Jenfi Home-Studio

 

Les synthetiseurs

Pourquoi un synthé plutôt qu'un autre ?

Bien évidemment, il est impossible de déclarer que tel ou tel synthé est meilleur que l'autre. D'une part, parce que le son, c'est comme tout le reste, une question de goût et d'autre part, parce que c'est à vous de vous faire une idée en allant essayer les machines.

Suivez votre intuition… Bonne musique.

Mes synthés

Dans le tableau ci-dessous, vous trouverez la classification du mode de synthèse de mes instruments. Cette liste est classée par fournisseur et modèle. Chaque instrument à sa propre "couleur" qui est reconnaissable avec un peu d'habitude.

MacTalk En 2005, j'ai fait le ménage de printemps : je me suis séparé de certains modules: le Korg M1R-ex, les Roland D-110, R-8M, U-110, S-330, M-VS1 et le Yamaha TX81Z. Dans le même temps, j'ai acquis le Roland JV-880, JV-1080, et le Yamaha FS1R. En 2007, j'ai acheté une BAR Alesis SR-16 ainsi que d'un MR-Rack Ensoniq qui est venu remplacer le Yamaha TG55. Fin 2008, j'ai (avantageusement) remplacé le Roland JV-880 par un expandeur E-Mu Audity 2000. Au printemps 2010, j'ai ajouté la palette sonore d'un QSR Alesis à mon arsenal. J'ai complété ma panoplie par un Ensoniq VFX en 2012, puis un Kawai K5000R en 2013. Fin 2014 j'ai revendu les BAR Alesis SR-16 et Boss DR-670 pour les remplacer par un Roland R-8M que j'ai racheté.

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ConstructeurInstrumentAppellation
synthèse
Lecture
échantillons
Soustractive
(filtre)
AdditiveFMFSTables
d'ondes
VectorielleMorphing
AlesisQSRDigitized Acoustic
and Electronic Sample
      
E-MuAudity 2000Digital
Rhythmic
Modular
Synthesizer
     
EnsoniqMR-Rack2nd-generation
Transwaves
and digital
resynthesis
technologies
   
  
EnsoniqVFXDynamic Component Synthesis
Transwaves
   
  
KawaiK5000RAdvanced Additive Synthesizer
     
KorgWavestation SRAdvanced Vector
synthesis
Wave Sequencing
   
 
OberheimMATRIX-6Analog synthesis 
 
    
RolandJV-1080Sampled Waveforms
RS-PCM
      
RolandR-8MSampled Waveforms
RS-PCM
      
YamahaFS1RFormant Shaping
FM Synthesis
 
   

(Tableau mis à jour le 12/04/2013)

J'ai essayé de composer un "set" de synthétiseurs complémentaires. Et cela m'a prit beaucoup d'années. j'ai maintenant des palettes sonores très diversifiées. Certains synthétiseurs ont une signature sonore très typée et reconnaissable entre tous. Mais cela ne me dérange pas, au contraire…


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La synthèse sonore

Sur la "toile", vous trouverez en long, en large, et en travers des explications très fournies sur la synthèse sonore. Voici tout de même un grand résumé.

  1. Principe
  2. Bref rappel historique
  3. Les différentes formes de synthèses
    1. La synthèse soustractive
    2. La synthèse additive
    3. La synthèse FM
    4. La distorsion de phase
    5. La table d'ondes
    6. La synthèse vectorielle
    7. La matrice de modulation
    8. La synthèse mixte
    9. La synthèse hybride
    10. Le Waveshaping
    11. La synthèse granulaire
    12. Le morphing
    13. La synthèse à formants
    14. La synthèse L.A. Roland
    15. Lecture d'échantillon Sample Player
    16. L'échantillonnage (Sampling)
    17. Modélisation physique virtuelle
    18. Modélisation analogique virtuelle
    19. Synthétiseurs logiciels ou synthés virtuels
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Les textes ci-dessous sont une compilation d'articles parus dans la presse spécialisée ou sur Internet sous la plume ou la souris de Christian BRAUT, Alain CHAMPAGNE, Eric CHAUTRAND, L.L. DE MARS, Thierry DEMOUGIN, Alain ETCHART, Michel GEISS, Ludovic GOMBERT, Eric INGLEBERT, David KORN, Alain MANGENOT, Félix MARCIANO, Ramon MERCADER. Si j'ai oublié une personne, qu'elle se manifeste et je l'ajouterai ici.

Principe

La synthèse sonore est un ensemble de techniques permettant la génération de signaux sonores. Au niveau musical, elle permet de créer de nouveaux objets sonores. Dans ce contexte, le but n’est pas de reproduire des sons existants mais plutôt d’en inventer de nouveaux. Les premiers synthétiseurs combinaient rarement plus d’un type de synthèse sonore : la synthèse soustractive pour le JUPITER 8, la FM, pour le DX7, etc. Actuellement, une grande majorité des synthèses sonores est accessible via des logiciels appelés synthétiseurs modulaires. Ces logiciels permettent de combiner librement différents types de synthèse : additive, soustractive, FM, tables d'ondes, granulaire, lecture d'échantillons, etc. Les plus utilisés sont : Max/MSP, Pure Data, Synthedit, Reaktor, Absynth Csound,SynthMaker

crayon En savoir plus sur les techniques des synthétiseurs musicaux (© 1997, Université de Pau et des Pays de l'Adour)

