Il existe de nombreuses approches dans la création de sons à l’aide d’un synthétiseur (consultez Autres méthodes de synthèse). Bien qu’il y ait beaucoup de différences entre les divers modèles de synthétiseur, la plupart disposent d’une architecture de base et d’un cheminement du signal similaires, fondés sur les principes de la synthèse soustractive.
La légende voudrait que, lorsqu’il lui a été demandé comment il avait réussi à sculpter David dans un bloc de pierre, Michel-Ange ait répondu « J’ai simplement retiré tout ce qui ne ressemblait pas à David ».
Par essence, c’est de cette façon que fonctionne la synthèse soustractive : vous filtrez (retirez) les portions du son que vous ne souhaitez pas entendre. En d’autres termes, vous soustrayez certaines parties du spectre de fréquences, qui se compose du son fondamental et des harmoniques associés.
L’approche soustractive de la synthèse suppose qu’un instrument acoustique peut être imité à l’aide d’un simple oscillateur, qui produit des formes d’onde offrant différents spectres de fréquences. Le signal est envoyé par l’oscillateur jusqu’à un filtre qui représente les résonances et pertes dues à la fréquence, au niveau du corps de l’instrument. Le signal filtré (ou non filtré) est mis en forme sur la durée par la section d’amplificateur du synthétiseur.
Les caractéristiques spécifiques de l’instrument réel, en termes de timbre, d’intonation et de volume, peuvent en théorie être recréées en combinant ces composantes de manière à reproduire le comportement naturel de l’instrument que vous tentez d’émuler.
Dans la réalité, cependant, les synthétiseurs soustractifs ne constituent pas l’outil idéal pour émuler des instruments réels. Une clarinette synthétisée ne trompera jamais personne, d’autant plus qu’aujourd’hui, des échantillonneurs tels que l’EXS24 mkII ont à leur disposition des milliers de giga-octets de bibliothèques de sons.
L’intérêt majeur d’un synthétiseur soustractif est qu’il offre une palette sonore unique et originale.
Tous les synthétiseurs analogiques et analogiques virtuels utilisent la synthèse soustractive pour générer des sons.
La panneau avant des synthétiseurs soustractifs contient divers modules de traitement et de génération de signal similaires, couplés à des modules de contrôle et de modulation. Les modules de traitement et de génération du signal fonctionnent généralement de gauche à droite, en reflet du cheminement du signal d’un synthétiseur réel.
Le signal audio d’un synthétiseur est généré par l’oscillateur. Vous faites généralement votre choix parmi une sélection de formes d’onde contenant divers types et quantités d’harmoniques. La relation de niveau entre le son fondamental et les harmoniques, pour une forme d’onde donnée, est responsable de la couleur ou timbre de base du son.
Les qualités des formes d’onde les plus courantes dans les synthétiseurs sont présentées ci-dessous.
L’onde sinusoïdale, nette et claire, contient uniquement le premier harmonique ; en d’autres termes, il s’agit du son fondamental. Utilisée seule, l’onde sinusoïdale permet de créer des sons purs, par exemple, un sifflement, le son d’un doigt mouillé sur le bord d’un verre, un diapason, etc.
L’onde en dents de scie, claire et éclatante, contient aussi bien des harmoniques pairs que des harmoniques impairs. Elle est idéale pour créer des sons de cuivre, de pad, de nappe et de basse.
L’onde carrée, au son creux et de bois, contient une large gamme d’harmoniques impairs. Elle est utile dans la création d’instruments à anche, de nappe et de basse. Elle peut également être utilisée pour émuler les grosses caisses, les congas, les toms et autres instruments de percussion. Elle est souvent associée à une autre forme d’onde d’oscillateur, par exemple un bruit.
La forme d’onde carrée peut être modifiée su la plupart des synthétiseurs, pour que les cycles (ou impulsions) soient plus rectangulaires, grâce à une commande de modulation d’impulsions en durée (MID). Plus l’onde devient rectangulaire, plus le son est nasal. Avec ce type de modulation, l’onde carrée prend le nom d’onde pulsée et contient moins d’harmoniques. Elle peut être utilisée pour les sons de cuivre, de basse et d’instrument à anche. Consultez Modification de la forme d’onde.
Tout comme l’onde carrée, l’onde triangulaire contient uniquement des harmoniques impairs. Les harmoniques hautes d’une onde triangulaire se déroulent plus rapidement que ceux d’une onde carrée, c’est pourquoi le son d’une onde triangulaire est plus doux. Elle est idéale pour créer des sons de flûte, de nappe et de chœurs vocaux.
