Cette section couvre plus en détail les principes généraux de la génération et du traitement du son électronique, y compris les références à MiniNovaLes installations de l'entreprise, le cas échéant. Il est recommandé de lire attentivement ce chapitre si la synthèse sonore analogique n'est pas un sujet familier. Les utilisateurs familiarisés avec ce sujet peuvent ignorer cette section et passer à la suivante.
Pour comprendre comment un synthétiseur génère du son, il est utile d’avoir une idée des composants qui composent un son, à la fois musicaux et non musicaux.
La seule façon de détecter un son est de faire vibrer le tympan de manière régulière et périodique. Le cerveau interprète ces vibrations (très précisément) comme un son parmi une infinité de types différents.
Il est remarquable de constater que tout son peut être décrit selon trois propriétés, et tous les sons les possèdent toujours. Ce sont :
Ce qui rend un son différent d’un autre, ce sont les grandeurs relatives des trois propriétés initialement présentes dans le son et la façon dont les propriétés changent au cours de la durée du son.
Avec un synthétiseur musical, nous cherchons délibérément à contrôler précisément ces trois propriétés et, en particulier, la manière dont elles peuvent être modifiées tout au long de la vie du son. Ces propriétés sont souvent désignées par des noms différents : le volume peut être appelé amplitude, la sonie ou niveau, la hauteur, fréquence et parfois le timbre, tonalité.
Comme indiqué précédemment, le son est perçu par l'air qui fait vibrer le tympan. La hauteur du son est déterminée par la vitesse des vibrations. Pour 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 que le cerveau interprète comme un son aigu.
Si l'on compte le nombre de pics des deux formes d'onde (vibrations), on constate qu'il y en a exactement deux fois plus dans l'onde B que dans l'onde A. (L'onde B est en réalité une octave plus haute que l'onde 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 de forme d'onde comptés pendant une période donnée qui définit la hauteur, ou fréquence.
Les sons musicaux sont constitués de plusieurs hauteurs différentes et apparentées, jouées simultanément. La hauteur la plus grave est appelée « fondamentale » et correspond à la note perçue du son. Les autres hauteurs composant le son, 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 la tonalité globale, ou « timbre » du son.
Imaginez deux instruments, comme un clavecin et un piano, jouant la même note au clavier et à volume égal. Malgré un volume et une hauteur identiques, les instruments produisent néanmoins des sons nettement différents. Cela s'explique par le fait que les mécanismes de production des notes des deux instruments génèrent des ensembles d'harmoniques distincts ; les harmoniques présentes dans le son du piano sont différentes de celles du son du clavecin.
Le volume, souvent appelé amplitude ou force du son, est déterminé par l'intensité des vibrations. Pour faire simple, écouter un piano à un mètre de distance paraîtra plus fort que s'il était à cinquante mètres.
Après avoir montré que trois éléments seulement peuvent définir un son, il faut maintenant les intégrer 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 (tonalité). Ces signaux sont ensuite mixés dans une section appelée Mixer, et le mélange résultant est ensuite introduit dans une section appelée Filtre. Cela modifie encore la tonalité du son, en supprimant (filtrant) ou en renforçant certaines harmoniques. Enfin, le signal filtré est envoyé au Amplificateur, qui détermine le volume final du son.
Sections de synthétiseur supplémentaires - LFO et Enveloppes - fournir d'autres moyens de modifier la hauteur, le ton et le volume d'un son en interagissant avec le Oscillateurs, Filtre et Amplificateur, apportant des changements dans le caractère du son qui peuvent évoluer au fil du temps. LFO' et Enveloppes« Leur seul but est de contrôler (moduler) les autres sections du synthétiseur, elles sont communément appelées « modulateurs ».
Ces différentes sections du synthétiseur seront maintenant abordées plus en détail.
La section oscillateur est le cœur du synthétiseur. Elle génère une onde électronique (qui crée les vibrations lorsqu'elle est transmise à un haut-parleur). Cette forme d'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 la forme d'onde est en réalité déterminé par sa forme.