La synthèse et l'ordinateur

Le synthétiseur RCA Mark I, ou MkI, est mis au point en 1955 par Harry F.Olsen et Herbert Belar au centre de musique électronique de Columbia-Princeton (Centre universitaire créé sous l'impulsion des compositeurs Otto Luening and Vladimir Ussachevsky). Cet appareil peut être considéré comme le premier véritable synthétiseur. C'est un instrument de studio programmable par l'intermédiaire de deux claviers alpha-numériques et de bandes perforées ("piano roll") comme celles des pianos mécaniques. Il possède plusieurs oscillateurs produisant des formes d'ondes contenant tous les harmoniques possibles. Il comprend des oscillateurs, des filtres, des mixeurs, des générateurs de bruit et peut même modifier des sons extérieurs. Il est composé de 1700 tubes, mesure 6 mètres de long et 2 mètres de haut. Il ne sera construit qu'un seul exemplaire de cette machine. Son successeur sera le Mark II en 1959, mis au point par les mêmes personnes.

Un extrait de "Music for Synthesizer" par Milton Babbit sur RCA Mk I.

L'ordinateur et la musique synthétique moderne sont étroitement liés. Aux laboratoires Bell en 1957, Max V. Mathews met au point les premiers générateurs synthétiques de sons à l'aide d'un ordinateur et du programme qu'il a écrit et appelé "Music I". Music I a été suivi par Music II jusqu'à Music V écrit en FORTRAN sur un IBM 360, puis GROOVE (Generated Real-time Output Operations on Voltage-controlled Equipment) en 1970 sur Honeywell DDP. Tous ces programmes ont été impliqués dans la composition et l'exécution de la musique sur et avec des ordinateurs. Ces programmes ont été influents dans le développement de la musique par ordinateur. Par son travail de pionnier, Mathews a été appelé "father of computer music" (le père de la M.A.O), et plus récemment "the great grandfather of techno" (le grand-père de la Techno).

Un autre système intéressant était MUSYS III (de 1962 à 1979 !), développé par Peter Zinovieff (EMS). Le système utilisait deux ordinateurs DEC PDP-8 commandant une banque de 252 oscillateurs, 64 filtres passe-bandes, 12 filtres réglables, un générateur de bruit blanc, un générateur de percussion, 9 amplificateurs à commande numérique, générateur d'enveloppes, plus une rangée entière d'équipement destiné à contrôler manuellement le son (timbre), comme des modulateurs en anneau, des filtres, et des unités de reverb. L'information pourrait être entrée par l'intermédiaire d'un clavier normal type piano, du clavier de l'ordinateur, ou d'une console spéciale avec un "spinwheel" qui pourrait être employé pour manoeuvrer la position du séquenceur.

La synthèse soustractive

Le principe de la synthèse soustractive consiste à filtrer des signaux riches en harmoniques. Simple à mettre en oeuvre et économique, la synthèse soustractive s'est naturellement imposée sur les premiers synthétiseurs, dès les années soixantes. La synthèse soustractive peut prendre une autre source que le classique oscillateur délivrant des formes d'ondes périodiques simples, que celui-ci soit analogique ou numérique. A partir de la fin des années quatre-vingts, nombre de synthétiseurs soustractifs ont utilisé des échantillons numériques comme source de synthèse. Il peut s'agir d'échantillons d'instruments acoustiques ou électriques, pris séparément (piano, basse, orgue...) ou enregistrés ensembles (section de cuivres, de cordes...), mais également de voix ou de bruits divers. L'efficacité d'un filtre est fonction de sa pente, encore appelée "rolloff" ou "slope", exprimée en décibels par octave (dB/octave) ou en pôle. Le terme "pôle" fait référence au schéma typique d'un filtre ayant une pente de 6 dB/octave. Ainsi, on trouve des filtres 1 pôle, 2 pôles (12 dB/octave), 3 pôles (18 dB/octave) et 4 pôles (24 dB/octave). Additionner les pôles revient à placer des filtres identiques en série. On attribut à Robert Moog l'idée de mettre en série quatre filtres passe-bas, schéma désigné sous le terme de cascade de Moog. Sur un synthétiseur soustractif, deux paramètres principaux permettent d'ajuster l'effet de filtrage : la fréquence de coupure qui est la fréquence à partir de laquelle le filtre va entrer en action, et la résonance (disponible sur certains instruments), qui permet de faire entrer le filtre en auto-oscillation. Celui-ci se comporte alors comme un oscillateur. Il est également possible de modifier l'évolution temporelle de l'effet en adjoignant au filtre une enveloppe d'amplitude.

ROLAND Jupiter 8
ROLAND Jupiter 8

Quelques synthétiseurs soustractifs:

• Tous les analogiques "vintage" : ARP (2500, 2600, Axxe, Odyssey, Omni-2 ?, Quadra, Solina ?, etc), Elka (Synthex, etc), Kawai (100-F, etc.), Korg (MS-10, MS-20, PS-3100, PS-3200, PS-3300, Mono/Poly, Polysix, Trident, etc.), Moog (modular, minimoog, polymoog ?, etc.), Oberheim (2-voices, 4-voices, OB-X, OB-XA, etc), Rhodes (Chroma), Roland (SH-5, SH-7, SH-9, SH-101, System-100, Jupiter-4, Jupiter-6, Jupiter-8, Juno-6, Juno-60, etc.), Sequential Circuits (Pro-One, Prophet 5, Prophet 10, etc.), Yamaha (CS-5, CS-10, CS-15, CS-40, CS-70, CS80, SY-1, SY-2, etc.), etc.
• Les analogiques à commande numérique MIDI: Roland (Juno-106, JX-8P, JX-10, etc.), Oberheim (Matrix-6, Matrix-12, Xpander, Matrix-1000, etc.), Sequential Circuits (Prophet600, SixTrak, etc.), etc.
Alesis Andromeda A6 (sorti en 2001)
• Les numériques lecteur d'échantillons (voir cette rubrique plus loin)

