lundi 30 juillet 2012

synthétiseur : comment ça marche?

 N.B.: cet article se veut "de vulgarisation" et afin de permettre une compréhension par le plus grand nombre, y compris un débutant. certains concepts physiques se verront simplifiés ou raccourcis, dans un souci de clarté. Pour autant, je vais essayer d'être assez complet. Lisez le une fois, puis relisez-le avec votre synthé sous la main pour essayer les exemples si nécessaire! .


Depuis les années 70, le synthé a pris une place de plus en plus importante dans la production musicale, il est dorénavant dans presque tous les styles: rock, pop, hip-hop, et bien entendu musiques électroniques.

Tout le monde en utilise, mais peu de gens les connaissent vraiment. Je vais donc essayer ici de vous donner quelques infos vous permettant de mieux vous y retrouver dans la jungle de boutons, potards et sous-menus rencontrés sur l'interface de ces chers petits appareils.

On retrouvera sur la plupart des synthés les mêmes éléments successifs, ou "étages":  un ou plusieurs oscillateurs, un filtre, un "ampli" (pas un ampli de puissance pour brancher une sono, juste un circuit électronique pour régler le volume),  puis les enveloppes ADSR et enfin les LFO.

Avant de rentrer dans le vif du sujet, je pense qu'il est important de vous donner mon avis sur la manière, la méthode  pour apprendre à se servir d'un synthé, qui est aussi valable pour tous les autres périphériques, traitements, effets (comme compresseurs, equalizers, reverbs..) sur lesquels je me propose de présenter d'autres articles et tutoriels... il faut d'abord passer du temps (beaucoup!) à essayer, triturer, trifouiller les réglages et autres paramètres, juste pour voir ce que ça donne.. sans chercher à créer un son précis mais pour apprendre et s'habituer à l'effet que peut avoir chaque modification. Par exemple, pour être capable de créer un son de basse dubstep, ou un lead west coast ( un lead est un son de synthé destiné à jouer une mélodie au premier plan dans le mix, d’où son nom), ou encore un orgue doux et chaleureux, (et tout ça à partir du même synthé bien sur), il faut déjà bien connaître l'appareil. C'est avec des connaissances théoriques et de l'expérience pratique qu'on peut s'y retrouver. Et quand on sait le faire sur un synthé (celui qu'on a à la maison, ou un des 1500 vst installés sur son PC..) on peut le faire sur un autre.. c'est comme quand on sait faire des crêpes, peu importe la cuisine, on saura toujours quels ingrédients prendre, dans quel ordre et en quelles proportions les mélanger..   Tout ça pour dire qu’avant d'être capable de s'asseoir devant son synthé, de se dire "je veux un son de cuivres genre trompette" et de trouver (synthétiser) ce son en quelques secondes, il faut avoir passé beaucoup de temps, fait beaucoup d'essais et de tâtonnements, en se disant simplement "je vais tourner tous les boutons un peu au pif et voir ce que ça donne..." Mais ça ne suffit pas.. il faut également comprendre la fonction de chaque élément électronique du générateur de sons, et avoir quelques connaissances sur l'acoustique et la synthèse. C'est précisément ce sur quoi je vais me pencher ici.


Comment fonctionne un synthé?

un synthé est fabriqué selon un "schéma type" qui est commun à tous les modèles, avec quelques petites différences bien sûr qui font la spécificité de chacun, mais l'architecture est commune à 90%, c'est à dire qu'on va toujours retrouver les mêmes boutons, avec les mêmes fonctions (mais parfois avec des noms différents, faudrait pas que ça soit trop facile non plus, hein?)

Les oscillateurs:

On en trouve en général 2 ou 3 dans un synthé. C'est la 1ère étape, c'est là que va naître le son.

Dans la nature, d’où provient chaque son que l'on peut entendre? Toujours d'un objet en vibration : corde de guitare, peau de tambour, casserole heurtée par une cuillère.. Cette vibration est appelée oscillation, parce que l'objet oscille (balance) entre une position tendue et détendue, plusieurs fois par seconde ( on entend des vibrations avec nos oreilles, entre 20 oscillations par seconde, soit 20 Hertz, jusqu'à 20 000 oscillations par seconde, 20 000 Hz ou 20 KHz (kilohertz). (Mr Hertz était simplement le scientifique qui a donné son nom à l'unité de mesure des fréquences, et si ce n'est pas déjà le cas, vous devrez vous familiariser avec cette unité dont les musiciens et ingénieurs du son parlent toutes les 30 secondes!..).( La fréquence, c'est la hauteur du son: une basse joue en gros dans les 100hz, une guitare dans les 400Hz, un violon 800, etc.)

