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YAMAHA FS1R

Formant Shaping/FM Synthesis

YAMAHA FS1R

Le yamaha FS1R est un vrai synthétiseur. Il ne contient aucun échantillon PCM, contrairement au SY77/TG77 ou SY99. Le FS1R utilise la synthèse à modelage de formants (FS) développée par Yamaha. La technologie FS (de l'anglais « Formant Shaping ») se prête particulièrement bien à la synthèse FM du FS1R, semblable au type de synthèse FM lancé avec la légendaire série des synthétiseurs Yamaha DX et les expandeurs de la série TX. Le FS1R, c'est l'apogée de la FM : 32 oscillateurs (8 formes d'onde différentes pour chaque oscillateur), 16 opérateurs (8 “Voiced” et 8 “Unvoiced”), 88 algorithmes (sur les huit opérateurs “Voiced”), 1536 “Voices” dont 1408 presets viennent en grande partie du célèbre DX7. Le FS1R est donc à même de produire une grande variété de sons et timbres, depuis les types de voix humaines jusqu'aux sons de pianos électriques classiques DX, en passant par une vaste plage de possibilités acoustiques et sonorités purement synthétiques.

Le FS1R est capable de produire des sons classiques de basses FM, de “Synth Lead”, de percussions ou de nappes à la DX7, mais aussi des sons Techno, Electro, Industriel, New Age ou Ambient. Des sons de chœurs et de courtes phrases : « Hellow », « I Love You », etc. en pure synthèse peuvent être crées grâce à la synthèse par formants. Les séquences de formants (90 presets) disposent de 8 “pistes” contenant chacune les données de fréquence et de niveau d'une paire d'opérateurs. Normalement, les pistes de séquence de formants sont assignées à une paire d'opérateurs (un opérateur à voix et l'autre sans voix), mais on est libre de modifier les assignations afin de créer des effets particuliers (bruits, voix de droïds…). L'opérateur remplit le rôle de formant pour la synthèse de modelage de formants. La vitesse de lecture de la séquence de formants (Fseq speed) peut être fixe ou variable. La variation de la vitesse peut être contrôlée via un signal d'horloge MIDI venant d'un séquenceur, en fonction de la vélocité de note ou un contrôleur continu (valeur “scratch”). Les séquences de formants rappellent le WaveSequencing Korg. Un peu comme sur un échantillonneur, la lecture de la séquence de formant se règle (se programme) avec divers paramètres comme le délai de déclenchement de reproduction (Start Delay), le décalage du point de départ de reproduction (Start Offset), le mode de boucle (LoopMode), le point de départ de boucle (Loop Start), le point de fin de boucle (Loop End)…

Tout comme le TX81Z, le FS1R propose huit formes d'ondes (appelées “spectre” dans le manuel du FS1R) pour chaque opérateur : sine, all 1, all 2, odd 1, odd 2, res 1, res 2, frmt. La synthèse FM est basée sur l'agencement d'opérateurs — des oscillateurs individuels capables de fonctionner comme des modulateurs aussi bien que comme des ondes porteuses — en “algorithmes” capables de produire le son souhaité. On peut produire des spectres harmoniques nettement plus complexes en employant des algorithmes dans lesquels un ou plusieurs opérateurs jouent le rôle de modulateurs créant une modulation des signaux de leurs opérateurs respectifs d'onde porteuse. Les opérateurs sans voix offrent eux aussi des possibilités uniques. Bien que leur rôle se limite en fait à la production de bruit, une réduction suffisante de la largeur de bande de formant permet de retirer toutes les harmoniques et d’obtenir une onde sinusoïdale pure. Les opérateurs sans voix peuvent donc être employés comme oscillateurs additionnels dans certains cas. Le filtre résonnant du FS1R peut être du type LPF, HPF, BPF ou BEF. Il est réglable sur trois pentes  12, 18 et 24 dB/octave. La fréquence de coupure du filtre est pilotée par un générateur d'enveloppe à quatre segments (EG). Le FS1R utilise donc aussi le mode de synthèse soustractive…

Le FS1R comprend un système interne d'effets — de très bonne qualité — composé de quatre blocs d'effet indépendants : réverbération, variation, insertion et égalisation. Les blocs de réverbération et de variation fonctionnent sur l'ensemble du système, tandis que le bloc d'insertion permet d'insérer les effets là où on les souhaite. Le bloc d'égalisation permet de transformer le son d'ensemble. Il est à noter que les paramètres du mode d'effet EFFECT sont en fait des paramètres de performance; en effet, on peut créer des configurations indépendantes d'effets pour chaque configuration de performance. Tous les réglages d'effets sont appliqués à la configuration de performance sélectionnée. Le manuel est en bon français (OBF pour LFO, GE pour EG…), mais il ne fait qu'énumérer les paramètres sans entrer dans les détails et interactions…