La synthèse additive

C'est en 1812 que le physicien Jean-Baptiste Joseph Fourier mit à jour les bases de la composition d'un son (le théorème de Fourier) :
"Tout mouvement périodique complexe se décompose en une somme de mouvements périodiques simples (sinusoïdes) appelés harmoniques, et dont les fréquences sont des multiples entiers de la fréquence la plus basse (la plus grave), appelée fondamentale".
Les valeurs de ces multiples s'expriment en rangs harmoniques. Par exemple, pour une fondamentale à 440 Hz, la fréquence de l'harmonique de rang 2 est égale à 880 Hz (440 x 2), celle de l'harmonique de rang 3 est de 1 320 Hz (440 x 3) celle de l'harmonique de rang 4 est de 1760 Hz(440x4) etc. Si la synthèse additive est la synthèse la plus simple du point de vue théorique, elle est en revanche une des plus complexes à mettre en pratique de par sa définition : pour créer un son par synthèse additive, il suffit d'ajouter les harmoniques souhaités à une fréquence fondamentale, mais il est difficile de calculer l'amplitude, la fréquence et les variations temporelles de ces harmoniques.

Les systèmes procédant par synthèse additive, sans permettre de recréer autant d'harmoniques et de partiels qu'un son produit par un instrument acoustique est capable d'en comporter, disposent néanmoins de possibilités intéressantes, tel le K5 de la firme japonaise Kawai. Ce synthétiseur intègre 126 oscillateurs numériques, l'un produisant une fondamentale, les autres étant chargés de produire les harmoniques de rangs 2 à 125. Le système comporte cinq enveloppes de volume : la première agit sur l'ensemble des signaux, les quatre autres servent à contrôler l'évolution temporelle des harmoniques.

Douze ans avant le Kawai K5 apparaissait le premier synthétiseur à synthèse additive, le RMI Harmonic Synthesizer (1975)...

RMI Harmonic Synthesizer
Rocky Mount Instruments (RMI) Harmonic Synthesizer

Dix ans après le K5 apparaissait le K5000, produit toujours par Kawai...

Quelques synthétiseurs additifs:

Fairlight: CMI
Kawai: K5, K5m, K5000R, K5000S
Kurzweil: K150
N.E.D.: Synclavier II
RMI: Harmonic Synthesizer

La synthèse FM

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 radiotransmission : on fait varier la fréquence d'une onde périodique, la porteuse, en fonction de l'amplitude d'une autre onde, la moduleuse. Malgré la simplicité théorique du système et le peu de calculs nécessaires à l'obtention d'un signal, programmer un son par synthèse FM demeure toutefois une tâche délicate car l'intuition n'est pas de mise : une légère modification d'un seul paramètre peut modifier radicalement la sonorité finale, ce qui n'est pas le cas pour d'autres procédés de synthèse.

La supériorité du Japon sur le marché des synthétiseurs est devenue écrasante avec l'arrivée des technologies numériques. Ce fut Yamaha qui commercialisa les premiers synthétiseurs opérant par modulation de fréquence. Après s'être assuré l'exclusivité du brevet, la firme japonaise a présenté en 1983 le DX9, rapidement remplacé la même année par un modèle plus performant, le DX7.

YAMAHA DX7
YAMAHA DX7

Quelques synthétiseurs FM:

Elka: EK22, EK44
Korg: 707, DS8
N.E.D.: Synclavier II
Waldorf: Wave
Yamaha: 16 opérateurs: FS1R (8 Voiced + 8 Unvoiced), 6 opérateurs: DX1, DX5, DX7, DX9, TX802, TX816, SY/TG77, SY99, DX200, etc. 4 opérateurs: DX21, DX27, FB01, TX81Z, YS100, YS200, etc.

La synthèse par distorsion de phase

C'est en 1984, avec la commercialisation du Casio CZ 101, que la synthèse par distorsion de phase fit son apparition. Un concept original alliant l'ergonomie de l'analogique et la richesse des oscillateurs numériques. Compatible avec l'ensemble des modèles de la série CZ, la synthèse par distorsion de phase utilise un algorithme qui provoque une distorion de la phase du signal d'origine : des oscillateurs numériques lisent à une vitesse inverse à celle de la fréquence désirée des listes de valeurs correspondant à l'amplitude d'une onde sinusoïdale. Pour distordre la phase, il suffit donc de faire varier la vitesse de lecture. Ce procédé permet de générer toutes les formes d'ondes périodiques simples (dents de scie, carré, impulsions...) mais aussi des formes d'ondes plus complexes composées d'ondes simples (double sinus, trapèze, dents de scie plus carré, etc.).

La synthèse par distorsion de phase est une exclusivité de la marque japonaise Casio. De nos jours (2002), elle n'est plus utilisée.