L'oscillateur d'un synthé va donc émettre un signal électrique vibrant, passant plusieurs fois par seconde (entre 20 fois et 20000 fois!) de -1 Volt à 1 Volt par exemple. Cette oscillation, retransmise par votre paire de haut-parleurs (grâce à un branchement via la table de mixage, l'ampli...) va faire vibrer la membrane. c'est seulement là que le signal électrique est transformée en vibration mécanique (la membrane du HP bouge) transmise à votre oreille ( votre tympan vibre à la même vitesse que le signal electrique d'origine de l'oscillateur..)

Les oscillateurs classiques vous proposent de sélectionner une "forme d'onde" parmi plusieurs possibilités. Généralement sinus, triangle, carrée ("square"), dents de scie ("sawtooth" ou "saw" in english) noize, rectangle ( un rectangle est un carré déformé grâce au paramètre PWM ou Pulse Width Modulation). Dans certains synthés, souvent numériques ( allez lire mon article "analogique ou numérique" dans lequel cette question sera abordée), on retrouve d'autres formes d'ondes plus spécifiques ou complexes, généralement sous forme d'échantillons, sur les quelles je ne m'attarderai pas ici.

Voici les représentations graphiques des différents formes d'ondes de base:


On n'a pas choisi ces formes d'ondes au hasard. Au début, la synthèse visait à reproduire avec une machine des sons les plus naturels possibles: des sons de piano, d'orgue, de violon.. pour copier la nature, on l'a donc observée et on s'en est inspiré.
Le sinus, ou onde sinusoïdale, représente la vibration "parfaite", "pure" dans la nature. C'est  de cette manière que va osciller un pendule, c'est à dire une masse au bout d'une tige, ou plus simplement un caillou au bout d'une ficelle. D'après le schéma, on voit le sinus monter progressivement, puis se mettre à redescendre de manière fluide, sans s'arrêter brusquement. C'est l'onde de base, générée par l'objet vibrant le plus simple qui soit. Si vous accrochez un petit objet au bout d'une ficelle, faites le balancer et vous verrez que plus la ficelle est courte, plus ça va vite. pour une ficelle de 50cm, vous aurez peut être un balancement par seconde (soit 1 Hz), et en raccourcissant à 25cm, ça balance 2 fois plus vite (2Hz). Si vous pouviez raccourcir encore et encore la ficelle jusqu'à arriver à plus de 20 oscillations par secondes, vous commenceriez à entendre un son sinusoïdal pur. Un son tellement pur qu'il est généralement inintéressant d'utiliser un oscillateur sinus tout seul! j'y reviendrai plus tard.

Les autres formes d'onde comme le triangle (tri), carré (square) et dents de scie (saw), également inspirées de phénomènes ondulatoires naturels, sont en fait composés de plusieurs sinus différents et additionnés. Les cordes vibrantes d'un piano, frappées par un petit marteau carré, donnent naissance à des ondes sonores qui ont justement une forme... carrée! (à peu près..). Les cordes de violon, excitées par l'archet, qui de comporte comme une microscopique scie ( le crin de cheval utilisé pour fabriquer l'archet et qui frotte les cordes, vu au microscope, ressemble à une très-très longue pomme de pin: dans un sens, ça glisse, dans l'autre sens, ça accroche une écaille après l'autre..) reviennent brusquement à leur situation stable et centrale après avoir été progressivement étirées par chaque "dent" de l'archet. On retrouve donc une oscillation en dents de scie, comme la forme d'onde du schéma ci-dessus. La corde pincée de la guitare ou du clavecin présentent quant à elles une oscillation proche du "triangle".  Et voilà d’où sortent nos fameuses formes d'ondes!

 Je pense que tout ceci est important, pas seulement parce que c'est intéressant de connaître un peu l'histoire de la synthèse, mais surtout parce que maintenant vous saurez que pour créer un son type "piano" avec votre synthé, il vaut mieux partir d'une onde carrée!

Pour finir avec la présentation des formes d'onde ( ou waveforms, dans le domaine musical il vaut mieux s'habituer à utiliser des termes anglais), il se trouve que toutes les waveforms de l'univers ( oui oui, toutes!) sont une combinaison, une addition de différentes oscillations sinusoïdales pures ( sin) chacune à différentes fréquences et intensités. Ce principe d'addition et de superposition permet donc, inversement, de recréer tous les sons de la nature, même les plus complexes, grâce à la superpositions de plusieurs sinus différents. En théorie! La réalité n'est bien entendu pas aussi simple, car le caractère d'un son naturel repose sur tellement de paramètres: nature du corps vibrant (bois, métal..), type d'excitation (percussion, frottement), nature et géométrie du corps de résonance ( guitare en bouleau, en acajou, caisse profonde ou pas, plusieurs essences de bois différentes..), que chaque facteur influence la vibration et donne au son un caractère particulier.