Il y a de nombreuses années, les pionniers de la synthèse musicale ont découvert que quelques formes d'ondes distinctes contenaient la plupart des harmoniques les plus utiles à la production de sons musicaux. Les noms de ces ondes reflètent leur forme réelle observée sur un instrument appelé oscilloscope : ondes sinusoïdales, ondes carrées, ondes en dents de scie, ondes triangulaires et bruit. Chacune de ces ondes MiniNovaLes sections Oscillateur de 's peuvent générer toutes ces formes d'onde, ainsi que des formes d'onde de synthétiseur non traditionnelles. (À noter que le bruit est généré indépendamment et mélangé aux autres formes d'onde dans la section Mixeur.)
Chaque forme d'onde (à l'exception du bruit) possède un ensemble spécifique d'harmoniques liées à la musique qui peuvent être manipulées par d'autres sections du synthétiseur.
Les diagrammes ci-dessous illustrent l'aspect de ces formes d'onde sur un oscilloscope et les niveaux relatifs de leurs harmoniques. N'oubliez pas que ce sont les niveaux relatifs des différentes harmoniques présentes dans une forme d'onde qui déterminent la tonalité du son final.
Ces fréquences ne possèdent qu'une seule harmonique. Une onde sinusoïdale produit le son le plus pur, car elle ne possède qu'une seule hauteur (fréquence).
Ces harmoniques ne contiennent que des harmoniques impaires. Leur volume diminue au carré de leur position dans la série harmonique. Par exemple, le volume de la 5e harmonique est égal à 1/25e de celui de la fondamentale.
Ces fréquences sont riches en harmoniques et contiennent 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 sont au même volume que les harmoniques impaires d'une onde en dents de scie.
L'onde carrée passe autant de temps à l'état haut qu'à l'état bas. Ce rapport cyclique est appelé « rapport cyclique ». Une onde carrée a toujours un rapport cyclique de 50 %, ce qui signifie qu'elle est « haute » pendant la moitié du cycle et « basse » pendant l'autre moitié. MiniNova vous permet d'ajuster le rapport cyclique de la forme d'onde carrée de base (via le Forme (commandes) pour produire une forme d'onde plus « rectangulaire ». On les appelle souvent formes d'onde pulsées. À mesure que la forme d'onde devient de plus en plus rectangulaire, des harmoniques plus régulières sont introduites et la forme d'onde change de caractère, devenant plus « nasillarde ».
La largeur de l'onde d'impulsion (la « largeur d'impulsion ») peut être modifiée dynamiquement par un modulateur, ce qui entraîne une variation constante du contenu harmonique de l'onde. Cela peut donner à l'onde une qualité « épaisse » lorsque la largeur d'impulsion est modifiée à un rythme modéré.
Une forme d'onde d'impulsion sonne de la même manière, que le rapport cyclique soit, par exemple, de 40 % ou de 60 %, car la forme d'onde est simplement « inversée » et le contenu harmonique est exactement le même.
Le bruit est un signal aléatoire, dépourvu de fréquence fondamentale (et donc de hauteur tonale). Il contient toutes les fréquences, toutes au même volume. Comme il est atone, le bruit est souvent utile pour créer des effets sonores et des sons de percussion.
En plus des types traditionnels de formes d'onde d'oscillateur ci-dessus, leMiniNovadispose également d'un ensemble de formes d'ondes soigneusement sélectionnées et générées numériquement contenant des éléments harmoniques utiles normalement difficiles à produire à l'aide d'oscillateurs traditionnels.
Une « table d'ondes » est un groupe de formes d'ondes numériques.MiniNovaLes 36 tables d'ondes contiennent chacune neuf formes d'ondes numériques distinctes. L'avantage d'une table d'ondes est la possibilité de mélanger les formes d'ondes consécutives.
Certains desMiniNovaLes tables d'ondes contiennent des formes d'onde au contenu harmonique similaire, tandis que d'autres contiennent des formes d'onde au contenu harmonique très différent. Les tables d'ondes prennent vie lorsque l'« index de table d'ondes » (la position dans la table d'ondes) est modulé, ce qui produit un son qui change continuellement de caractère, de manière fluide ou abrupte.