CASIO CZ101
CASIO CZ101

Quelques synthétiseurs à distorsion de phase:

Casio: série CZ (expandeurs série VZ)

La synthèse à tables d'ondes

On attribue à Wolfgang Palm, créateur de la firme allemande PPG, l'idée du principe de lecture par table d'ondes : utilisant le schéma standard du synthétiseur, le système de table d'ondes vient remplacer le classique oscillateur, délivrant des formes d'ondes simples, par une mémoire contenant des échantillons numériques de formes d'ondes, chaque échantillon étant plus ou moins différent de l'autre. Il s'agit donc d'enchaîner en lecture plusieurs formes d'ondes différentes, avec des degrés de fondu variables entre chacune, afin de créer un effet de modification du timbre de la sonorité finale, ou au contraire des changements brutaux de tonalité. Les premiers synthétiseurs ayant utilisé cette technologie furent les PPG Wave. Korg avec le Wavestation, ou Waldorf avec le MicroWave et le Wave, ou Ensoniq avec les SQ et VFX, ont adpoté ce système, couplé généralement à d'autres procédés de synthèse.

PPG Wave 2.2
PPG Wave 2.2

Quelques synthétiseurs à table d'ondes:

Ensoniq: SD1, série SQ, série VFX, série TS, série MR, Fizmo (Transwave)
Korg: Wavestation, WS-A/D, WS-SR
PPG: Wave 2.3
Waldorf: Wave, MicroWave

La synthèse vectorielle

La synthèse vectorielle est apparue en 1986 d'abord sur le Prophet VS chez Sequential Circuits grâce à une idée de Chris Meyer avec la complicité de Dave Smith. Utilisant aussi une manette (ou joystick) pour le contrôle de l'effet, la synthèse vectorielle n'est pourtant pas à confondre avec les systèmes de modulation matricielle utilisant le même type de contrôleur. La synthèse vectorielle est en fait, à l'instar de la modulation matricielle, plus un système de contrôle du son qu'un système de modification ou de création du timbre final par des processus électroniques. Contrôlant deux ou quatre sources sonores (oscillateurs, échantillons, opérateurs FM), la manette permet simplement de mixer le volume de chacune d'entre elles. Comme il s'agit d'un joystick, le fait de déplacer le curseur vers un point augmentera le volume du générateur associé à ce point, tandis que celui associé à son opposé se verra diminué dans des proportions inversement identiques. A noter qu'il est également possible d'intervenir sur l'accordage des éléments. Intégrant un système d'enregistrement de la position du joystick, permettant de stocker plusieurs secondes de manipulation et de boucler tout ou partie des événements stockés, associée à un système de déclenchement au clavier, la synthèse vectorielle permet quelques effets sonores intéressants. La vitesse de lecture du déplacement enregistré est par ailleurs modifiable.

SEQUENTIAL CIRCUITS Prophet VS
SEQUENTIAL CIRCUITS Prophet VS

Quelques synthétiseurs vectoriels:

CreamWare: NOAH
Korg: Wavestation, WS EX, WS A/D, WS SR
Sequential Circuits: Prophet VS
Yamaha: SY22, TG33, SY35

La matrice de modulation

L'expression en temps réel ! Moduler signifie intervenir sur certains paramètres du son, soit de manière interactive, de la même manière qu'un instrumentiste avec la vélocité, la pression, le Pitch bend, le Breath Controller ou n'importe quel contrôle MIDI, soit au moyen d'un effet prédéfini : enveloppe, LFO… La modulation matricielle est en fait, comme avec la synthèse vectorielle, plus un système de contrôle du son et permet de modifier ou de créer l'allure du timbre final par des processus électroniques. A l'instar des synthétiseurs modulaires, composés de divers modules connectables entre eux, la modulation matricielle permet de créer des connexions variées entre les modules du synthé (LFO, enveloppes, etc.). Il s'agit en fait d'une méthode extrèmement flexible de contrôle du son, permettant d'assigner la plupart des contrôleurs de l'instrument (clavier, molettes, enveloppes...) à des paramètres sensibles (filtre, LFO, amplificateur...). Sur les anciens modulaires, tel le Moog 55, il fallait brancher ("patcher") physiquement avec des câbles entre les modules ou insérer des fiches sur une matrice : jonction en X et Y (souces en lignes, destinations en colonnes) comme sur le EMS VCS3; d'où le nom de "matricielle". Sur les machines modernes sont déjà prépatchés la molette au LFO et le Bender au Pitch (hauteur de la note). Aujourd'hui, l'affectation des modules entre eux s'effectue par logiciel. Les synthétiseurs intégrant la modulation matricielle offrent généralement une souplesse d'utilisation et une palette de possibilités créatives très étendues.

La matrice de modulation
La matrice de modulation sur Prophet VS

Quelques synthétiseurs à modulation matricielle:

EMS: AKS et VCS3
Emu-System: Emu3, Emax, Emax2, série Proteus
Ensoniq: SQ1, SQ80, série VFX, série SQ, EPS, série SQ
Korg: MS10, MS20, MS50, série Wavestation
Kurzweil: K2000
Oberheim: XPander et série Matrix
Roland: serie XV (XV-3080, XV-5080 et clavier XV-88. Pas les XV-5050 et XV-2020, à ma connaissance !)
Waldorf: Microwave (I et II), Wave
Yamaha: FS1r

La synthèse mixte

Certains constructeurs ont mélangé différents type de synthèse afin d'augmenter la potentialité créatrice du synthétiseur: soustractif + échantillons, soustractif + table d'ondes, soustractif + vectoriel, soustractif + échantillons + FM, etc. Cette "mixture" est devenu très en vogue dans les années 90. Elle est même utilisée dans les machines à modélisation et virtuelles et les Plugins Virtual Instrument.