J'en arrive à aborder une notion un peu compliquée à première vue, la transformée de Fourier. Ne vous effrayez pas, en fait c'est tout simple dans le principe! Ce monsieur Fourier était scientifique et a développé une formule capable d'analyser et de décomposer un signal oscillatoire quelconque ( une onde sonore) en une somme se signaux purs ( ondes sinusoïdales ). Je vous en parle ici car cela vous permettra de mieux comprendre la partie suivante de cet article, consacrée aux filtres de synthés, mais également tout ce qui concerne l'égalisation dans le mixage par exemple.

Dans ce graphe, à gauche on voit d'abord deux ondes pures de fréquences différentes ( cos t et cos 2t). Ne faites pas attention aux formules mathématiques si ça vous gène, vous pourrez comprendre sans. (Bien entendu, je vous encourage quand même à étayer vos connaissances scientifiques et à vous renseigner si cela vous intéresse!!). En bas, on voit la somme des deux premières ondes.

A droite, on retrouve les représentations des fréquences correspondantes représentées dans le spectre: c'est comme l'égaliseur graphique de votre mini-chaine cd ( ah, non, zut, ça c'était dans les années 90... bon alors on va dire comme le truc qui bouge dans Winamp quand vous lisez un MP3..). ici, les fréquences sont graduées de 0 à 3 : en dessous de 1 c'est "grave", au dessus de 2 c'est "aigu", entre les 2 c'est "médium"..


Pour représenter la première onde pure, on a un pic à la graduation 1, d'une certaine hauteur: cela indique la présence d'une oscillation à la fréquence 1, d'une amplitude (=volume sonore) proportionnelle à la hauteur du pic. On va faire comme si les graphes de droite étaient gradués en Hz... on a donc ici une onde de fréquence 1hz

Pour la deuxième onde, qui a la même amplitude, mais pas la même fréquence ( elle vibre 2 fois plus vite, elle est 2 fois plus aiguë), on retrouve également un pic, qui a la même hauteur mais qui est placée à la graduation 2 Hz ( entre parenthèse cette onde ayant une fréquence double est "l'octave" de la 1ère)

La troisième ligne représente l'addition des deux ondes précédentes, on se retrouve avec un signal plus complexe à gauche, et à droite on observe les deux pics correspondants aux deux ondes pures constituant le signal.

Un signal sonore enregistré dans la nature, comme indiqué plus haut, est décomposable en une somme de différentes ondes pures. On retrouvera alors, si on lui applique la transformée de Fourier, une représentation graphique d'un spectre beaucoup plus fourni ( plus que 2 pics, puisque le signal sera composé certainement de plus de 2 sinus additionnés!)


Sur ce graphe on voit comment on approche d'une onde carrée en additionnant de plus en plus de sinus aux fréquences et amplitudes adéquates :



 C'est ce principe qui est utilisé dans les analyseurs graphiques des logiciels:

 Dans ce signal, on observe un "trou" en dessous de 100 Hz, ce qui signifie qu'il y a peu de basses.

Pour en revenir à nos moutons, c'est à dire les synthés et leurs oscillateurs, ce qu'il faut retenir c'est simplement qu'on pourra chercher à reproduire ( ou à s'en rapprocher le plus possible) un timbre de son particulier en additionnant plusieurs ondes de base, mais inversement, chaque son enregistré pourra être décomposé en ondes sinusoïdales pures.

Par exemple, l'onde "dents de scie" ou saw est la somme d'un sinus de base ( c'est la "fondamentale", ou la fréquence principale de ce son) et d'un 2ème sinus plus aigu ( l'octave, ou fréquence double) mais moins puissant, et encore un 3ème sinus de fréquence double (soit 4 fois  la fréquence fondamentale) et ainsi de suite .. jusqu'à l'infini..! (la théorie a pour habitude de ne pas se poser de limites.. ;) )

Je n'oublie pas de préciser que lorsque votre synthé propose 2 osc. ou plus, il est possible de les "désaccorder" pour grossir le son. Soit  les 2 sont à la même hauteur (même octave) et on les désaccorde très légèrement avec une commande généralement appelée "Tune" ou "Detune", soit ils sont carément à des hauteurs différentes (le plus souvent 1 ou 2 octaves de différence, ou parfois quinte).


Les filtres


C'est le "2ème étage" du synthé.