Il est plus intéressant de jouer en mode Performance (par rapport au mode Multi) afin d'empiler 4 sons (4 Voices) différents. Certaines combinaisons d'algorithmes avec formants et LFO permettent de faire évoluer le son sur un temps très long — un peu comme sur un Korg Wavestation — et produire des Pads merveilleux (ambience Blade Runner garantie…). Le spectre sonore est équilibré. Les basses pulsent, les médiums sont présents, et les aigus sont typiques du son digital: fins et précis, ciselés et nets. D'ailleurs, certains programmes me font penser au Kawai K5m, synthèse additive oblige… Dans les presets, on trouvent des Performances intéressantes comme la simulation d'un Vocoder en A006 “Hollywood” ou A013 “DirtVocoder”, un Lead façon Minimoog en A009 “Platipus”, un Pad genre Oberheim en B097 “Dark Pad”, un Pad éthéré en C054 “Vox Move”, un Pad évolutif façon Wavestation en C102 “Goblins” ou une WaveSequence en A075 “Bleep”…

Malheureusement, le FS1R est peu répandu; et donc très méconnu (et reconnu) d'où une absence de sites dédiés et de mise à disposition de banques de sons sur Internet. Ceci est dû en grande partie à son HUI dépouillée et sa programmation des plus complexes. Le FS1R a été utilisé par Autechre, Julian Colbeck, Keith Cowgill, Deep Forest, Joe Hogan, Peter Krischker, Ken Micallef, Plaid, Motoi Sakuraba, Anders Sodergren, Michael Stearns...

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.

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.

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.

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.

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.



Caractéristiques techniques

Date de commercialisationOctobre 1998
Type de synthèseFS, FM, soustractive
Résolution20 ou 24 bits processing ?
18-bit D/A
MémoireOpérateurs : 16
8 à voix + 8 sans voix
8 formes d'ondes par op.
Algorithmes :
88
Séquences de formants :
90 presets/6 utilisateur(*)
ClavierN/A
Expression MIDIVélocité d'attaque ET de relâchement,
After Touch (canal et touche),
Portamento,
“Sound control”
Programmes, Timbres, Singles, Voices (presets/progr.)1408/128
Combis, Patches, Performances, Multi (presets/progr.)384/128
Afficheurécran LCD (modes caractère et semi-graphique combinés)
Polyphonie32 voix (sans filtre)
16 voix (avec filtre)
Nombre d'oscillateurs/générateurs32 générateurs (à 16 op.)
Multitimbral4 voies
Sons de batterie“Synth Drums”
EffetsReverb (15), Variation (28), Insertion (40)
SéquenceurNon
Stockage externeSysEx
MIDIIN, OUT, THRU
Sorties audioStéréo + 2 (jack)
OptionsNon
CompatibilitéSysEx Yamaha DX/TX

Allocation de mémoire :

Le paramètre "Mem" du mode UTILITY (SYSTEM/Others/Mem) (page 76) vous permet de modifier l'allocation de mémoire afin de permettre la sauvegarde de 128 voix internes et de 0 séquence de formant (réglage par défaut), ou de 64 voix internes et 6 séquences de formant. Lorsque vous modifiez l'allocation de mémoire via les touches [VALUE] ou le bouton de contrôle VALUE, le FS1R affiche le message de confirmation “Are you sure?”. Appuyez alors sur la touche [ENTER] pour modifier l'allocation de mémoire, ou sur la touche [EXIT] pour annuler l'opération.

▶ Modifier le réglage d'allocation de mémoire entraîne la perte du contenu de la mémoire de voix internes et de séquences de formant (si des données ont été mémorisées) !

▶ De plus, à condition d'attribuer la valeur “IntVoice 64” au paramètre d'allocation de mémoire "Mem" du mode UTILITY, vous pouvez sauvegarder six séquences de formant internes supplémentaires en les transférant au FS1R depuis un appareil MIDI externe. Vous ne pouvez créer, éditer ou mémoriser les données de séquence de formant à l'aide du FS1R. Il convient normalement de sélectionner l'allocation de mémoire “Int Voice 128”.