La synthèse hybride

Le waveshaping:

Le waveshaping est une méthode capable de transformer des formes d'ondes en temps réel afin d'animer ou de transformer leur contenu en fréquence. Le waveshaping rajoute au son d'origine des harmoniques complémentaires. On trouve le waveshaping dans des instruments comme le 01/W et la série T de Korg. Donald Buchla, un pionnier dans la conception de synthétiseurs, crée une série d'instruments basés sur le waveshaping numérique. Le premier instrument utilisant cette technique, appelé "Touché", est construit en 1978. Il était équipé de 16 oscillateurs numériques qui pouvaient être combinés dans 8 voix. Le Touché avait des possibilités de programmation étendues et avait la possibilité de faire du "morphing" d'un son à un autre. Le compositeur David Rosenboom a travaillé avec Donald et a développé une grande partie du logiciel pour le Touché. David a produit l'album "Future Travel" en 1981 en employant principalement le Touché et le Buchla 300 Series Music System.


BUCHLA Touché
BUCHLA Touché

La synthèse granulaire:

La synthèse granulaire fut initialement suggérée comme technique de synthèse sonore par Iannis Xenakis (1971) et Curtis Roads (1978). Cette technique est basée sur la production d'une grande densité de petits événements acoustiques appelés grains dont la durée est inférieure à 50 ms (typiquement entre 10 et 30 ms). Les densités typiques de grain vont de plusieurs centaines à plusieurs milliers de grains par seconde, où le grain lui-même peut être généré à partir d'une forme d'onde obtenue par synthèse additive ou par synthèse FM entre autres. La matière du grain peut aussi être extraite d'un fichier audio. Dans ce cas, on parlera de granulation de fichiers audio. Les techniques de synthèse granulaire permettent de créer des textures sonores d'une grande complexité, mais posent le problème du contrôle par l'utilisateur du résultat sonore. En 1986, utilisant un processeur de traitement numérique du signal (DSP) contrôlé par un micro-ordinateur, Barry Truax a implémenté une technique de synthèse granulaire fonctionnant en temps-réel et l'a incorporée à un environnement interactif pour la composition. Il a utilisé cette technique pour réaliser sa pièce "Riverrun". Au début des années 90, nous trouvons un parallèle à ce principe avec les Wavestation Korg qui utilisaient le Wavesequencing: méthode qui consistait à construire un son à partir d'une multitude de segments sonores différents lus séquentiellement et en boucle à des vitesses variables. Cette technique a été longtemps expérimentale. Aujourd'hui, la puissance des processeurs et ordinateurs est telle que la mise en pratique de la synthèse granulaire est facile. C'est même devenu tellement aisé que les éditeurs combinent plusieurs modes de synthèse au sein du même logiciel.

Dans les synthétiseurs virtuel, nous trouvons, par exemple, Maelström de chez Propellerheads qui combine toutes les qualités de la synthèse granulaire et de la synthèse par table d'ondes. Il y aussi Native Instrument qui intègre cette synthèse dans son logiciel Reaktor 3.0, Arboretum avec Granulator, Cycling'74 dans sa série Pluggo 3… Il y a même des contributiels (shareware) et des graticiels (freeware) comme Csound, thOnk_0+2…

Le morphing:

La synthèse par morphing, développée par le constructeur américain E-Mu, utilise comme base technique le composant nécessaire à la synthèse soustractive, c'est-à-dire le filtre. La synthèse par morphing implique l'utilisation des technologies numériques, seules capable de générer les calculs nécessaires. En effet, le morphing ne se limite pas au classique filtre 4 pôles de la synthèse soustractive, mais offre plusieurs filtres ayant des pentes pouvant atteindre 14 pôles. Le processus de morphing consiste donc à créer une transition d'un état de filtres à un autre, divers paramètres permettant de régler la vitesse de transition, le nombre d'étapes et les profils de filtrage pour chacune de ces étapes. Nombre de schémas de connexion entre filtres sont possibles. E-mu a appelé cette synthèse Z-plane et l'a introduite avec le Morpheus.

E-MU Morpheus
E-MU Morpheus

La synthèse par formants (Formant Synthesis):

Les formants sont des zones de fréquences favorisées dans les instruments acoustiques ou la voix. On peut aussi les appeler des résonnances. Un formant est un « pic » d'amplitude dans le spectre d'un son composé de fréquences harmoniques, inharmoniques ou du bruit. Les pics formantiques sont caractéristiques des sons vocaux voisés (voyelles chantées, parlées ou murmurées) et de plusieurs instruments de musique. Leur équivalent en synthèse est le filtre passe-bande qui en est proche et permet de les simuler. Les formants peuvent être en mouvement comme dans la voix qui peut être synthétisée assez fidèlement avec la reproduction de trois à cinq formants en mouvement. Ou bien ils peuvent être fixes, comme ceux que produisent les résonances diverses d'un instrument. Dans la synthèse par formants, source et filtre sont simulés et l'on calcule directement le son à obtenir. Dans les années 80, l'IRCAM a développé la méthode FOF (Fonction d'Onde Formantique) puis a breveté en France et aux Etats-Unis la synthèse PAF qui en découle.