Le filtre, dans un synthé, c'est certainement ce que triturent le plus les débutants en synthèse, parce qu'il a un impact direct et important sur le timbre du son. Il existe plusieurs types de filtres: passe-haut, basse-bas, passe-bande, coupe-bande, plateau... et ils ont aussi des noms en anglais: respectivement  hi-pass, low-pass, band-pass, notch filter, shelf... ( on peut aussi les nommer en fonction de ce qu'ils coupent et non pas de ce qu'ils laissent passer: le lo pass est aussi un hi-cut et le hi pass est un low-cut! )

Dans un synthé, on retrouve toujours (ou presque!) un filtre passe bas (low pass). Ce filtre va permettre d'atténuer certaines fréquences (les ondes pures sinusoïdales vues plus haut) composant l'onde choisie pour l'oscillateur.

Supposons que nous ayons choisi un signal saw sortant de l'oscillateur (on considère un seul oscillateur pour le moment). On a vu que le signal saw est la somme de nombreuses ondes sinusoïdale: la fondamentale (fréquence de base), plus toutes les fréquences multiples paires ( X2 , X4, X6...) jusqu'à 20000 Hz. ( théoriquement on va jusqu'à l'infini, comme je le disais plus haut, mais comme de toute façon au dessus de 20000 on n'entend plus rien...)

Ce graphe n'est pas exactement la représentation d'un signal saw décomposé, mais permettra de comprendre l'action des filtres.


Comme son nom l'indique, un filtre va "couper" des fréquences ( coupe-bas, coupe-haut..) c'est à dire laisser passer les autres ( passe-haut, passe-bas...). Si on applique au signal représenté sur ce graphe un filtre passe-bas à 4500 Hz, par exemple, on va atténuer tout ce qu'il y a "au dessus" (c'est aussi un coupe-haut), c'est à dire réduire les ondes pures de fréquences 5000, 6000, 7000 Hz... et les pics correspondants seront plus petits. On ne peut pas dire que le son est plus grave, car la fréquence fondamentale (ici 1000 Hz) ne change pas. mais il y aura moins d' "harmoniques" aiguës (tiens, c'est vrai.. je n'avais pas encore utilisé ce mot, harmonique. On dit que chaque fréquence pure composant une onde est une de ses "harmoniques", la fréquence de base la plus grave étant appelée "fondamentale").  La conséquence de ce filtre passe-bas sera l’obtention d'un timbre plus étouffé, sombre, sourd, mate, chaleureux.. (les termes sont nombreux pour essayer de décrire un son avec des mots, ce qui est presque aussi difficile que de décrire une couleur..)

Si on applique le même filtre à 2500 Hz, on va réduire les ondes pures de fréquences 3000, 4000, 5000, 6000, 7000 Hz... et ne laisser passer que la fondamentale (1000) et la 1ère harmonique (2000), pour obtenir un son encore plus étouffé.

Mais le filtre passe-bas n'est pas aussi drastique: il a en réalité un "pente de coupure" exprimée en dB/oct (décibel par octave). Vous noterez donc que plus haut j'ai indiqué que le filtre atténue les fréquences au dessus de la fréquence de coupure( j'ai dit "atténue" et pas "coupe" ou "élimine"). On trouve des pentes de coupure en général de 12 ou 24 dB/oct. (voir 48 pour des filtres de studio qui servent à couper les basses sur chaque piste au mixage afin d’éviter l'impression de crade et la ronflette dans les basses, j'y reviendrais dans mon article sur les techniques de mixage)

Un filtre avec une pente de coupure élevée va atténuer de manière brutale les harmoniques au dessus de la coupure, pour un effet marqué. une pente plus douce laissera quand même passer une partie plus importante des harmoniques et aura un effet moins prononcé.

Un filtre passe-haut aura un effet inverse: il atténue toutes les harmoniques inférieures à la fréquence de coupure. Un coupe-bande (notch) atténue les harmoniques autour d'une fréquence choisie, un passe bande au contraire atténue les harmoniques éloignées de la fréquence de coupure .



Sur votre synthé préféré, vous trouverez donc certainement ce filtre passe-bas, parfois commutable entre plusieurs modes ( -12 ou -24 dB/oct), voir même commutable en filtre coupe-bas, notch... La présence de deux filtres, comme c'est le cas du Juno 60 Roland (un hi cut, normal, et en bonus un low cut permettant de couper les graves et ainsi d'obtenir des sonorités plus brillantes et aériennes ) est également possible.

