Cette section aborde plus en détail les principes généraux de la génération et du traitement du son électronique, y compris des références à SummitLes installations de [nom de l'entreprise] sont décrites le cas échéant. Il est recommandé de lire attentivement ce chapitre si la synthèse sonore analogique vous est inconnue. Les utilisateurs familiarisés avec ce sujet peuvent passer directement à la section suivante.
Pour comprendre comment un synthétiseur génère du son, il est utile d'avoir une bonne connaissance des composantes qui constituent un son, qu'elles soient musicales ou non.
Le seul moyen de percevoir un son est la vibration régulière et périodique de l'air contre le tympan. Le cerveau interprète ces vibrations avec une grande précision et les identifie comme l'un des innombrables types de sons différents.
Étonnamment, tout son peut être décrit en fonction de trois propriétés, et tous les sons les possèdent toujours. Ce sont :
Ce qui différencie un son d'un autre, ce sont les valeurs relatives des trois propriétés initialement présentes dans le son, et la façon dont ces propriétés évoluent au cours de la durée du son.
Avec un synthétiseur musical, nous cherchons délibérément à contrôler précisément ces trois propriétés et, en particulier, leur évolution tout au long de la durée de vie du son. Ces propriétés portent souvent des noms différents : le volume peut être appelé amplitude, intensité ou niveau, la hauteur, fréquence, et parfois timbre, tonalité.
Comme indiqué, le son est perçu par la vibration de l'air contre le tympan. La fréquence du son est déterminée par la vitesse de ces vibrations. Chez un adulte, la vibration la plus lente perçue comme un son est d'environ vingt fois par seconde, ce que le cerveau interprète comme un son grave ; la plus rapide est de plusieurs milliers de fois par seconde, ce qui est interprété comme un son aigu.
Si l'on compte le nombre de pics des deux signaux (vibrations), on constate que le signal B en compte exactement deux fois plus que le signal A. (Le signal B est en réalité une octave plus aigu que le signal A.) Le nombre de vibrations sur une période donnée détermine la hauteur d'un son. C'est pourquoi on parle parfois de fréquence. C'est le nombre de pics des signaux comptabilisés pendant un intervalle de temps donné qui définit la hauteur, ou la fréquence.
Les sons musicaux sont composés de plusieurs hauteurs différentes et liées entre elles, jouées simultanément. La plus basse est appelée « fondamentale » et correspond à la note perçue. Les autres hauteurs qui composent le son et qui sont liées à la fondamentale par des rapports mathématiques simples sont appelées harmoniques. L'intensité relative de chaque harmonique par rapport à celle de la fondamentale détermine le timbre global du son.
Prenons l'exemple d'un clavecin et d'un piano jouant la même note au même volume. Malgré un volume et une hauteur identiques, les deux instruments produisent des sonorités distinctes. Cela s'explique par le fait que leurs mécanismes respectifs génèrent des ensembles d'harmoniques différents : les harmoniques du piano diffèrent de celles du clavecin.
Le volume, souvent décrit comme l'amplitude ou l'intensité sonore, est déterminé par l'amplitude des vibrations. En termes simples, écouter un piano à un mètre de distance donnera un son plus fort qu'à cinquante mètres.
Après avoir démontré que trois éléments suffisent à définir n'importe quel son, il s'agit maintenant de les concrétiser dans un synthétiseur musical. Il est logique que différentes sections du synthétiseur « synthétisent » (ou créent) chacun de ces éléments.
Une section du synthétiseur, le oscillateurs, génèrent des signaux de forme d'onde bruts qui définissent la hauteur du son ainsi que son contenu harmonique brut (ton). Ces signaux sont ensuite mixés dans une section appelée le Mixeret le mélange obtenu est ensuite introduit dans une section appelée la FiltreCela permet de modifier davantage la tonalité du son, en supprimant (filtrant) ou en renforçant certaines harmoniques. Enfin, le signal filtré est injecté dans le Amplificateur, qui détermine le volume final du son.