Cette synthèse (aussi appelée synthèse « Formant Shaping ») est rarement exploitée seule. Elle est généralement combinée avec un autre mode de génération sonore comme dans le Waldorf Wave qui exploite aussi la synthèse additive, FM (8 opérateurs), resynthèse, morphing et tables d'ondes ou le Yamaha FS1R qui l'utilise conjointement avec la FM (16 opérateurs) ou le Roland JP-8080 et V-Synth qui l'exploitent comme mode de filtrage. Les synthétiseurs virtuels ne sont pas en reste et exploitent les formants un peu à toutes les sauces comme le Virsyn TERA, Arboretum Hyperprism, MHC Voxynth ou plus spécifiquement le Virsyn Cantor qui est spécialisé dans la simulation de la voix humaine ou Akai VOCDER qui peut, entres autres, changer une voix d'homme en voix de femme et vice-versa (liste non exhaustive). Des logiciels comme Csound ou Max/MSP permettent d'explorer les formants à des fins expérimentales.

YAMAHA FS1R
YAMAHA FS1R

La synthèse L.A.:

La synthèse L.A. (Linear Arithmetic) est le nom qu'a utilisé Roland dans les années 80 pour baptiser son approche des synthétiseurs numériques. Cette synthèse consistait à combiner une banque d'attaques de sons échantillonnés avec des formes d'ondes synthétiques et simples générées par des oscillateurs numériques. On retrouve cette synthèse dans des instruments comme le D50, D10, D110, D20, D70, CM32L, D5 ou MT-32.

ROLAND D-50
ROLAND D-50

La lecture d'échantillons:

Constituant la majeur partie des instruments électroniques actuels, la lecture d'échantillons est un moyen facile de fabriquer des synthétiseurs à synthèse soustractive. En effet, plutôt que de fabriquer des formes d'ondes originales et évolutives, on s'est dit qu'il était intéressant de stocker une multitude d'échantillons sonores et de s'en servir de base pour créer des timbres complexes. Cette technique a rendu très réalistes les instruments basés sur ce principe. A cause du caractère reconnaissable d'un certain nombre d'échantillons, il est parfois difficile de créer des sons radicalement nouveaux. Elle n'est pas a proprement parler une véritable synthèse.

Les synthétiseurs lecteur d'échantillons:

On distingue trois classes d'instruments dans cette catégorie de synthèse:

1) les lecteurs d'échantillons simples. Le propre d'un lecteur d'échantillons est de fournir un maximum de sons prêts à l'emploi, dans les styles divers et variés, de la panoplie philharmonique (E-Mu Proteus 2, E-Mu Virtuoso 2000, Roland M-SE1, Roland M-OC1, etc.) à la compilation des Synthé Story (Roland M-VS1, E-Mu Vintage Keys, etc.). La programmation de cette catégorie d'instrument n'est pas aussi poussée que sur de véritables synthétiseurs, puisque les formes d'ondes de l'oscillateur sont figées en ROM et aucune modification de celles-ci n'est possible. Les sons conservent invariablement la même allure…

ROLAND JD-800
ROLAND JD-800

2) les lecteurs d'échantillons et échantillonneurs (sampleurs) avec des modules de filtrage (synthèse soustractive), d'enveloppe(s) et de LFO(s) qui permettent de modifier le son initial. Le Roland D50 ou le Korg M1 ouvrirent cette voie. Cette synthèse selon les marques a pris des dénominations diverses : LA et PCM pour Roland, AI et AI2 pour Korg, AWM et AWM2 pour Yamaha, V.A.S.T. pour Kurzweil etc…

KORG M1
KORG M1

3) les synthétiseurs avec une partie oscillateurs (numériques: DCO, etc. avec sinus, carré, dent de scie, etc.) et une autre capable d'échantillonner et/ou d'exploiter des échantillons et leurs programmes en provenance de la marque ou de la concurrence (audio, .wav, .aiff, disquettes, CD-ROM, SDS). Tous ces générateurs sonores passent ensuite par des filtres, enveloppes, etc. Dans cette catégorie, nous trouvons chez Ensoniq le Mirage (1984), la série ASR, la série EPS, chez Korg le T3 et le Triton/Triton-Rack, chez Kurzweil le K2500, chez Sequential Circuits le Prophet 2000, chez Roland le XV-5080, le W-30, chez Yamaha le SY99/TG99 et la série Motif, etc.

YAMAHA MOTIF6
YAMAHA MOTIF6

On ne peut pas parler de lecteur d'échantillons sans parler du Mellotron. La lecture d'échantillons est alors analogique (lecture de bandes magnétique) parce que la technologie numérique de l'époque (1962) est très chère. En savoir plus sur le Mellotron.

Le clavier du Mellotron M400
Le clavier du Mellotron M400

L'échantillonnage (Sampling)

Les échantillonneurs ("Sampler" ou "Sampleur") et la micro-informatique semblent être liés par leur émergence commune au début des années 80. Leur ouverture au public qui découvrira dans le même temps les "boîtes à rythmes", la norme MIDI et des prix enfin accessibles pour les synthétiseurs grâce au "tout numérique". Ce public (nous !) jettera ainsi au pilon les derniers synthétiseurs dont l'électronique est encore analogique et leur surface couverte de boutons, beurk ! Ces derniers effectueront un "Come back" quinze ans plus tard, et seront cotés comme de vrai "Electronic Stradivarius". Comme quoi, en musique, la modernité n'a parfois aucun sens ! …