Il n'est pas compliqué de retrouver ce filtre sur votre synth, il est général indiqué "filter". Les potards correspondants prendront divers noms, pour décrire des fonctions toujours identiques:
le "cutoff" ou fréquence de coupure ( aussi appelé "freq")
la "résonance" (indiquée "res" ou "Q" qui signifie "quality")

La résonance est une augmentation des fréquences proches de la coupure. En effet, prenez un son brillant, métallique, riche en harmoniques aiguës. Justement, c'est là le problème: ce son vous plait, vous voulez vous en servir pour une compo, mais il s'avère trop brillant, agressif par rapport aux autres instruments ou simplement par rapport à ce que vous aimeriez entendre. Coupez (filtrez) au dessus de 1000 Hz par exemple. Zut, il est trop sourd et étouffé maintenant. En montant la résonance, vous accentuez les harmoniques autour de cette fréquence de coupure, et sans faire ressortir les aigus indésirables, vous pouvez compenser leur absence en les remplaçant par des fréquences que vous gardez. Cela permet de rétablir un peu l'équilibre spectral du son, il n'y a plus d'harmoniques très aiguës mais leur manque est masqué par la présence plus importante d'harmoniques "médium", afin d'éviter que les graves ne se retrouvent seules et que le son paraisse trop sombre.

En montant la résonance plus fort (en général le potard indique alors plus que "12 heures", c'est à dire la position de l'aiguille d'une horloge à midi) (donc le potard est à plus que mi-course) on arrive à un sifflement, les fréquences proches du cutoff (coupure) étant tellement amplifiées qu'elles devient trop présentes. On observe même parfois une "self oscillation" avec la résonance à donf, et le filtre siffle tout seul.. bref, je vais pas m'éterniser là dessus, c'est pas hyper important.


L'amplification.

L'étage suivant se nomme "Amp" et représente l'étage d'amplification, qui permet bien entendu d'ajuster le volume. Mais pas seulement. Il peut être contrôlé par les enveloppes ADSR ou les LFO, mais nous y reviendrons plus loin.

Les enveloppes ADSR

Ah! c'est là que ça devient vraiment intéressant! Le principe de l'enveloppe n'est pas beaucoup plus compliqué que le reste, mais c'est vraiment un concept qui reste flou pour les débutants, et parfois même pour certains après plusieurs années de pratique de la synthèse ( bon, on dira plutôt quelques années de compo de musique electro).

L'enveloppe, rien à voir avec la poste, pas la peine d'aller demander conseil à votre facteur! Il faut juste voir ça comme une évolution du son dans le temps (en général, le filtre ou le volume sont modifiés progressivement à chaque fois qu'on joue une note). L'enveloppe est souvent notée EG pour Enveloppe Generator.

Exemple: dites un "OOOOO" long à voix haute (plusieurs secondes).(allez-y, n'ayez pas honte... vous n'êtes pas seul? c'est pas grave..) Le son est stable. Refaites le même "OOOO" mais en le faisant lentement évoluer vers un "AAAA"... ça donne "OOOOAAAA". Recommencez et essayez de faire évoluer le son à différentes vitesses: "OOOOAAAA" puis "OOAA" et enfin "OA".

Vous remarquerez que le son gagne en brillance, c'est à dire gagne des harmoniques aiguës, en passant du O au A. C'est comme si vous aviez un filtre (votre bouche) qui atténue beaucoup les aigus au début du OOO et de moins en moins jusqu'au AAA bien ouvert. Donc avec un synthé, on obtiendra le même type d'évolution dans le son en faisant "monter" un filtre passe-bas depuis une fréquence de coupure grave ( peut-être environ 400 Hz) jusqu'à une fréq plus aiguë (4000), pour laisse passer plus d'harmoniques. ( recommencez.. et observez qu'entre le OOO et le AAA, vos cordes vocales qui font office d'oscillateur n'ont pas changé de manière de vibrer et émettent toujours la même "forme d'onde"... allez y, dites "OOOOAAA"  encore !!)

Maintenant, chantez votre mélodie préférée en prononçant chaque note avec les paroles "OA"..
C'est comme si vous jouiez cette mélodie sur un synthé avec une enveloppe qui contrôle l'ouverture du filtre (quand le filtre passe-bas coupe de plus en plus on dit qu'il se ferme, quand le cutoff remonte on dit qu'il s'ouvre.. comme la bouche! :o ). En effet, à chaque note jouée, le filtre commence en position fermée et le cutoff remonte automatiquement à une certaine vitesse, pour laisser chaque note "s'ouvrir" progressivement.

On a vu que l'enveloppe s'appelle ADSR. Cela ne signifie évidemment pas Auberge Du Saoul Repenti, ni même Avec Du Son Rough, mais bien Attack, Decay, Sustain, Release, que l'on peut traduire par Attaque (sans blague?), Déclin (ou chute), Tenue, Relâchement.

On représente l'enveloppe ADSR:




Le passage du OOO au AAA lors du petit exercice pratique précédent correspond uniquement à la phase "Attack". On voit sur le schéma qu'à chaque fois qu'une touche est jouée (key pressed), l'enveloppe grandit progressivement de 0 jusqu'au max.