Sections supplémentaires du synthétiseur - LFO et Enveloppes - offrir d'autres moyens de modifier la hauteur, le timbre et le volume d'un son en interagissant avec le oscillateurs, Filtre et Amplificateur, ce qui permet de modifier le caractère du son et d'évoluer au fil du temps. Parce que LFO' et EnveloppesLeur seul but est de contrôler (moduler) les autres sections du synthétiseur ; elles sont communément appelées « modulateurs ».
Ces différentes sections du synthétiseur vont maintenant être abordées plus en détail.
La section oscillateur est le cœur du synthétiseur. Elle génère une onde électronique (qui produit des vibrations lorsqu'elle est transmise à un haut-parleur). Cette onde est produite à une hauteur musicale contrôlable, initialement déterminée par la note jouée au clavier ou contenue dans un message MIDI reçu. Le timbre caractéristique de l'onde est déterminé par sa forme.
Il y a de nombreuses années, les pionniers de la synthèse musicale ont découvert que quelques formes d'onde particulières contenaient une grande partie des harmoniques les plus utiles pour la création de sons musicaux. Le nom de ces ondes reflète leur forme réelle lorsqu'elles sont observées sur un instrument appelé oscilloscope : ondes sinusoïdales, ondes carrées, ondes en dents de scie, ondes triangulaires et bruit. SummitLes sections Oscillateur peuvent générer toutes ces formes d'onde, ainsi que des formes d'onde de synthétiseur non traditionnelles. (Notez que le bruit est généré indépendamment et mixé avec les autres formes d'onde dans la section Mixer.)
Chaque forme d'onde (à l'exception du bruit) possède un ensemble spécifique d'harmoniques musicalement liées qui peuvent être manipulées par d'autres sections du synthétiseur.
Les schémas ci-dessous montrent l'aspect de ces signaux sur un oscilloscope et illustrent les niveaux relatifs de leurs harmoniques. Rappelons que ce sont les niveaux relatifs des différentes harmoniques présentes dans un signal qui déterminent le caractère tonal du son final.
Ces signaux ne possèdent qu'une seule harmonique. Une onde sinusoïdale produit le son le plus « pur » car elle ne comporte qu'une seule hauteur (fréquence).
Ces bandes ne contiennent que des harmoniques impaires. Le volume de chaque harmonique diminue avec le carré de sa position dans la série harmonique. Par exemple, le volume de la 5e harmonique est 25 fois inférieur à celui de la fondamentale.
Ces fréquences sont riches en harmoniques et contiennent à la fois des harmoniques paires et impaires de la fréquence fondamentale. Le volume de chacune est inversement proportionnel à sa position dans la série harmonique.
Les ondes carrées/pulsées ne contiennent que des harmoniques impaires, qui ont le même volume que les harmoniques impaires d'une onde en dents de scie.
Un signal carré passe autant de temps à l'état haut qu'à l'état bas. Ce rapport est appelé « rapport cyclique ». Un signal carré a toujours un rapport cyclique de 50 %, ce qui signifie qu'il est à l'état haut pendant la moitié du cycle et à l'état bas pendant l'autre moitié. Summit permet de régler le rapport cyclique du signal carré de base (via le Forme On utilise des commandes pour produire une forme d'onde plus rectangulaire, souvent appelée forme d'onde impulsionnelle. Plus la forme d'onde devient rectangulaire, plus les harmoniques paires augmentent, et plus le caractère de la forme d'onde se modifie, devenant plus nasillard.
La largeur de l'impulsion (la « largeur d'impulsion ») peut être modifiée dynamiquement par un modulateur, ce qui entraîne une variation constante du contenu harmonique de l'impulsion. Ceci peut donner à l'impulsion un son plus riche lorsque la largeur d'impulsion est modifiée à une vitesse modérée.