Au lieu de synthétiser une forme d'onde, le sampling permet de travailler la "matière" sonore de son choix que l'on aura capturée au moyen d'un microphone, à partir d'un CD audio, etc. Le son est d'abord convertit de l'analogique au numérique par des convertisseurs (A/D ou ADC, Analog to Digital Converter). La manipulation des données d'ondes se fait couramment en mémoire RAM. Plus celle-ci est importante, plus long est le temps d'enregistrement. La quantité de mémoire RAM s'exprime en Mo (Méga-octets). Ainsi, une minute de son mono en 16 bits à 44,1 kHz occupe 5,1 Mo, à la même fréquence mais en 18 bits: 5,7 Mo, en 16 bits à 48 kHz: 6,2 Mo, 20 bits à 48 kHz: 6,9 Mo… Il y a le bouclage dit Loop ou Looping. Celui-ci permet de répéter une partie de l'échantillon entre des points dits de bouclage de début Start point et de fin End point. Les bouclages peuvent se faire de différentes manières (suivant les possibilités du sampler): pas de bouclage (One shoot), unidirectionnel en lecture avant (Forward), unidirectionnel en lecture arrière (Reverse), bidirectionnel (Alternate), etc. L'autre paramètre important concerne la transposition, c'est à dire la posibilité de jouer le sample sur des hauteurs de notes différentes: le Time Stretch. Il effectue des opérations de compressions/expansion de la donnée d'onde. Sans cette fonction, lorsque la note est jouée plus grave sa durée s'allonge; et se raccourcit pour les sons plus aigus. Le Time Slice, quant à lui, analyse et découpe un sample en petits segments en détectant les attaques (grosse-caisse, caisse claire, etc.) de manière à créer un programme de multisampling. Avec ce sample ainsi découpé, il est possible d'en changer le tempo sans changer la hauteur des notes ou, à l'inverse, de changer la hauteur en maintenant le tempo. Avec la fonction Resampling, vous pouvez appliquer les effets à un échantillon préalablement enregistré et ré-échantillonner le résultat. Sans oublier les fonctions classiques d'édition qui sont "couper", "copier", "coller" (Cut, Copy, Paste)… Puis, comme dans un synthétiseur traditionnel, nous trouvons la section filtre(s), enveloppe(s), LFO(s), le mapping (split, stack), etc. Toutes les manipulations terminées, on mémorise le sample et ses paramètres d'exécution (programme) sur disquette ou disque dur, et depuis peu sur mémoire FlashCard, SmartMedia ou autres cartes RAM amovibles (suivant le choix du constructeur). L'information numérique résultante est enfin transformée en signal analogique par des convertisseurs (D/A ou DAC, Digital to Analog Converter). Techniquement, la résolution, exprimée en "bits", et la fréquence d'échantillonnage (sample rate), exprimée en Hertz (notée "Hz") ont une influence directe sur la qualité et la fidélité du son. Ce qu'on appelle communément la Qualité CD correspond à 16 bits et 44,1 kHz. Une nouvelle génération de sampler permet d'enregistrer sur disque dur (direct-to-disk), d'où une limitation temporelle de la longueur des samples pratiquement inexistante…

On peut considérer le Fairlight Serie II (1980) et le E-mu Emulator (1981) comme les premiers samplers commercialement produits en série. Le premier a été fabriqué en petite quantité étant donné son prix (300 000 FRF), le second est apparût démocratique à 70 000 FRF !!! Par la suite, se sera E-mu et surtout Akai qui établiront les standards d'aujourd'hui.

FAIRLIGHT CMI serie II
FAIRLIGHT CMI serie II

Quelques Samplers Hardware:

Akai: MPC2000, MPC3000, S01, S612, S700, S900, S950, série S1000, S1100, S2000, S3000, S3200, S5000, S6000, Z4, Z8
E-mu: série E4, E4K, E4X Turbo, E-64, E-6400, ESI-32, ESI-2000, ESI-4000, série E-Synth
Ensoniq: Mirage, série EPS
Korg: DSM1, DSS1, TRITON (OS v2)
Kurzweil: K250, K2000, K2500R
N.E.D.: Synclavier II
Sequential Circuits: série Prophet 2000, prophet 3000
Roland: S-10, S-220, S-330, S50, S-550, S-750, S-760, S-770, W-30, VP-9000
Yamaha: TX16W, A3000, A4000, A5000, série MOTIF

Les samplers existent depuis longtemps en version logicielle autonome (appelé communément studio) et sont maintenant déclinés en plugins instrument (VST, HTDM, TDM, RTAS, MAS, DXi, etc.), en complément d'un séquenceur audio numérique MIDI.

Quelques Samplers Software:

Akai: Z8V
Arturia: Storm
Bitheadz: Unity DS-1, Unity Session
Creamware: série STS, Volkszämpler
Digidesign: SampleCell
Emagic: EXS24
Koblo: Studio 9000
Microdeal: Digital (nécessite la cartouche Replay 4 ;-))
Native instrument: Reaktor
Proppellerhead: Reason
Steinberg: HALion
Software Technologies: VAZ modular
Tascam (Nemesys): GigaSampler, GigaStudio

Synthèse à modélisation physique virtuelle

La supériorité des instruments acoustiques sur les synthétiseurs tient surtout dans leurs grandes possibilités expressives : ils répondent de manière sensible à toutes les sollicitations du musicien. La synthèse par modélisation virtuelle est un procédé de synthèse acoustique offrant un réel contrôle expressif du son produit. La synthèse par modélisation intègre en fait deux modèles de synthèses utilisant le même principe mais n'offrant pas les mêmes contrôles ni les mêmes sonorités : le procédé dit à oscillations entretenues est particulièrement destiné à concevoir des sons d'instruments à cordes frottées ou à vent. Le procédé dit à oscillations libres, est lui réservé aux sons percussifs et aux cordes frappées. Cette synthèse utilise comme source des modèles de phénomènes physiques observés sur des instruments acoustiques et traduits en algorithmes.

