La synthèse par modulation de fréquence a été mise au point au début des années soixante-dix par l'américain John Chowning à l'université de Stanford aux Etats-Unis.
Naturellement liée aux technologies numériques, seules capables
de fournir la précision nécessaire, la synthèse FM utilise
un principe de modulation analogue à celui que l'on utilise en radio-transmission
: on fait varier la fréquence d'une onde périodique, la porteuse,
en fonction de l'amplitude d'une autre onde, la modulante. La différence
entre radio-transmission et synthèse FM réside dans les gammes
de fréquences employées et dans la méthode d'exploitation
de la modulation : la " bande FM " utilise une porteuse dont la fréquence
varie de 87.5 à 108 MHz et une modulante qui se situe entre 15 Hz et
20 kHz (la gamme de fréquences audibles). En synthèse FM, porteuse
et modulante travaillent toutes deux dans la gamme des fréquences audibles.
Un rapport de multiple entier de modulation entre porteuse et modulante va générer
des partiels harmoniques.
Pour obtenir des partiels, afin de créer des sons percussifs par exemple, le rapport de modulation se devra d'être irrationnel (multiples non entiers).
La modulation de fréquence consiste à faire varier la fréquence d’un signal en le modulant avec un autre signal. La plupart du temps, la fréquence d’une sinusoïde, la porteuse, est modulée en continu par un oscillateur sinusoïdal, la modulante. Celle-ci est ajoutée à la fréquence de base constante de la porteuse.
La FM devient plus intéressante lorsqu’on fait varier avec le temps
la fréquence de la porteuse. C’est particulièrement efficace
pour des effets de vibrato dans des infra-sons
modulants, ceci produisant une grande variété de timbres dans
la frange audible du spectre. La FM peut produire des sons riches et complexes,
contenant de nombreux partiels, alors que seulement 2 oscillateurs sont mis
en œuvre. D’où un grand intérêt en terme d’économie
de calcul.