Une forme d'onde impulsionnelle sonne de la même manière, que le rapport cyclique soit – par exemple – de 40 % ou de 60 %, puisque la forme d'onde est simplement « inversée » et que le contenu harmonique est exactement le même.
Le bruit est un signal aléatoire, sans fréquence fondamentale (et donc sans hauteur). Il contient toutes les fréquences, et toutes sont au même niveau. Du fait de son absence de hauteur, le bruit est souvent utilisé pour créer des effets sonores et des sons de type percussion.
Un modulateur en anneau est un générateur de son qui prend les signaux de deux oscillateurs et les « multiplie » efficacement ensemble. SummitLe modulateur en anneau utilise les oscillateurs 1 et 2 comme entrées. La sortie résultante dépend des différentes fréquences et du contenu harmonique présents dans chacun des deux signaux d'oscillateur, et se compose d'une série de fréquences somme et différence, ainsi que des fréquences présentes dans les signaux d'origine.
Une autre méthode permettant de combiner les signaux de deux sources est la modulation de fréquence (FM). Cette technique consiste à faire varier dynamiquement la fréquence d'un oscillateur – parfois appelé « porteuse » – autour de sa valeur centrale nominale, d'une valeur correspondant à l'amplitude instantanée du signal du second oscillateur. Summit dispose d'un ensemble de commandes sur le panneau dédiées à l'ajout d'effets FM.
Le résultat sonore précis dépendra des formes d'onde de chaque oscillateur, de leur hauteur relative et de l'amplitude maximale du signal modulant : Summit ce dernier paramètre peut être contrôlé manuellement et peut être modifié à la fois par le LFO et l'enveloppe.
La modulation de fréquence produit une large gamme d'harmoniques supplémentaires (en fait, théoriquement infinie), au-dessus et en dessous de la hauteur de l'oscillateur modulé. En FM, ces harmoniques sont souvent appelées bandes latérales. Le nombre de bandes latérales « significatives » est proportionnel à l'amplitude du signal modulant et inversement proportionnel à la différence de fréquence entre la porteuse et le modulateur. Si le modulateur est déjà riche en harmoniques, par exemple s'il ne s'agit pas d'une simple onde sinusoïdale, chaque harmonique crée son propre ensemble de bandes latérales, enrichissant ainsi le spectre du résultat.
Pour étendre la gamme de sons que vous pouvez produire, les synthétiseurs analogiques typiques ont plus d'un oscillateur (Summit Il en existe trois pour la partie A et trois pour la partie B. En utilisant plusieurs oscillateurs pour créer un son, il est possible d'obtenir des mélanges harmoniques intéressants. Il est également possible de désaccorder légèrement les oscillateurs les uns par rapport aux autres, ce qui crée un son chaud et riche.
SummitLe mixeur de vous permet de créer un son composé des formes d'onde des oscillateurs 1, 2 et 3, d'une source de bruit et de la sortie du modulateur en anneau, le tout mélangé selon les besoins.
Summit est un soustractif synthétiseur. Soustractif implique qu'une partie du son est soustraite quelque part dans le processus de synthèse.
Les oscillateurs fournissent aux formes d'onde brutes beaucoup de contenu harmonique et la section Filtre soustrait certaines des harmoniques de manière contrôlée.
Il existe trois types de filtres de base, tous disponibles dans Summit: passe-bas, passe-bande et passe-haut. Le type de filtre le plus couramment utilisé sur les synthétiseurs est le passe-bas. Dans un filtre passe-bas, une fréquence de coupure est choisie et toutes les fréquences inférieures sont ignorées, tandis que les fréquences supérieures sont filtrées ou supprimées.
Le cadre de la Fréquence du filtre Le paramètre Fréquence détermine le point au-delà duquel les fréquences sont supprimées. Ce processus de suppression des harmoniques des formes d'onde modifie le caractère ou le timbre du son. Lorsque le paramètre Fréquence est au maximum, le filtre est complètement « ouvert » et aucune fréquence n'est supprimée des formes d'onde brutes de l'oscillateur.