Le bruit est utile car il permet d’imiter des sons de percussion, par exemple la caisse claire, ou encore le son du vent et des vagues.
Il existe des bruits d’autres couleurs, mais ils sont rares dans les synthétiseurs.
Il est possible de déformer les formes d’onde basiques afin de créer de nouvelles formes d’onde. Ceci permet d’obtenir un timbre ou une couleur tonale différent(e), pour une palette de sons plus large.
Il existe de nombreuses méthodes pour modifier une forme d’onde. La plus évidente consiste à modifier la largeur d’impulsion d’une onde carrée, comme expliqué à la rubrique Principales formes d’onde d’un synthétiseur. Entre autres approches possibles, vous pouvez également modifier l’angle de phase, déplacer le point de départ du cycle de la forme d’onde ou simplement combiner plusieurs formes d’onde sur un synthétiseur multi-oscillateur.
Lorsque vous faites appel à l’une des méthodes ci-dessus, la relation entre le son fondamental et les autres harmoniques change, altérant le spectre de fréquences et le son de base produit.
L’objectif du filtre, sur un synthétiseur soustractif, est de supprimer certaines portions du signal (spectre de fréquences) envoyées par les oscillateurs. Après avoir été filtrée, une onde en dents de scie éclatante donne un son adouci, chaud et sans aigus agressifs.
Les sections de filtre de la plupart des synthétiseurs soustractifs contiennent deux contrôles principaux appelés cutoff frequency (ou simplement cutoff) et resonance. Les paramètres de filtre peuvent également inclure les paramètres drive et slope. La section filtre de la plupart des synthétiseurs peut être modulées par des enveloppes, des oscillateurs sub-audio (LFO) ou d’autres commandes telles que la roulette de modulation.
Il existe plusieurs types de filtre. Chacun d’eux a un effet différent sur les diverses portions du spectre de fréquences :
Le paramètre cutoff frequency, ou cutoff, détermine, comme son nom l’indique, l’endroit où le signal est coupé. Les synthétiseurs simples disposent uniquement de filtres passe-bas. Par conséquent, si un signal contient des fréquences allant de 20 à 4 000 Hz et que la fréquence de coupure est définie sur 2 500 Hz, les fréquences supérieures à 2 500 Hz sont filtrées. Le filtre passe-bas laisse passer sans les altérer les fréquences inférieures au point de coupure (2 500 Hz).
L’illustration ci-dessous présente une onde en dents de scie (A = 220 Hz). Le filtre est ouvert, avec une valeur de coupure maximale. En d’autres termes, le signal de cette forme d’onde n’est pas du tout filtré.
L’illustration ci-dessous présente une onde en dents de scie avec un filtre de coupure défini sur environ 50 pour cent de sa valeur maximale. Ce réglage de filtre entraîne la suppression des hautes fréquences et un « adoucissement » des angles de l’onde en dents de scie, pour un résultat plus proche d’une onde sinusoïdale. D’un point de vue sonore, ce réglage adoucit le son et lui donne une tonalité moins cuivrée.
Comme vous pouvez le voir dans cet exemple, l’utilisation de filtres pour découper des portions du spectre de fréquences entraîne une altération de la forme d’onde, et par là même du timbre sonore.
La commande de résonance accentue ou supprime les signaux situés autour de la fréquence de coupure. L’illustration ci-dessous présente une onde en dents de scie ES1, avec un réglage de résonance élevé et une fréquence de coupure de 600 Hz, soit environ 60 pour cent de la valeur maximale.
Ce réglage de filtre de résonance permet d’obtenir des signaux plus clairs et plus agressifs aux alentours de la fréquence de coupure. Les fréquences inférieures au point de coupure ne sont pas affectées.
Une fois encore, l’utilisation d’un filtre de résonance résulte globalement en une modification de la forme de l’onde et, par conséquent, de son timbre.
Un réglage de résonance très élevé peut être utilisé avec comme conséquence extrême l’oscillation du filtre, le résultat final étant la génération d’une onde sinusoïdale par le filtre.
Le paramètre de drive ajoute un certain degré de gain à la forme d’onde en entrée de filtre (commande de gain d’entrée), entraînant une surcharge du filtre et une déformation de la forme d’onde. Cette déformation change le timbre du son, le rendant plus agressif. Consultez Modification de la forme d’onde pour plus d’informations sur les déformations de forme d’onde.
L’illustration ci-dessous présente une onde en dents de scie non filtrée, avec un réglage de drive de 80 pour cent. Notez que les cycles de l’onde touchent le plancher et le plafond de la plage dynamique du filtre.