Neuf ondes constituent une table d'ondes Modulation en anneau
Un modulateur en anneau est un générateur de son qui prend des signaux provenant de deux desMiniNovaoscillateurs et les « multiplie » ensemble.
LeMiniNovadispose de 2 modulateurs en anneau, l'un prend Osc 1 et Osc 3 comme entrées, et l'autre prend Osc 2 et Osc 3. La sortie résultante dépend des différentes fréquences et du contenu harmonique présent dans chacun des deux signaux d'oscillateur, et sera constituée d'une série de fréquences de somme et de différence ainsi que des fréquences présentes dans les signaux d'origine.
Pour étendre la gamme sonore produite, les synthétiseurs analogiques classiques possèdent plusieurs oscillateurs. En utilisant plusieurs oscillateurs pour créer un son, il est possible d'obtenir des mélanges harmoniques très intéressants. Il est également possible de désaccorder légèrement les oscillateurs les uns par rapport aux autres, ce qui crée un son très chaud et riche.
LeMiniNovaLe mélangeur permet de mélanger trois oscillateurs indépendants, un oscillateur de bruit séparé et deux sources de modulateur en anneau.
LeMiniNovaest un synthétiseur musical soustractif. Soustractif, une partie du son est soustraite à un moment donné du 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.
14 types de filtres sont disponibles sur leMiniNova, bien qu'il s'agisse de variétés de trois types de filtres de base :
Le type de filtre le plus courant sur les synthétiseurs est le filtre passe-bas. Avec un filtre passe-bas, un point de coupure (ou fréquence de coupure) est choisi : toutes les fréquences inférieures à ce point sont ignorées, tandis que les fréquences supérieures sont filtrées. Le réglage du paramètre « Fréquence du filtre » détermine le point en dessous 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. La vitesse à laquelle ces harmoniques diminuent lorsque la fréquence augmente au-dessus du point de coupure est déterminée par la pente du filtre. Cette 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). Les valeurs typiques sont de 12 dB/oct et 24 dB/oct. Plus ce chiffre est élevé, plus le rejet des harmoniques au-dessus du point de coupure est important et plus l'effet de filtrage est prononcé.
Un autre paramètre important du filtre est sa résonance. Le volume des fréquences au point de coupure peut être augmenté grâce au contrôle de résonance du filtre. 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 de la fréquence (le point de coupure du filtre). Cette onde sinusoïdale produite par la 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 au point de coupure sont amplifiées en volume.
Outre le filtre passe-bas traditionnel, il existe également des filtres passe-haut et passe-bande. Le type de filtre utilisé est sélectionné via le paramètre Type de filtre.
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 sont transmises. Lorsque le paramètre « Fréquence du filtre » est réglé sur zéro, le filtre est complètement ouvert et aucune fréquence n'est supprimée des formes d'onde brutes de l'oscillateur.
Lorsqu'un filtre passe-bande est utilisé, seule une étroite bande de fréquences centrée autour du point de coupure est transmise. Les fréquences supérieures et inférieures à cette bande sont supprimées. Il est impossible d'ouvrir complètement ce type de filtre et de laisser passer toutes les fréquences.
Dans les paragraphes précédents, la synthèse de la hauteur et du timbre d'un son a été décrite. La partie suivante du tutoriel sur la synthèse décrit le contrôle du volume sonore. Le volume d'une note produite par un instrument de musique varie souvent considérablement sur sa durée, selon le type d'instrument.
Par exemple, une note jouée sur un orgue atteint son volume maximal lorsqu'une touche est enfoncée. Elle reste à ce volume maximal jusqu'au relâchement de la touche, moment auquel le volume retombe instantanément à zéro.
Une note de piano atteint rapidement son volume maximal après avoir appuyé sur une touche, et son volume chute progressivement jusqu'à zéro après quelques secondes, même si la touche est maintenue.