Si après avoir enchainé un OOO et un AAA on revient progressivement sur OOO, ça donne OOOAAAOOO. Après avoir ouvert notre filtre, on le referme progressivement tout en maintenant la note. On rajoute alors après la partie "Attack" une phase de "Decay", ou chute: la fréquence de coupure (cutoff) redescend après être montée. Vous pouvez vous entrainer de nouveau à chanter votre mélodie préférée en prononçant OAO sur chaque note..

En gros, sur le synthé, c'est comme si à chaque note jouée, le bouton de cutoff se mettait tout seul à bouger, pour d'abord monter puis ensuite redescendre et revenir à la position de départ automatiquement.

Après les phases Attack et Release, il y a le Sustain. Le fonctionnement de ce paramètre est un peu différent.
Les potards d'Attack et de Release permettent de régler des DURÉES, alors que le Sustain règle une VALEUR à laquelle le filtre va rester après être redescendu durant la phase du Decay. C'est comme si après avoir prononcé le OOAA, on continue  et on revient vers un OO, mais on s'arrête entre les deux ( entre un son AA et un son OO, c'est à dire qu'on ne revient pas complètement sur le son OO de départ). Le sustain est donc la valeur sur laquelle va rester bloquée le filtre après l' Attack et le Decay, tant qu'on garde la touche du clavier (ou le pad du contrôleur midi) enfoncée. Si on garde longtemps la note, le son se stabilise donc avec le cutoff du filtre sur cette valeur.

Et enfin la phase de Release. Lorsque finalement on relâche la note, le son pourrait s'arrêter immédiatement... mais ça ne sonne pas très "naturel", un son acoustique ayant toujours une "fin", une "traîne" sonore qui s’éteint progressivement. Nos oreilles étant habituées à ce phénomène, un son qui s'éteint brusquement paraît bizarre. Ce n'est pas forcément choquant au moment où on est en train de tripoter son synthé pour fabriquer un son, mais dans un mixage,c'est assez choquant, essayez de mélanger une basse ou une mélodie jouées sur un synthé avec Release à 0: le son paraîtra saccadé, le son en question sera incapable de remplir correctement la place qui lui est réservée dans le mix. Laisser une petite traîne permet au son de s'éteindre progressivement, de faire se "rejoindre" les notes jouées successivement.


Voilà pour le principe de l'ADSR. Cette enveloppe peut être assignée à différents paramètres d'un synthé. Le plus souvent, au Cutoff (filtre) et au volume (Amp), mais également au Pitch (oscillateur).

Lorsqu'elle agit sur le cutoff, le filtre monte (attack), puis redescend (decay) jusqu'à une valeur intermédiaire (sustain) et dès qu'on relâche la note, redescend complètement (release) jusqu'à la valeur initiale.

Pour le volume, c'est pareil. Attack: le son devient progressivement plus fort. Decay: le volume redescend progressivement jusqu'à la valeur Sustain. Release: le son diminue.

Pour le pitch, qui est la hauteur du signal généré par l'oscillateur, lui appliquer une enveloppe ADSR va permettre d'obtenir des sons spéciaux comme des lazers, blips et autres percussions.

Dernière détail pour l'ADSR: on trouvera sur chaque synthé un contrôle servant à "doser" l'effet de l'enveloppe sur le paramètre choisi(volume ou filtre ou pitch). Ce contrôle s'appelle en général EG INT (Enveloppe-Generator Intensity) ou CONTOUR, et il peut y en avoir un pour le filtre, un autre pour le volume.. Si on règle le potard Cutoff sur la valeur minimale (zéro), l'enveloppe part de zéro et monte jusqu'à la valeur max. définie par EG INT. Donc si EG INT a une valeur petite, l'enveloppe n'a pas beaucoup d'effet et le filtre monte et redescend seulement un petit peu. Si on monte l'EG INT presque à donf, le filtre va monter beaucoup plus haut avant de redescendre à sa valeur initiale zéro. Lorsqu'on augmente la valeur du Cutoff, le filtre ne part plus de zéro mais de cette valeur, avant de monter puis descendre et revenir sur cette même valeur de départ. Vous l'aurez compris, l'enveloppe va s' additionner à la valeur du Cutoff réglée à l'étage du filtre. Ce qui signifie que si le filtre est déjà ouvert à fond (cutoff à 100%), l’ADSR n'aura pas d'effet, ne pouvant pas faire augmenter encore le cutoff.