Comme expliqué précédemment, un filtre modifie le signal à la fréquence de coupure définie. Cette coupure n’est pas abrupte ; elle suit une pente donnée qui se mesure en décibels (dB) de réduction du gain par octave. En d’autres termes, vous pouvez définir le degré de pente au point de coupure, en spécifiant une pente plus ou moins importante.
Le module amplificateur d’un synthétiseur est chargé de contrôler le niveau (ou intensité) du signal sur la durée.
D’un point de vue musical, imaginez le son d’un violon qui augmente progressivement en intensité, jusqu’à atteindre son niveau maximum (crête), avec l’archet glissant sans effort sur la corde ; le son s’arrête ensuite abruptement lorsque l’archet est éloigné de la corde. En comparaison, vous obtenez un niveau maximum très rapide lorsque vous tapez sur une caisse claire à l’aide de baguettes, sans portion de soutien. Le son s’arrête immédiatement (bien qu’il y ait un certain degré de chute, à savoir le temps mis pour redescendre depuis le niveau maximum). Comme vous pouvez le constater, ces deux sons ont des caractéristiques très différentes sur la durée.
Les synthétiseurs sont capables d’imiter ces caractéristiques sonores en permettant de contrôler les différentes portions du niveau sonore, sur la durée (début, milieu et fin). Ce contrôle s’effectue à l’aide d’un composant appelé générateur d’enveloppe.
L’illustration ci-dessous est un oscillogramme de son de percussion, dans lequel le niveau atteint immédiatement le haut de la plage, puis chute. Si vous dessiniez une ligne autour de la moitié supérieure de cet oscillogramme, cette ligne constituerait l’enveloppe du son : une représentation du niveau en fonction du temps. C’est ce que fait le générateur d’enveloppe pour définir la forme de l’enveloppe.
Le générateur d’enveloppe dispose généralement de quatre commandes, souvent appelées ADSR : l’attaque (Attack), la chute (Decay), le soutien (Sustain) et le relâchement (Release).
Si vous relâchez une touche durant la phase d’attaque ou de chute, la phase de soutien est généralement ignorée. Un niveau de soutien nul (zéro) produira une enveloppe de type piano (ou percussion), sans maintien d’un niveau continu, même lorsque la touche est tenue enfoncée.
Les générateurs d’enveloppe ne se limitent pas à contrôler l’amplitude du signal. Ils peuvent également contrôler la montée et la descente de la fréquence de coupure du filtre ou moduler d’autres paramètres. En d’autres termes, les générateurs d’enveloppe peuvent être utilisés comme source de modulation ou, si vous préférez, comme « commande à distance » pour un paramètre donné.
Cet aspect des synthétiseurs (la modulation) est abordé dans la rubrique suivante.
Sans modulation, les sons tendent à être ennuyeux et fatigants pour l’oreille. Ils paraissent également synthétiques, moins naturels, en l’absence de tout type de modulation sonore. Le type de modulation le plus évident est le vibrato, qui est utilisé par les musiciens d’orchestre pour animer la hauteur tonale de leur instrument à cordes.
Pour rendre un son plus intéressant, vous pouvez utiliser plusieurs commandes de synthétiseur afin de moduler les paramètres sonores de base.
De nombreux synthétiseurs, notamment les modèles ES1 et ES2, et l’échantillonneur EXS24 mkII, disposent d’un routeur de modulation.
Ce routeur vous permet d’associer une ou plusieurs sources de modulation à une ou plusieurs cibles (ou destinations) de modulation. Par exemple, vous pouvez modifier des cibles de modulation, telles que la tonalité de l’oscillateur ou la fréquence de coupure du filtre, en utilisant les sources de modulation suivantes :
Les modèles ES1 et ES2 permettent de router facilement une commande (source de modulation) vers la section souhaitée du moteur de son (cible de modulation). Pour obtenir des détails sur l’utilisation des fonctions de modulation et des paramètres associés, consultez ES1 & Boutons Oscillator on/off.
Vous pouvez effectuer un routage de modulation sur l’ES1 en sélectionnant une cible de modulation dans la colonne de boutons de gauche ou de droite, dans la section Router. Utilisez la colonne de gauche pour définir une cible de modulation pouvant être contrôlée (en amplitude) via la roulette de modulation de votre clavier. La cible que vous choisissez dans la colonne de droite répondra de manière dynamique à la vélocité du clavier. L’amplitude (ou plage) de cette modulation est déterminée par les deux flèches situées sur les curseurs (Int via Whl et Int via Vel). La flèche supérieure détermine l’amplitude de modulation maximale et la flèche inférieure l’amplitude minimale.
