Autres méthodes de synthèse

Synthèse par échantillonnage

La synthèse par échantillonnage, parfois appelée modulation par impulsion codée (MIC) ou échantillonnage et synthèse (S&S, Sampling & Synthesis), se différencie principalement de la synthèse soustractive par le fait qu’elle utilise des échantillons au lieu des formes d’onde d’oscillateur.

Les enregistrements échantillonnés de sons existants sont associés aux commandes du clavier. Généralement, chaque échantillon est associé à une note au centre de la plage du clavier, qui couvre environ cinq notes associées de manière unique à cet échantillon. Une plage de cinq notes et quelques est utilisée car les échantillons ont tendance à ne plus ressembler au son source s’ils sont joués plus de quelques notes au-dessus ou en dessous de la tonalité originale, du fait de la relation entre la hauteur tonale et la vitesse de lecture des échantillons.

La hauteur tonale de chaque échantillon n’est pas modifiée par une commande de fréquence, contrairement à la forme d’onde de l’oscillateur sur un synthétiseur qui n’utilise pas d’échantillonnage. Au lieu de cela, l’échantillon est joué (lu) plus rapidement ou plus doucement, afin d’en modifier la hauteur tonale, ce qui a une incidence sur le temps de lecture de l’échantillon. Par exemple, la lecture d’un échantillon joué à deux fois sa vitesse initiale durera deux fois moins de temps.

L’EXS24 mkII est un lecteur d’échantillons qui peut être utilisé comme synthétiseur avec échantillonnage, grâce à sa fonctionnalité de synthèse soustractive.

Les instruments les plus répandus utilisant cette approche en matière de synthèse sont les suivants : Korg’s M1, O1/W et Triton ; instruments Roland JV/XP ; modèles Motif de Yamaha ; etc.

Synthèse par modulation de fréquence (FM)

Pour résumer, la synthèse FM implique l’utilisation d’un oscillateur modulateur et d’un oscillateur porteur d’onde sinusoïdale. Le rôle de l’oscillateur modulateur (Modulator) est de moduler la fréquence de l’oscillateur porteur (Carrier) au sein du spectre audio, produisant ainsi de nouvelles harmoniques. Ces harmoniques sont connus sous le nom de bandes latérales.

En règle générale, les synthétiseurs FM ne disposent pas d’un filtre. Vous pouvez générer des sons standards de synthétiseur soustractif via la synthèse FM, mais il est difficile de recréer le son d’un filtre de résonance de synthétiseur soustractif avec cette méthode. Cependant, la synthèse FM est très utile lorsque vous souhaitez créer des sons difficiles à obtenir avec les synthétiseurs soustractifs, notamment les sons de cloche, les tonalités métalliques et les fines sonorités d’un piano électrique. Autre atout de la synthèse FM, elle offre des sons de cuivre synthétique et de basse très dynamiques.

Logic Pro dispose d’un seul synthétiseur FM, l’EFM1. Bien qu’il soit plutôt minimaliste, ce synthétiseur est capable de produire de nombreux sons FM standard, tels que ceux générés par la célèbre gamme de synthétiseurs DX de Yamaha (le DX7, commercialisé entre 1983 et 1986, reste le synthétiseur matériel professionnel le plus vendu au monde).

L’ES2 propose également quelques techniques FM qui vous permettent de moduler un oscillateur avec un autre. Vous pouvez utiliser ces techniques FM pour combler partiellement l’écart qui sépare le son très numérique de la synthèse FM et le son analogique plus « gras » pour lequel est connu l’ES2.

Synthèse par modélisation des composantes

Également appelée modélisation physique, cette méthode de synthèse fait appel à des modèles mathématiques pour émuler des instruments de musique. Différents paramètres sont utilisés pour décrire les caractéristiques physiques d’un instrument, notamment le matériau de fabrication, ses dimensions et l’environnement dans lequel il est joué (eau, air, etc.). Tout aussi importante est la description de l’interaction entre le musicien et son instrument, par exemple s’il joue en pinçant ou en grattant des cordes, ou en les frottant avec un archet, en frappant l’instrument avec une ou plusieurs baguettes, en plaçant ses doigts sur des ouvertures, et ainsi de suite.