Sauf que dans certains cas (certains synthés), on a la possibilité d'inverser l'action de l'EG. Ce qui veut dire que tout marche à l'envers: l'Attack est alors une phase de descente (à partir de la valeur initiale réglée sur le cutoff du filtre



Sur ce panneau de contrôle du Korg MS20, on voit en haut à gauche les 2 sections oscillateurs (Voltage Controlled Oscillator: les oscillateurs sont souvent appelés VCO, parfois aussi simplement Osc). Pour chacun, en haut on sélectionne la forme d'onde (saw, square, rectangle et on peut aussi sélectionnerNOIZE pour le VCO1 et RING MODULATOR, qui produit un son métallique et criard, pour le VCO2)

Au milieu, les 2 filtres (ici il y en a 2): un low-pass et un hi-pass, avec les réglages de Cutoff et de Résonance (appelée ici PEAK). en dessous de chacun, on trouve un contrôle EG2 (tout en bas) dans les sections "Cutoff Frequency Modulation" (modulation de la fréquence du cutoff). En augmentant la valeur EG2, on fait agir l'enveloppe sur le Cutoff comme nous l'avons vu précédemment. A droite, on trouve les deux EG disponibles: EG1 et limitée à 2 controles (Attack et Release) et s'applique au pitch (hauteur) pour créer des sons de percussions style tomtom, lazer et autres blips. EG2 quant à lui est plus complet (ADSR) et s'applique au volume (amp) et l'intensité (amount) n'est pas réglable, elle est fixe (à fond). Par contre, on peut doser la modulation des 2 filtres par EG2 avec les potards "Cutoff freq modulation EG2" sur chacun des filtres comme je viens de le dire.

Sur ce Minibrute Arturia, or voit également deux EG qui s'appellent "Filter Envelope" et "Amplification Envelope", on ne peut pas non plus doser l'Amp Envelope, mais on retrouve dans la section "Filter" un contrôle "Env Amt" (Envelope Amount) permettant de doser l'action de l'enveloppe de filtre.


Voilà pour l'enveloppe ADSR.



Pour en finir avec les principales fonctionnalités d'un synthé, il nous reste à voir le LFO, ce qui signifie "Low Frequency Oscillator". Pour le LFO, on sélectionne une forme d'onde (sinus, square, saw..) et une vitesse ou fréquence ( en général nommée RATE). Comme les VCO ou oscillateurs classiques dont je vous ai parlé plus haut, le LFO est un oscillateur qui va générer un signal sinus, carré, triangle, saw... mais pas à des fréquences assez élevées pour donner un son.. il sert à moduler un autre paramètre, tout comme l'enveloppe ADSR.

Je m'explique. Pensez à un son de sirène, de police ou pompier. Il y a 2 types de sirènes. Soit, dans le 1er cas, le son devient progressivement plus aigu puis redevient grave progressivement ( sirènes de police U.S. ou sirènes des villes françaises qui sonne en général tous les 1ers mercredis du mois à midi pour test). Cela revient à appliquer un LFO sinusoïdal au pitch d'une note fixe (rappelez vous, le sinus monte puis descend de manière fluide, sans coupure brusque). La sirène de pompier, quant à elle, varie entre 2 notes fixes (pin-pon-pin-pon). Pour la reproduire, on applique donc un LFO carré (Square) au pitch d'une note. La hauteur du son varie donc alternativement entre les 2 valeurs. L'écart entre les 2 notes (pin-pon) ou l'amplitude de modulation (police U.S) est ajustée grâce au contrôle "LFO Amount" au niveau de la section OSC. Pour cette utilisation, la fréquence (vitesse) du LFO aura des valeurs faibles, comprises entre 0,1 et 3 HZ environ

C'est le cas le plus flagrant d'utilisation d'un LFO, mais si il a été intégré aux premiers synthétiseurs, ce n'était certainement pas pour faire pin pon. Il sert également à deux autres fonctions principales: le vibrato et le "slow mod" (modulation lente).

Le vibrato est une variation très légère de la hauteur du son (donc OSC Amount beaucoup plus faible que pour les sirènes), on fait parfois aussi légèrement varier le cutoff de la même manière (Filter Amount). Cela ressemble au vibrato dons certains chanteurs abusent (dans l'opéra, je veux bien, mais écoutez Julien Clerc et vous comprendrez ce que je veux dire). Dans ce cas, la fréquence du LFO est plus "rapide": entre 1 et 10 Hz environ. Il faut aussi savoir que souvent, on va ajuster l'intensité du LFO (appelé également MOD comme Modulation) avec la 2ème molette à gauche du clavier, qui lorsqu'elle est présente s'appelle justement "MOD"( à côté de la molette Pitch) (parfois on trouve un joystick, qui contrôle alors le Pitch de gauche à droite et la Modulation vers le haut). L'effet vibrato est pas mal utilisé pour les sons de clavier funky, l'organiste monte alors la molette de MOD uniquement sur des accords tenus longtemps, pour donner cet effet vibrato caractéristique.