KORG Prophecy
KORG Prophecy

Quelques synthétiseurs à modélisation physique virtuelle:

Korg: Prophecy, Z1
Yamaha: VL1, VL1m, VL7, VL70m

Synthèse à modélisation analogique virtuelle

Cas particulier de la synthèse précédente, cette technique permet de simuler l'architecture de générateurs sonores propres aux machines analogiques d'antan, mais de façon numérique. Les composants des synthétiseurs analogiques n'existent que virtuellement sous forme d'instructions logicielles assemblées par des spécialistes en traitements numériques des signaux. Par ce moyen on échappe aux inconvénients liés à l'utilisation des circuits analogiques comme l'instabilité de l'accordage ou la difficulté d'enregistrement précis des réglages. De plus les vitesses de calcul des circuits DSP actuels permettent d'aller au delà des performances des premiers synthétiseurs analogiques: plus de mémoire de programmes, le contrôle virtuel des paramètres de synthèses par MIDI, par exemple.

CLAVIA Modular
CLAVIA Modular

Si sur le principe, la puissance des ordinateurs actuels permet de simuler les "imperfections" des circuits analogiques de leurs modèles d'antan et génère ce "grain" tant recherché, il n'en reste pas moins que l'ordinateur est toujours trop parfait dans l'exécution de l'aléatoire.

OBERHEIM OB-12
OBERHEIM OB-12

Quelques synthétiseurs à modélisation analogique virtuelle:

Clavia: Nordlead, Nord Modular
Korg: MS2000, MS2000R
Novation: SuperNova
Oberheim: OB-12
Roland: JP-8000, JP-8080, SH-32
Yamaha: AN1X

Synthétiseurs logiciels
ou synthés virtuels

On trouve actuellement de plus en plus de synthétiseurs uniquement logiciels, donc sans Hardware, qui utilisent la puissance du processeur de l'ordinateur et qui simulent virtuellement un générateur sonore (synthé ou sampleur). Dans cette catégorie, nous retrouvons des machines mythiques comme le Wave 2.3 PPG, le Prophet 5 SCI décliné dans une émulation logicielle ultra puissance appelée initialement Pro-Five - puis Pro52, Pro53... au fur et à mesure des "releases" (mises à jour) - ou le Mellotron M400 sous le nom de M-Tron rejouant des "samples" tirés des échantillons de son modèle. Ne sont pas oubliés les machines récentes comme le Virus TDM de chez Access, par exemple. Mais il y a aussi des créations pures, en version autonome ou généralement en version "plug-in" (VST, TDM et HTDM, RTAS, MAS, DirectX et DXi, Premiere, etc.) comme Neon de chez Steinberg, l'ES1 de chez Emagic ou Sampletank de IK Multimedia, pour ne siter qu'eux.
Il est à noter que les instruments sous forme de plug-in VST ne peuvent fonctionner qu'avec un logiciel hôte (séquenceur) compatible VST 2.0 (norme VST version 2) comme Cubase PC version 3.7 ou supérieure, Nuendo version 1.5 ou supérieure ou Cubase MAC version 4.1 ou supérieure.

Les prix de ces machines virtuelles peuvent parfois surprendre parce qu'ils paraîssent excessifs en comparaison avec des instruments bien réels !…

Instruments Virtuels
Instruments Virtuels

Quelques synthétiseurs logiciels (software) :

Access: Virus TDM plug-in
Arturia: Modular System
Arboretum: Granulator
BitHeadz: Retro AS-1, Unity DS-1
Bomb Factory: Moogerfoogers
Creamware: Pulsar, Wine Country, Sequential Pro One
Cycling'74: série Pluggo
Fruityloops: Fruityloops, SimSynth
Gmedia: M-Tron
IK Multimedia: SampleTank VST
Koblo: série Vibra, Stella 9000, Gamma 9000
Native Instruments: 4Control, AbSynth, B4, Battery, Dynamo, FM7, Kontakt, Pro-Five, Pro-52, Pro-53, Reaktor
Propellerheads: Reason, ReBirth RB-338
Prosoniq: Orange Vocoder
Seer Systems: Reality
Sonic Foundry: Acid Pro V2
Steinberg: D'cota, HALion, LM4, LM4 MkII, Model•E, Plex, The Grand, VB1
TC|Works: Mercury-1
Waldorf: PPG Wave 2.V, Attack


Les textes ci-dessus sont une compilation d'articles parus dans la presse spécialisée ou sur Internet sous la plume ou la souris de Christian BRAUT, Alain CHAMPAGNE, Eric CHAUTRAND, L.L. DE MARS, Thierry DEMOUGIN, Alain ETCHART, Michel GEISS, Ludovic GOMBERT, Eric INGLEBERT, David KORN, Alain MANGENOT, Félix MARCIANO, Ramon MERCADER. Si j'ai oublié une personne, qu'elle se manifeste et je l'ajouterai ici.

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