Pour modéliser le son d’une percussion (tambour), par exemple, les aspects suivants doivent être pris en compte. Il est essentiel de connaître la façon dont la percussion est frappée, la force appliquée et avec quel accessoire (baguette en bois, mailloche, etc.). Les propriétés de la membrane ou peau du tambour peuvent inclure le matériau utilisé, sa rigidité, sa densité, son diamètre et la méthode de fixation au corps du tambour. Le volume du cylindre du tambour, son matériau et les caractéristiques de résonance de tous les éléments indiqués ci-dessus doivent être décrits de manière mathématique.

Pour modéliser un violon, vous devez prendre en compte l’archet contre la corde, la largeur de l’archet et son matériau, la tension de l’archet, le matériau de fabrication de la corde, sa densité, sa tension, son comportement en matière de résonance et d’atténuation, le transfert des vibrations de la corde via le chevalet (matériau, taille et forme du chevalet), ainsi que les matériaux, la taille et les caractéristiques de résonance du corps du violon. Vous devez en outre tenir compte de l’environnement dans lequel le violon modélisé est joué, ainsi que le style de jeu (l’archet martèle/frappe les cordes ou glisse dessus).

Le composant Scupture est un synthétiseur avec modélisation capable de reproduire de manière convaincante des instruments acoustiques (et électroniques). Il est également exceptionnellement bon dans la création de sons de nappe atmosphériques, en perpétuelle évolution. D’autres instruments proposent des techniques et des composants de modélisation physique, notamment les modèles Ultrabeat, EVP88, EVB3 et EVD6.

Synthèse par table d’ondes, vecteurs et arithmétique linéaire (AL)

La synthèse par table d’ondes utilise différentes formes d’onde dans un cycle unique, regroupées dans ce que l’on appelle une table d’ondes.

Lorsque vous jouez une note sur votre clavier, une séquence d’ondes prédéterminée se déclenche. En général, la transition entre les formes d’onde n’est pas brutale, mais au contraire très douce, ce qui permet d’obtenir une forme d’onde en perpétuelle évolution. Vous pouvez aussi utiliser plusieurs tables d’ondes simultanément, soit en les jouant l’une après l’autre, soit en les fusionnant, afin d’obtenir des formes d’onde plus complexes d’un point de vue harmonique.

Une table d’ondes simple peut imiter la coupure de filtre avec une séquence de formes d’onde (son éclatant, moins éclatant, puis assourdi) qui reproduit la baisse de fréquence de coupure du filtre d’un synthétiseur soustractif.

La synthèse par table d’ondes n’est pas particulièrement adaptée à l’émulation des instruments acoustiques. Par contre, elle est idéale pour la production de sons en constante évolution, de sons métalliques ou agressifs, de sons de cloche, de basses dynamiques et autres sonorités numériques.

La synthèse par table d’ondes a été la technique phare des instruments PPG et Waldorf. L’ES2 propose également une fonctionnalité de table d’ondes.

Les synthétiseurs Roland LA (Linear Arithmetic, arithmétique linéaire - AL) tels que le D-50 fonctionnent suivant un principe similaire. Toutefois, sur ces synthétiseurs, le son est créé en combinant des phases d’attaque échantillonnées complexes et des phases de soutien ou de chute simples. Par essence, il s’agit d’une table d’ondes simple composée de deux échantillons.

La différence entre les synthétiseurs AL et ceux à table d’ondes est que ces derniers ont été conçus pour créer des sons numériques nouveaux, originaux. Les concepteurs de synthétiseur AL, à l’inverse, souhaitaient imiter les instruments réels avec un minimum de mémoire. Pour ce faire, ils ont combiné des échantillons de la phase d’attaque (la portion cruciale d’un son) et des phases de chute et de soutien appropriées.