En pratique, le volume des harmoniques au-dessus du point de coupure d'un filtre passe-bas diminue progressivement (et non brutalement). La vitesse à laquelle ces harmoniques diminuent lorsque la fréquence augmente au-dessus du point de coupure est déterminée par le filtre. Pente Paramètre. La pente est mesurée en « unités de volume par octave ». Le volume étant mesuré en décibels, cette pente est généralement exprimée en décibels par octave (dB/oct). Plus le nombre est élevé, plus le rejet des harmoniques au-dessus du point de coupure est important et plus l'effet de filtrage est prononcé. SummitLes sections de filtre ont une pente de 12 dB/oct, mais deux du même type peuvent être mises en cascade (placées en série) pour produire une pente de 24 dB/oct. Summit permet également de mettre en cascade, voire de placer « en parallèle » deux types de filtres différents, de sorte que la sortie du mixeur soit traitée par les deux.
Un autre paramètre important du filtre est la résonance. Le volume des fréquences au point de coupure peut être augmenté en augmentant la résonance du filtre. Résonance contrôle. Ceci est utile pour accentuer certaines harmoniques du son.
En augmentant la résonance, le son traversant le filtre produit un sifflement. À un niveau très élevé, la résonance provoque l'auto-oscillation du filtre dès qu'un signal le traverse. Le sifflement produit est en réalité une onde sinusoïdale pure, dont la hauteur dépend du réglage du filtre. Fréquence contrôle (le point de coupure du filtre). Cette onde sinusoïdale produite par résonance peut être utilisée pour certains sons comme source sonore supplémentaire, si nécessaire.
Le diagramme ci-dessous illustre la réponse d'un filtre passe-bas classique. Les fréquences supérieures au point de coupure sont réduites en volume.
Lorsque la résonance est ajoutée, les fréquences autour du point de coupure sont amplifiées en volume.
En plus du filtre passe-bas traditionnel, il existe également des filtres passe-haut et passe-bande. Summit, le type de filtre est sélectionné avec le Forme changer .
Un filtre passe-haut est similaire à un filtre passe-bas, mais fonctionne en sens inverse : les fréquences inférieures au point de coupure sont supprimées. Les fréquences supérieures au point de coupure sont transmises. Lorsque le filtre Fréquence le paramètre est réglé au minimum, le filtre est complètement ouvert et aucune fréquence n'est supprimée des formes d'onde brutes de l'oscillateur.
Avec un filtre passe-bande, seule une étroite bande de fréquences centrée autour du point de coupure est laissée passer. Les fréquences situées au-dessus et en dessous de cette bande sont supprimées. Il est impossible d'ouvrir complètement ce type de filtre et de laisser passer toutes les fréquences.
Des relations plus complexes entre le volume et la fréquence peuvent être obtenues en utilisant des filtres simples des types décrits ci-dessus en combinaison. Summit Permet de « cascader » deux filtres de types différents, créant ainsi une combinaison « série ». Une telle combinaison permet généralement de supprimer davantage de fréquences qu'avec une seule section de filtre, car les deux filtres sont soustractifs. Cependant, des résultats intéressants peuvent être obtenus si les deux filtres ont des fréquences de coupure différentes.
Par exemple, si un filtre passe-bas est suivi d'un filtre passe-haut, le filtre passe-bas
ne transmettra que les très hautes fréquences au filtre passe-haut, qui en supprimera une partie, laissant une étroite bande de fréquences « entre » les fréquences de coupure des deux filtres. La largeur de cette bande dépend de la différence, ou de la « séparation » des deux fréquences de coupure.
