Principes de base du son
Avant de vous intéresser aux différents composants de génération sonore dont dispose un synthétiseur, il est important que vous compreniez le fonctionnement du son en lui-même.
Techniquement, un son correspond à la conversion d’une énergie physique, par exemple un claquement de main, en une perturbation de la pression de l’air. Ce changement de pression est transmis dans l’air sous la forme d’une série de vibrations (onde sonore). Les vibrations sonores peuvent également être transmises par d’autres matériaux, par exemple un plancher ou un mur.
Si les vibrations suivent un motif périodique, le son présente ce que l’on appelle une « forme d’onde ».
La figure ci-dessus est un oscillogramme (représentation graphique) d’onde sinusoïdale, la forme d’onde la plus simple et la plus pure.
Si les vibrations ne suivent pas de motif perceptible, le son est considéré comme un bruit.
La répétition d’une forme d’onde, c’est-à-dire l’alternance de pics et de creux au niveau de l’oscillogramme, est appelée cycle. Le nombre de cycles par seconde détermine la hauteur tonale de base de la forme d’onde, communément appelée fréquence. La plupart des instruments Logic Pro disposent d’une commande Hz (Hertz) ou Frequency (Fréquence) qui détermine le nombre de cycles par seconde, et donc la hauteur tonale.
Sons, sons dominants et sons partiels
La fréquence d’un son est également appelé son fondamental.
Les formes d’onde de tous les sons, excepté l’onde sinusoïdale de base, se composent d’un son fondamental et de nombreux autres sons de fréquence différente. Les sons non fondamentaux, qui sont des nombres entiers multiples du son fondamental, sont appelés sons dominants ou harmoniques. Les sons non fondamentaux multipliés par des fractions (autres que des nombres entiers) sont appelés sons partiels. Un son divisé par la fréquence du son fondamental est appelé sous-harmonique.
Le son fondamental est appelé premier harmonique. Il est général plus fort (en volume) que les autres harmoniques.
Un son joué à deux fois la fréquence du premier harmonique est appelé deuxième harmonique.
Un son joué à quatre fois la fréquence du premier harmonique est appelé quatrième harmonique, etc.
Chacun de ces harmoniques dispose d’une qualité de timbre différente, par rapport au son fondamental. En général, les harmoniques pouvant être multipliés ou divisés par un nombre entier (par exemple les octaves, les harmoniques pairs ou impairs, etc.) sont plus « musicaux » ou harmonieux.
Les sons ne pouvant être multipliés ou divisés par un nombre entier sont appelés sons dominants neutres ou inharmoniques ou sons partiels. Lorsque vous combinez plusieurs de ces sons inharmoniques, le résultat est généralement bruyant et peu agréable.
Spectre de fréquences
Un son fondamental, lorsqu’il est associé à des harmoniques de différents niveaux, est perçu par l’oreille comme un son. La hiérarchie (relation de niveau) entre ces éléments sonores change avec le temps (contrôlé par les enveloppes, sujet abordé plus loin dans cette annexe). La combinaison d’un grand nombre d’harmoniques est appelée spectre harmonique ou, plus couramment, spectre de fréquences.
Le spectre de fréquences comprend tous les éléments sonores individuels d’un son. Il se visualise de bas en haut et de gauche à droite. Les niveaux respectifs des harmoniques se lisent verticalement ; les crêtes les plus élevées correspondant aux niveaux les plus élevés.
L’illustration ci-contre présente la relation niveau-fréquence entre le son fondamental et les harmoniques, à un moment donné dans le temps. Cette relation évolue en permanence, ce qui entraîne également des variations continues au niveau du spectre de fréquences, et donc du son.
Autres propriétés de la forme d’onde
Comme nous l’avons expliqué précédemment, une onde sonore est dotée d’une fréquence. Les autres propriétés des ondes sonores incluent l’amplitude, la longueur d’onde, la période et la phase.
- Amplitude : l’amplitude d’une forme d’onde indique l’importance du changement de pression d’air. Elle peut être mesurée en tant que distance verticale maximale à partir d’une pression zéro ou « silence » (affichage sous la forme d’une ligne horizontale à 0 dB dans l’illustration). En d’autres termes, l’amplitude est la distance entre l’axe horizontal et le haut de la crête ou le bas du creux de la forme d’onde.
- Longueur d’onde : la longueur d’onde est la distance entre les différents cycles de la forme d’onde pour une fréquence donnée. Plus la fréquence est élevée, plus la longueur d’onde est courte.
- Période : la période (d’onde) est le laps de temps nécessaire pour réaliser un cycle complet de forme d’onde. Plus la fréquence est élevée (rapide), plus la période est courte.
- Phase : la phase compare le rythme des formes d’onde ; elle se mesure en degrés, de 0 à 360.
Lorsque deux formes d’onde commencent en même temps, on dit qu’elles sont en phase ou en alignement de phase. Lorsqu’une forme d’onde est légèrement en retard par rapport à une autre, on dit qu’elles sont hors phase ou déphasées.
Remarque : il est difficile de détecter une différence de phase constante sur l’ensemble de la durée de l’onde (période) ; toutefois, si la phase de l’une des formes d’onde change sur la durée, l’effet devient audible. C’est le cas pour les effets audio les plus courants, tels que le flanging et le décalage de phase.
Lorsque vous jouez avec un décalage de phase de deux sons identiques, certaines composantes de fréquence (les harmoniques) peuvent s’annuler et générer des moments de silence. On parle alors d’annulation de phase, un phénomène qui se produit lorsque les mêmes fréquences se croisent, au même niveau.