La synthèse vectorielle, utilisée dans les circuits séquentiels du Prophet-VS et du Korg Wavestation, vous permet de parcourir des tables d’ondes et des séquences disposées sur une grille en deux dimensions (deux vecteurs différents ou, plus simplement, sur l’axe X ou Y). Le principal avantage de cette approche est que la balance (équilibre) entre les échantillons et les ondes est obtenue en temps réel, grâce à une manette. Vous pouvez également utiliser l’ES2 pour réaliser une synthèse vectorielle en modulant le paramètre Oscillator Mix (Triangle) avec l’enveloppe vectorielle (Vector Envelope).

Synthèse additive

La synthèse additive peut être considérée comme l’approche opposée à la synthèse soustractive. Pour obtenir des informations contextuelles en relation avec la synthèse additive, consultez le début de cette annexe, notamment la discussion sur la façon dont les sons correspondent à l’addition de différents harmoniques et sons sinusoïdaux.

Pour résumer, vous partez de rien, puis vous créez progressivement un son en combinant des ondes sinusoïdales de différents niveaux et fréquences. Plus le nombre d’ondes sinusoïdales combinées est grand, plus celles-ci généreront des harmoniques. Sur la plupart des synthétiseurs additifs, chaque ensemble d’ondes sinusoïdales est visualisé et utilisé comme un oscillateur.

Suivant le degré de sophistication du synthétiseur additif que vous utilisez, vous disposez soit d’une commande d’enveloppe individuelle pour chaque onde sinusoïdale, soit d’une commande d’enveloppe unique pour un groupe d’ondes sinusoïdales ; par exemple, une enveloppe pour chaque son et ses harmoniques ou une enveloppe pour tous les harmoniques pairs/impairs.

Logic Prone propose pas de véritable synthétiseur additif ; toutefois, certains aspects de la synthèse additive sont utilisés dans l’EVB3 et les autres orgues à tirettes. Sur l’EVB3, vous partez d’un son de base et lui ajoutez des harmoniques, afin de l’enrichir. La relation de niveau entre le son fondamental et chaque harmonique est déterminée par la façon dont vous actionnez la tirette (jusqu’où vous la tirez). Comme vous ne disposez pas d’une commande d’enveloppe pour chaque harmonique, l’EVB3 se limite à la reproduction des sons d’orgue.

Synthèse par distorsion de phase

La synthèse par distorsion de phase crée différentes formes d’onde en modifiant l’angle de phase d’une onde sinusoïdale.

En bref, vous pouvez déformer une onde sinusoïdale jusqu’à ce qu’elle se transforme en onde en dents de scie, en onde triangulaire, en onde carrée, etc. Le moteur du synthétiseur derrière la génération des formes d’onde observe en général la méthode soustractive standard.

La synthèse par distorsion de phase a été commercialisée pour la première fois en 1984, sur les synthétiseurs Casio CZ.

Synthèse granulaire

Le premier principe de la synthèse granulaire est que le son peut être divisé en particules minuscules, appelées « grains ». Ces grains échantillonnés (de 10 à 50 ms de longueur, généralement) peuvent ensuite être réorganisés ou combinés à d’autres grains pour former des sons différents, créer de nouveaux timbres.

Par de nombreux aspects, cette approche est similaire à la synthèse par table d’ondes, mais à une échelle bien inférieure (plus de précision). Comme vous pouvez l’imaginer, cette méthode est idéale pour la création de sons en perpétuelle évolution et de tonalités uniques et originales.

La synthèse granulaire présente toutefois l’inconvénient majeur d’être très gourmande en processeur, impossible à réaliser en temps réel jusqu’à une date relativement récente. Pour cette raison, elle était assez peu connue et utilisée dans quelques institutions académiques uniquement. Comme les ordinateurs actuels disposent d’une puissance de traitement suffisante, cette méthode de synthèse est désormais possible et un certain nombre de produits sont aujourd’hui disponibles dans le commerce.