Une émulation de section de cordes atteint progressivement son volume maximal lorsqu'une touche est enfoncée. Le volume reste maximal tant que la touche est maintenue enfoncée, mais une fois la touche relâchée, le volume redescend progressivement à zéro.
Dans un synthétiseur analogique, les changements apportés au caractère d'un son qui se produisent pendant la durée d'une note sont contrôlés par une section appelée générateur d'enveloppe. MiniNova Il dispose de six générateurs d'enveloppe (appelés Env 1 à Env 6). L'Env 1 est toujours associé à un amplificateur, qui contrôle l'amplitude de la note, c'est-à-dire son volume, lorsque celle-ci est jouée.
Chaque générateur d'enveloppe dispose de quatre commandes utilisées pour ajuster la forme de l'enveloppe.
Règle le temps nécessaire pour que le volume passe de zéro à son maximum après avoir appuyé sur une touche. Ce réglage permet de créer un son avec un fondu progressif.
Ajuste le temps nécessaire au volume pour passer de son volume initial au niveau défini par la commande Sustain, lorsqu'une touche est maintenue enfoncée.
Tout comme les générateurs d'enveloppe, la section LFO (oscillateur basse fréquence) d'un synthétiseur est un modulateur. Au lieu de faire partie intégrante de la synthèse sonore, elle sert à modifier (ou moduler) d'autres sections du synthétiseur. Par exemple, les LFO peuvent être utilisés pour modifier la hauteur de l'oscillateur, la fréquence de coupure du filtre, ainsi que de nombreux 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, parfois subtiles, contribuent néanmoins grandement à caractériser le son final.
Alors qu'une enveloppe permet de contrôler une modulation ponctuelle sur la durée de vie d'une note, les LFO modulent en utilisant une forme d'onde cyclique répétitive. Comme indiqué précédemment, les oscillateurs produisent une forme d'onde constante, qui peut prendre la forme d'une onde sinusoïdale, d'une onde triangulaire, etc. Les LFO produisent des formes d'onde de manière similaire, mais généralement à une fréquence trop basse pour produire un son directement perceptible par l'oreille humaine. Comme pour une enveloppe, les formes d'onde générées par les LFO peuvent être transmises à d'autres parties du synthétiseur pour créer les variations temporelles souhaitées, ou « mouvements », du son.
Imaginez cette onde basse fréquence appliquée à la hauteur d'un oscillateur. Il en résulte une variation progressive de la hauteur de l'oscillateur, au-dessus et en dessous de sa hauteur d'origine. Cela simulerait, par exemple, un violoniste déplaçant un doigt de haut en bas sur la corde de l'instrument pendant qu'il est frotté. Ce subtil mouvement de va-et-vient est appelé l'effet « Vibrato ».
Une forme d'onde souvent utilisée pour un LFO est une onde triangulaire.
Alternativement, si le même signal LFO devait moduler la fréquence de coupure du filtre au lieu de la hauteur de l'oscillateur, un effet de vacillement familier appelé « wah-wah » en résulterait.
Un synthétiseur peut être divisé en cinq blocs principaux générateurs ou modificateurs de son (modulation) :
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Oscillateurs qui génèrent des formes d'ondes à différentes hauteurs.
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Un mélangeur qui mélange les sorties des oscillateurs ensemble (et ajoute du bruit et d'autres signaux).
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Filtres qui suppriment certaines harmoniques, modifiant 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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LFO et enveloppes qui peuvent être utilisés pour moduler l'un des éléments ci-dessus.
Une grande partie du plaisir que l’on peut avoir avec un synthétiseur réside dans l’expérimentation des sons préréglés en usine (patchs) et dans la création de nouveaux sons.
Rien ne remplace l'expérience pratique. Expérimentations d'adaptation MiniNovaLes différentes commandes de permettront éventuellement de mieux comprendre comment les différentes sections du synthétiseur modifient et contribuent à façonner de nouveaux sons.
Armé des connaissances de ce chapitre et d'une compréhension de ce qui se passe réellement dans le synthétiseur lorsque des modifications sont apportées aux boutons et aux commutateurs, le processus de création de sons nouveaux et passionnants deviendra facile.