La combinaison des mêmes filtres en parallèle produit un résultat très différent, car les réponses des deux sections sont effectivement additionnées. Les basses fréquences seront filtrées par le filtre passe-bas et les hautes fréquences par le filtre passe-haut, ce qui entraînera une baisse ou une bosse de la réponse entre les deux fréquences de coupure.
Dans les paragraphes précédents, la synthèse de la hauteur et du timbre d'un son a été décrite. La partie suivante de ce tutoriel sur la synthèse explique comment contrôler le volume sonore. Le volume d'une note produite par un instrument de musique varie souvent considérablement au cours de sa durée, selon le type d'instrument.
Par exemple, une note jouée à l'orgue atteint rapidement son volume maximal lorsqu'on appuie sur une touche. Elle reste à ce volume maximal jusqu'à ce qu'on relâche la touche, puis le niveau sonore retombe instantanément à zéro.
Une note de piano atteint rapidement son volume maximal après qu'une touche a été enfoncée, mais son volume diminue progressivement jusqu'à zéro après quelques secondes, même si la touche est maintenue enfoncée.
L'émulation d'une section de cordes n'atteint son volume maximal que progressivement lorsqu'une touche est enfoncée. Elle reste à volume maximal tant que la touche est maintenue enfoncée, mais une fois la touche relâchée, le volume diminue lentement jusqu'à zéro.
Dans un synthétiseur analogique, les modifications du caractère d'un son qui se produisent au cours de la durée d'une note sont contrôlées par des sections appelées générateurs d'enveloppe. L'un d'eux (Amp Env) est toujours lié à l'amplificateur, qui contrôle l'amplitude de la note – c'est-à-dire le volume du son – lorsque la note est jouée. SummitChaque générateur d'enveloppe possède cinq paramètres principaux qui déterminent la forme de l'enveloppe ; ceux-ci sont appelés paramètres AHDSR ou « phases » de l'enveloppe.
Le paramètre « Attack » ajuste le temps nécessaire, après avoir appuyé sur une touche, pour que le volume passe de zéro à son maximum. Vous pouvez augmenter l'attaque pour créer un son avec une montée en puissance progressive.
Ce paramètre est absent de nombreux synthétiseurs, mais est disponible sur Summit. Il détermine pendant combien de temps le volume de la note reste à son niveau maximal après le temps d'attaque, avant de commencer la baisse de volume définie par le temps de déclin.
Le paramètre Decay ajuste le temps nécessaire pour que le volume diminue de son volume initial maximal jusqu'au niveau défini par la commande Sustain, lorsque vous maintenez une touche enfoncée.
Le mode Sustain est différent des autres commandes d'enveloppe ; il définit un niveau plutôt qu'une durée.
Il définit le niveau de volume auquel l'enveloppe reste enfoncée pendant que vous maintenez une touche, après la durée d'attaque et de déclin.
Le paramètre Release ajuste le temps nécessaire pour que le volume passe du niveau Sustain à zéro lorsque vous relâchez une touche. Un Release long permet de créer des sons qui s'estompent progressivement.
Vous remarquerez que le diagramme inclut également une phase initiale supplémentaire, le Delay. Il s'agit du temps nécessaire au temps d'attaque – et donc à toute la séquence AHDSR – pour démarrer après la frappe de la touche. Il s'agit d'une autre phase d'enveloppe, généralement absente des autres synthétiseurs, mais disponible dans SummitL'ajout d'un temps de retard nous amène à renommer la séquence d'enveloppe DAHDSR pour plus d'exhaustivité (bien que de nombreux utilisateurs continueront à s'y référer par le terme plus traditionnel ADSR).