Le Slow Mod   est je pense l'utilisation la plus courante d'un LFO, et dans ce cas on utilise un sinus pour le LFO. Cette pratique permet de rendre le son moins "monotone" et plus naturel. Il va évoluer lentement et très légèrement. Le LFO s'applique alors au cutoff (légèrement) et éventuellement au pitch ( tres tres légèrement, mais c'est plus délicat, contentez vous de moduler le Cutoff au début!) (si vous voulez faire varier le timbre de l'OSC lentement, plutôt que le pitch on peut parfois appliquer le LFO au PW =Pulse Width grâce au contrôle PWM = Pulse Width Modulation, le signal émis par l'OSC passe alors progressivement d'un signal carré à rectangle, cette fonction étant accessible uniquement si vous avez sélectionné un Square (carré) pour votre forme d'onde).

En effet, prenez un musicien acoustique quelconque (pianiste, guitariste, trompettiste, triangliste...) et demandez lui de jouer une phrase en boucle comme le ferait votre synthé. Jamais vous n'obtiendrez exactement deux fois la même phrase. Il y aura forcément toujours une note un peu plus courte, un autre un peu moins forte, et cela pourrait paraître être un défaut, mais au contraire cela rend le jeu naturel. Par contre, un synthé relié à un séquenceur midi (hardware ou logiciel) pourrait vous rejouer 25000 fois la même phrase, exactement pareil à chaque fois. Et ça, l'oreille va le trouver ennuyeux, monotone, artificiel. La solution est donc de faire varier lentement le cutoff autour de sa valeur de base (réglée avec le potard Cutoff). Le LFO le fait osciller un tout petit peu (LFO avec onde sinus, Amount faible), très lentement (LFO RATE lent).


Enfin, le LFO sert également à créer de grosses basses style dubstep, et comme c'est à la mode, j'en parle rapidement. C'est un peu le même principe, mais poussé à l’extrême: le cutoff est fortement modulé par le LFO sinusoïdal, à une fréquence correspondant à 2 ou 3 oscillations par temps (4 à 6Hz pour 120 bpm).

Je pense encore à 2 autres possibilités offertes par le LFO, et après je m'arrête..

Appliquez un LFO "square" très rapide (rate proche du max) au pitch et vous obtenez une variation de la hauteur de la note tellement rapide qu'elle ne s'entend plus comme modulation lente, mais produit un effet métallique et rajoute des harmoniques. On obtient des sons type "synthèse FM", et un "grain" (une couleur sonore) inaccessible autrement. (ceci n'est pas possible sur tous les synthés).

Certains LFO proposent en plus des formes d'ondes traditionnelles, un "Sample & Hold " (noté S&H). Ce mode permet au LFO de fournir une valeur aléatoire différente pour chaque note successive. A très faible dose (amount), on peut l'utiliser comme Slow Mod, ou sinon avec une influence plus importante sur le cutoff (voir même le pitch) on obtient des effets plus spéciaux.


Voilà pour ce petit tutoriel " comment ça marche un synthétiseur ?", j'espère que vous avez appris quelque chose, ou au moins que vous avez trouvé ça intéressant. J'ai essayé de le rendre le plus accessible possible, sans rester au ras des pâquerettes, et vous donner le maximum d'infos sans trop vous embrouiller la cervelle! Si vous n'avez pas tout compris, ce n'est pas grave, essayez de triturer votre synthé préféré pour obtenir les différents sons présentés et digérer un peu toutes ces infos. Et revenez lire cet article après quelques semaines, je suis sûr qu'alors tout sera beaucoup plus clair.

Je vous encourage à poursuivre votre lecture avec mon article "quelques tips pour programmer un synthé", dans lequel je vous présenterai plus précisément la manière de créer tel ou tel type de son (basse, piano, violon, cuivres, orgues). Et même si vous voulez faire de l'electro ou de la hardtech, je pense que ça vous aidera beaucoup.

A bientôt.

Matt.
























3 commentaires:

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  2. Merci pour cet article. Il est concis et donne envie de triturer des potards. La section "filtre" reste la plus dure à appréhender en ce qui me concerne. Mais ça m'a replongé quelques années en arrière et ça fait du bien !

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  3. Excellent article ! Ayant déjà beaucoup fait "joujou" sur mes 1500 plug-ins, j'ai facilement comprit ce tuto.
    A présent, j'aimerais connaitre les propriétés électroniques de tout ça. Je veux dire, qu'est ce qui, électroniquement, fait varier le cutoff ? Idem pour les filtres etc.

    Connaissez-vous un site, rédigé de manière très pédagogique, où je pourrais trouver mon bonheur ?

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