Les deux touches de mode des boutons de contrôle (à gauche des quatres molettes) permettent de définir la fonction des quatre boutons de contrôle du FS1R. Lorsque la touche supérieure est allumée en rouge, chaque bouton exerce un effet direct sur le son du FS1R en contrôlant le paramètre correspondant inscrit sur le panneau : ATTACK, RELEASE, FORMANT et FM. Lorsque la touche inférieure est allumée, les boutons permettent de contrôler les paramètres assignés aux boutons KN1 (bouton 1) à KN4 (bouton 4) depuis le sous-groupe de contrôle MIDI Control (UTILITY/SYSTEM/Control). Lorsque les deux touches sont éteintes et que le mode d'assignation de partie PART ASSIGN est activé, les boutons permettent d'éditer le paramètre sélectionné pour toutes les quatre parties de performance. Lorsque les deux touches de mode des boutons de contrôle sont désactivées, les boutons permettent de sélectionner des parties ou des opérateurs et d'éditer les valeurs associées.

Voir des infos sur le rôle des boutons du Yamaha FS1R…

Yamaha a programmé l'action de ces boutons sur différents paramètres suivant le type de preset. Ainsi, je vous propose d'essayer l'utilisation de ces quatres potards dont les assignations diffèrent d'un preset à l'autre. La touche du bas — à gauche des quatre potards — doit être allumée en rouge.

Les quatre boutons (knobs) assignables sur le panneau avant du FS1R sont un grand avantage pour la commande en temps réel, car ils peuvent être programmés et utilisés en direct lors de prestations scéniques (live performances). Mais dans une certaine mesure, l'utilisation de ces boutons est limitée tant le nombre d'options disponibles est gigantesque (matrice de modulation: 14 sources et 8 destinations). Une surface de contrôle du genre Peavey PC1600 ou Keyfax Phat-Boy peut être un bon complément pour une plus grande interactivité. ;-)

crayon La fonction de recherche du FS1R permet de retrouver facilement la voix ou la performance souhaitée dans la mémoire de programmes de l'appareil. On peut également employer la fonction SEARCH afin de retrouver des configurations de Performance ou des Voices qu'on a créées et assignées à une catégorie via le paramètre "Catgry" du mode d'édition de performance EDIT [PERFORMANCE] ou d'édition de voix EDIT [VOICE] (voir le manuel aux pages 36 et 60).

crayon Le FS1R peut recevoir des données de transfert global de voix des synthétiseurs Yamaha de la série DX et des expandeurs Yamaha de la série TX. Les données reçues (voix unique) sont chargées dans la mémoire-tampon d'édition de voix de la partie 1 de la configuration de performance sélectionnée.

MacTalk Pourquoi y a-t-il des doublons dans les Performances preset (programmes en ROM)? En voici quelques-uns que j'ai relevé : Platipus (A9 et C82), 4-3-2-1 (A53 et C120), JMichel (B116 et C51), Nebulous (A83 et C92), Lead Horn (B84 et C60)… Yamaha ne savait plus comment remplir la banque C?…

Télécharger Téléchargez quelques banques de Performances et de Voices sur Planet-Groove.


/!\ Le FS1R n'a pas de port pour une cartouche mémoire RAM ! La sauvegarde des programmes utilisateur (programmes internes) se fait donc obligatoirement via un Dump MIDI (fonction de transfert UTILITY/DUMPOUT) vers un ordinateur ou un autre FS1R.

/!\ Le FS1R est un monstre pour l'exploration et la recherche sonore (Sound Design), mais il est très difficile à programmer. D'une part, l'écran n'est pas assez grand, d'autre part les boutons façon “digicode” sont vraiment trop petits et trop proches les uns des autres. Ce qui ne facilite pas l'accès aux quelques milliers de paramètres du FS1R. Un éditeur logiciel est à utiliser si on souhaite entrer plus confortablement dans les entrailles de la bête…


sheckmark Il y a des ressources pour FS1R sur le site UNOFFICIAL- FS1R Links & Software.

Télécharger Editeurs FS1R Editor Windows 9xWindows XPMac OS X
Install WIN Editeur FS1R Controller, FSeqEdit Windows XP Utilitaire FS1R, conversion fichiers WAV en données SysEx
Install WIN Editeur FS1R Editor Windows 9x 3000 paramètres sur 79 formulaires 
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Install OSX Editeur FS1R Editor Mac OS X

Mac talk Vous voulez écouter les démos du Yamaha FS1R ? Alors cliquez sur le bouton ci-dessous.


Voir le document Yamaha FS1R Data List pdf (684 Ko)

Voir le Manuel utilisateur du FS1R pdf (1,87 Mo) FR

Voir la procédure de tests et reset du FS1R.


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