La plupart des synthétiseurs modernes peuvent générer plusieurs enveloppes. Summit dispose de trois générateurs d'enveloppe : Enveloppe d'ampli Il dispose d'un ensemble dédié de curseurs ADSR matériels (le délai et le maintien sont contrôlés séparément via le menu) et est appliqué en permanence à l'amplificateur pour moduler le volume de chaque note jouée, comme détaillé ci-dessus. Les deux enveloppes de modulation (Mod Env 1 et Mod Env 2) partagent un ensemble de commandes identique, avec un commutateur d'assignation sélectionnant l'enveloppe contrôlée. Les enveloppes de modulation peuvent être utilisées pour modifier dynamiquement d'autres sections du synthétiseur pendant la durée de vie de chaque note. Summit's Environnement Mod Les générateurs peuvent être utilisés pour modifier la fréquence de coupure du filtre ou la largeur d'impulsion des sorties d'onde carrée des oscillateurs, par exemple.
La section LFO (oscillateur basse fréquence) d'un synthétiseur est un modulateur. Au lieu de participer directement à la synthèse sonore, elle sert à modifier (ou moduler) d'autres sections du synthétiseur. Par exemple, les LFO modifient souvent la hauteur de l'oscillateur, la fréquence de coupure du filtre et bien d'autres paramètres.
La plupart des instruments de musique produisent des sons dont le volume, la hauteur et le timbre varient au fil du temps. Ces variations peuvent parfois être très subtiles, mais elles contribuent néanmoins grandement à caractériser le son final.
Alors que les enveloppes servent à contrôler une modulation ponctuelle sur la durée d'une seule note, les LFO modulent à l'aide d'une forme d'onde ou d'un motif cyclique répétitif.
Comme mentionné précédemment, les oscillateurs produisent une forme d'onde constante, qui peut prendre la forme d'une sinusoïde répétitive, d'une onde triangulaire, etc. Les LFO produisent des formes d'onde de manière similaire, mais généralement à une fréquence trop basse pour être perçue directement par l'oreille humaine. À l'instar d'une enveloppe, les formes d'onde générées par les LFO peuvent être utilisées pour traiter d'autres parties du synthétiseur afin de créer les variations temporelles souhaitées – ou « mouvements » – du son.
Imaginez cette onde de basse fréquence appliquée à la hauteur d'un oscillateur. La hauteur de l'oscillateur monte et descend alors lentement, s'écartant de sa hauteur initiale. Cela simulerait, par exemple, le mouvement d'un doigt sur la corde d'un violoniste lorsqu'il joue avec l'archet. Ce subtil mouvement de hauteur est appelé effet « vibrato ».
Une forme d'onde souvent utilisée pour un LFO est une onde triangulaire.
En revanche, si le même signal LFO modulait la fréquence de coupure du filtre au lieu de la hauteur de l'oscillateur, on obtiendrait un effet de balancement familier appelé « wah-wah ».
Un synthétiseur peut être décomposé en cinq blocs principaux de génération ou de modification (modulation) du son :
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Oscillateurs générant des formes d'onde à différentes fréquences.
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Un mélangeur qui combine les sorties des oscillateurs (et ajoute du bruit et d'autres signaux).
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Filtres qui suppriment certaines harmoniques, modifiant ainsi le caractère ou le timbre du son.
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Un amplificateur contrôlé par un générateur d'enveloppe, qui modifie le volume d'un son au fil du temps lorsqu'une note est jouée.
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Des LFO et des enveloppes qui peuvent être utilisés pour moduler n'importe lequel des éléments ci-dessus.
Une grande partie du plaisir que procure un synthétiseur réside dans l'expérimentation avec les sons préréglés d'usine (Patches) et la création de nouveaux sons.
Rien ne remplace l'expérience pratique. Expérimentez en ajustant SummitLes différents contrôles de [nom du synthétiseur] permettront à terme de mieux comprendre comment les différentes sections du synthétiseur modifient et contribuent à façonner de nouveaux sons.
Grâce aux connaissances acquises dans ce chapitre et à la compréhension de ce qui se passe réellement dans le synthétiseur lorsque l'on modifie les boutons et les interrupteurs, le processus de création de sons nouveaux et passionnants deviendra facile.