L’ES2 propose dix routages de modulation, présentés en colonnes. Bien que cela paraisse complexe au premier abord, ces colonnes de routage sont en fait assez similaires aux commandes de modulation de l’ES1. Pour information, le premier routage figure à gauche dans l’illustration ci-dessous :
La cible de modulation est Pitch123. Cela signifie que la hauteur tonale (paramètre Frequency) des oscillateurs 1, 2 et 3 est affectée (par LFO2, la source de modulation).
LFO2 est la source de modulation. Les deux flèches situées à droite de la colonne indiquent l’amplitude de la modulation. Pour que la modulation soit plus intense, faites glisser vers le haut ou vers le bas la flèche supérieure, la flèche inférieure ou les deux, afin d’augmenter la plage de l’amplitude de modulation. La flèche supérieure détermine l’amplitude de modulation maximale et la flèche inférieure l’amplitude minimale.
La commande Via correspond à ModWhl. L’amplitude de modulation (plage déterminée par les curseurs situés à droite du canal) est directement contrôlée par la roulette de modulation de votre clavier. Lorsque la roulette de modulation est au minimum, l’amplitude de modulation de la hauteur tonale de l’oscillateur est minime, voire inexistante. Lorsque vous montez la roulette de modulation vers le haut, la fréquence des trois oscillateurs est directement contrôlée par le LFO (oscillateur sub-audio), dans la plage définie par les curseurs.
Cette section présente les sources de modulation généralement disponibles sur la plupart des synthétiseurs.
Les sources de modulation peuvent être, et c’est souvent le cas, déclenchées par une action de votre part, par exemple jouer une note sur le clavier ou actionner la roulette de modulation.
C’est pourquoi la roulette de modulation, les rubans Pitch Bend, les pédaliers, le clavier et autres options d’entrée sont souvent appelés contrôleurs de modulation ou plus simplement contrôleurs.
L’un des meilleurs exemples de contrôleur de modulation avec action est l’utilisation d’un clavier sensible à la vélocité, configuré pour contrôler le filtre et les enveloppes de niveau. Plus vous appuyez fort sur les notes, plus le son est fort et éclatant. Consultez Utilisation d’enveloppes pour la modulation.
L’une des sources de modulation disponibles sur la grande majorité des synthétiseurs est l’oscillateur sub-audio ou LFO. Cet oscillateur est utilisé uniquement comme source de modulation et ne génère pas de signaux audibles faisant partie du son de votre synthétiseur, car les fréquences en sont trop basses. Toutefois, il peut affecter le signal principal en ajoutant un effet de vibrato, en filtrant les balayages, etc.
Le LFO dispose généralement des commandes suivantes :
Sur certains synthétiseurs, le LFO peut également être contrôlé avec un générateur d’enveloppes. Cela peut notamment être utile lorsque, dans un son de section corde soutenu, un vibrato est introduit pendant environ une seconde dans la portion soutenue du son. Lorsque cet effet est appliqué automatiquement, vous avez la possibilité de garder vos deux mains sur le clavier.
Sur certains synthétiseurs, un générateur d’enveloppes simple est inclus uniquement à cette fin. Souvent, cette enveloppe se compose uniquement d’un paramètre d’attaque ; parfois, elle contient aussi des options de chute ou de relâchement. Ces paramètres fonctionnent de la même façon que les paramètres de l’enveloppe d’amplitude (consultez Enveloppes de la section Amplifier), mais ils se limitent au contrôle des modulations LFO.
Le générateur d’enveloppes principal du synthétiseur non seulement contrôle les niveaux sur la durée, mais il est souvent utilisé pour moduler d’autres paramètres sonores lorsque vous enfoncez ou relâchez les touches du clavier.
La fonction la plus courante de la modulation Envelope est de contrôler les paramètres de résonance et de coupure du filtre avec les sources de modulations de vélocité ou de suivi clavier (consultez Routage des modulations).
Cette section présente les commandes globales qui affectent le signal de sortie général de votre synthétiseur.
La commande globale la plus évidente est la commande Level, qui permet de définir l’intensité générale de votre son. Pour plus d’informations sur la commande Level, consultez Enveloppes de la section Amplifier.
Voici également d’autres commandes globales :
Remarque : le paramètre Trigger Mode vous permet également de définir des priorités pour les notes hautes ou basses, en mode monophonique (une voix à la fois), sur certains modèles de synthétiseur.
Il existe de nombreuses autres commandes globales, qui varient en fonction du modèle de synthétiseur utilisé et qui ont une incidence sur votre son général.