desafinado. Sospecho que los VCOs de A4/Keys son de tipo convencional (no through-zero) y que al estirar la acción de la moduladora no son capaces de reaccionar como debería un oscilador pensado de partida para usos FM. Nos obliga a vigilar el uso del control ‘DEP’ del LFO, sin permitirnos llegar a modulaciones intensas.

Otro detalle curioso y que alguna nueva versión de firmaware podría adecuar si Elektron quisiera. Es un detalle bastante molesto y que parece más olvido/descuido que a otra cosa.

Ya sabemos que la acción del LFO sobre la frecuencia del oscilador portador es ahora lineal gracias a los nuevos destinos de modulación FM1, FM2 y FMX. Como resultado tanto si estamos tocando la nota La 440Hz como si tocamos La 110Hz (dos octavas más abajo) la excursión de frecuencia es la misma. Suponed (es ficticio) que el desplazamiento que se crea con una cierta ‘depth’ del LFO es de 100Hz. Eso llevaría el primer 'La' a moverse entre 340 y 540 Hz. Pero el otro 'La' estaría moviéndose entre 10 y 210 Hz. Nada que ver. En un caso el desplazamiento es inferior a la octava y en el otro el recorrido es de casi 4 octavas.

Como resultado, las notas agudas ven menos abierto su espectro que las bajas. Las notas bajas, al ser moduladas reciben una amplia colección de armónicos, mientras las altas apenas reciben unos pocos. Una acción por tanto que no mantiene (como estamos acostumbrados en la FM de los DX) una misma sonoridad a lo largo del teclado.

Si ajustáis vuestro sonido usando notas altas cuando bajéis a otras inferiores empezará a estar sobremodulado (algo que sabemos para colmo que no sienta especialmente bien en A4/Keys por la falta de osciladores through-zero). Si lo ajustáis en notas graves, cuando subáis a otras agudas el sonido aparecerá adelgazado, sin llegar a abrir lo suficiente su espectro. En definitiva, es reducida la zona útil del teclado en la que un sonido FM con al A4/Keys aguanta el tipo. La única forma de extenderla será, llegado el caso, corregir mediante retoque de parámetros (p-locks) aquellas notas que lo reclamen.

Realmente en los DX el nivel del operador modulador se adapta (se escala) a lo largo del teclado, para asegurar que la excursión que realiza la portadora sea equivalente en todas ellas y que así se mantenga la forma del espectro al visitar distintas notas. Esto es, hoy por hoy, imposible con A4/keys, y limita la zona útil para interpretar con un sonido, salvo trucos como la edición con p-locks.

Puede que sea poco, sin duda muchos esperábamos algo más, llevados de un exceso de ganas poco realista. Pero como decía al comenzar, menos es nada.

No os llaméis a engaño. Ni por esperar maravillas ni por tras leer esto pensar que esta FM no sirve para nada. Ni tanto ni tan calvo. Si ya de por sí las técnicas FM asustan a muchos, la implementación FM en A4/Keys no es nada estándar y queda lejos de la costumbre tanto para los formados en técnicas sustractivas como incluso para los formados en técnicas FM a lo DX. Es otro mundo, lleno de restricciones y limitaciones, pero que aún así aporta otra forma de añadir variaciones de color y sonoridad dentro de los recursos de estos sintes Elektron.

En la práctica un ámbito bastante circunscrito a la región grave, salvo que no nos importe el campaneo y el alias masivo, y con mil riesgos de quebrar el sonido como nos animemos en exceso a forzar los parámetros más allá de un recorrido relativamente corto.

Pero como veis en alguno de los momentos del vídeo, también un recurso que si usamos en un papel secundario y no de protagonista, ofrece recorrido. Lo que aporta no es llamativo como reclamo principal, pero conjugado con el filtrado y/o el overdrive, etc. del resto de A4, sí permite alcanzar resultados que antes no eran factibles y abrir nuevos lugares desde los que variar un sonido que no sean los trillados senderos del filtro+resonancia.

Más que para buscar sonar como unas campanas o unos tines de DX, nos permitirá jugar a reforzar otros sonidos con una especie de suboscilador ultra flexible, con unas sonoridades propias.

Si en lugar de una FM 'entre osciladores' (reconvertida aquí a LFO modulando a un oscilador) optáis por el uso de LFO modulando la frecuencia de corte (con el mismo tipo de ajustes que he recomendado aquí pero con 'DST' apuntando no a FM1, FM2 o FMX sino a la frecuencia de corte del filtro) encontrarés, tal como podéis ver en el vídeo, un terreno algo más cómodo, más tolerando, menos lleno de rarezas y en el que podemos llegar a subir mucho más la intensidad de la modulación. Es un terreno que os dejo para que lo investiguéis vosotros, porque es más fácil de transitar y las reglas básicas son las mismas.

Y desde luego, si más que buscar, como era premisa de este artículo, sonidos ‘armónicos’, queréis encontrar sonidos altamente inarmónicos y ruidismo vario, tenéis aquí un filón que contrasta mucho con otros presentes en A4/Keys. Por ejemplo un terreno en el que puede llegar a ser útil y que aquí no hemos considerado es el de todas esas secuencias de sonidos a mitad de camino entre la percusión y lo afinado, en las que es la repetición y el pulso rítmico lo que domina y no importan tanto las relaciones de ‘notas’ convencionales.

Gracias una vez más a Dexter. Si algo de esto os es útil, pensad que se lo debéis también a él.