LA SYNTHÈSE ANALOGIQUE SOUSTRACTIVE : LES BASES

Des instruments électroniques avec ou sans clavier, laissaient traîner encore, ici ou là, quelques branchements « sauvages » de modules à modules (1) pour apporter la touche « scientifique » indispensable. Nous étions au tournant des années 50/60 ; époque durant laquelle le transistor allait produire sa petite révolution : petit, léger, robuste… Des avantages qui allaient renvoyer, du moins pour un temps, le tube électronique à l’ère de la préhistoire. Certes, il restait encore beaucoup de chemin à parcourir, mais les bases était déjà là : la synthèse soustractive parvenait à faire jaillir des sons miraculeux et la musique électronique allait rentrer dans l’histoire…

La synthèse analogique soustractive repose sur la modification d’un signal tout simple : une onde. Pour produire un son, l’instrument utilise différents modules (unités de génération et traitement sonore). Chacun d’eux joue un rôle particulier dans la transformation du son.. Cependant, il faut garder à l’esprit que chaque module interagi sur les autres en fonction des paramètres que l’utilisateur modifie. Dans un synthétiseur analogique, rien n’est fondamentalement statique ; sauf l’onde qui sert de point de départ à l’établissement d’un type de son.

DE L’IMPORTANCE DU FILTRE

L'efficacité d'un filtre est toujours proportionnelle à sa pente. Celle-ci s’exprime en décibels par octave (dB/octave) ou en pôle. Le terme "pôle" fait référence à un filtre ayant une pente de 6 dB/octave. Sur les synthétiseurs, on peut ainsi trouver des filtres à un pôle, deux pôles (12 dB/octave), trois pôles (18 dB/octave) et quatre pôles (24 dB/octave).

Additionner les pôles revient à placer des filtres identiques en série. C’est l’ingénieux Robert Moog qui aura l'idée de mettre en série quatre filtres passe-bas (désigné sous le terme de cascade de Moog). Grâce à cette forte pente, l’efficacité des filtres équipant les synthétiseurs Moog sera redoutable et permettra aux synthétiseurs de la marque de générer des sons puissants.

Il existe deux grandes familles de filtres en synthèse soustractive, chacune ayant un champ d'action différent sur le contenu harmonique d'un son. Le filtre le plus répandu est le passe-bas qui, comme son nom l'indique, agit sur les hautes fréquences du signal. L'autre type de filtre est le passe-haut, ayant une action inverse. Si l'on connecte en série un filtre passe-bas avec un filtre passe-haut, on obtient un filtre passe-bande. Enfin, la mise en parallèle de ces mêmes filtres donne naissance au filtre à réjection de bande ou Notch.

Sur un synthétiseur soustractif, deux paramètres principaux permettent d'ajuster l'effet de filtrage : la fréquence de coupure qui correspond à la fréquence à partir de laquelle le filtre va entrer en action et la résonance (pas toujours disponible), qui permet de faire entrer le filtre en auto-oscillation. Ce dernier se comporte alors comme un oscillateur. Il est également possible de modifier l'évolution temporelle de l'effet en adjoignant au filtre une enveloppe d'amplitude.

En savoir + : Les filtres analogiques

LES TROIS PRINCIPAUX MODULES

Pour produire un son, un synthétiseur analogique utilise généralement trois modules qui sont le VCO, le VCA et le LFO. On trouve ces trois modules sur la quasi-totalité des synthétiseurs analogiques.

LE VCO (VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATOR)

Comme son nom l'indique, c’est un oscillateur électrique qui permet de contrôler la tension. C’est grâce à ce module que l’appareil génère une forme d'onde. Celle-ci sera plus ou moins riche en harmoniques et sera traduite nominativement par des noms comme 'dent de scie', 'triangle' ou 'carrée'. Le traitement des harmoniques de l’onde sélectionné subira ensuite un traitement à travers différents filtres.

En savoir + : Fonctionnement du VCO et DCO

Vers le milieu des années 80, l’arrivée du microprocesseur remplacera le VCO par le DCO. Il simulera le fonctionnement de l’oscillateur électrique avec une plus grande précision et stabilité. L’autre avantage du microprocesseur sera de produire plusieurs VCO (DCO) dans le même synthétiseur tout en augmentant ses capacités polyphoniques. Grâce au microprocesseur, d’autres formes de synthèse verront le jour : synthèse additive, synthèse FM, etc.

LE VCA (VOLTAGE CONTROLLED AMPLIFIER)

Le but de ce module est d'amplifier/modifier le signal délivré par le module générateur (VCO). Le contrôle en tension permet d'en faire varier l'amplitude dans le temps pour permettre la constitution de l’enveloppe du son. Pour réaliser cette opération, il est nécessaire de diviser l'évolution temporelle du volume en plusieurs segments. La plus connue de ces enveloppes et la plus répandue est l’ADSR :

• 'A' pour Attaque : contrôle de l’attaque du son. Montée en puissance du son plus ou moins rapide.
• 'D' pour Decay : réglage du point de chute de l’amplitude après l’attaque.
• 'S' pour Sustain : réglage temporel du maintien du son quand la touche du clavier reste enfoncée.
• 'R' pour Release : réglage temporel de la chute du son jusqu’à sa disparition quand la touche est lâchée.

La plupart des synthétiseurs analogique possèdent au moins deux enveloppes. La première servant à faire varier le VCA et la seconde agissant sur le filtre (volume et fréquence).

En savoir + : L'ADSR

LE LFO (Low Frequency Oscillator)

Il est d’une grande importance quand il s’agit de personnaliser le son. Cet oscillateur travaille dans une gamme de fréquences basses inaudibles et agit directement sur le VCO. Ses différents réglages permettent de modifier la vitesse de modulation et la fréquence. Le LFO est utile pour créer des effets comme le vibrato en jouant sur la fréquence du signal délivré par le VCO, tandis que le trémolo est obtenu en modulant le volume du VCA. Il est à noter que le LFO peut avoir d’autres applications en agissant sur d’autres modules autres que les oscillateurs, comme la section de filtrage du synthétiseur.

LES CONTRÔLES DU SIGNAL

Au stade final, le son est contrôlé par l’enfoncement des touches du clavier qui agit directement sur la hauteur des différents générateurs. À ce jeu classique de l’utilisation des touches, le claviériste a en sa possession d’autres outils qui permettent de modifier en profondeur le son.

Situé généralement à gauche du clavier, le synthétiseur est le plus souvent équipé de deux molettes : la molette de modulation assignable à différentes fonctions (agissant le plus souvent sur l’intensité du LFO) et la molette de pitch bend agissant sur la hauteur du signal (effet de glissando réglable en hauteur. Habituellement, + ou - un 1/2 ton). Parfois les effets des deux molettes sont rassemblés en une seule (joystick). Il ne faut pas oublier les pédales, dont la sustain, qui est l’équivalent de la pédale forte du piano acoustique.

LES ÉCHANTILLONS NUMÉRIQUES

Progrès oblige, quand l’échantillonnage est devenu un procédé économiquement viable, les constructeurs décidèrent de l’utiliser dans les synthétiseurs. À la fin des années 80, pour contrer la synthèse FM, de nombreux claviers à synthèse soustractive utilisèrent des échantillons numérisés issus de sons d’instruments et de bruits divers en lieu et place du classique oscillateur et de ses formes d’ondes simplistes. Ce mariage de technologies permit à la musique électronique de produire une quantité très importante de sons d'un nouveau genre tout en dédramatisant la complexité de programmation qu'avait apportée la synthèse FM.

SUITE : 2 - CONSTITUTION DU SON ET CRÉATION