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TECHNIQUE ET MAO



LE B.A.-BA DE L’ÉCHANTILLONNAGE (part. 1) : COMMENT ÉCHANTILLONNER PROPREMENT

UNE MUSIQUE ARTIFICIELLE

N’en déplaise aux personnes pointilleuses du français, « échantillonneur » se dit « sampleur ». D’ailleurs ce n’est pas nous qui l’avons inventé, et de plus notre place dans la fabrication d’instruments assistés par ordinateur est quasi nulle sur le marché. On a parfois l’impression que le sampleur est moribond, surtout depuis l’explosion des synthétiseurs à tables d’ondes, pourtant il n’en est rien !

L’idée de faire de la musique « artificielle » ou « synthétique » en parlant d’enregistrements de sons « réels » n’est pas forcément très neuve. En fait, comme d’habitude, elle remonte à l’instant même où l’on a pu enregistrer des sons sous une forme manipulable, comme l’utilisation de disques de verre portant des « photos » d’ondes sonores, lues pendant leur rotation par des cellules photoélectriques, procédé nettement inspiré par les pistes audio des films de cinéma.

Sampling veut simplement dire : prendre un échantillon. Le son est souvent récupéré sur un CD ou un vinyle pour qui ose, mais pour les vrais accros, il est pris directement à la source d’un instrument de musique ou d’une ambiance sonore.


POURQUOI ÉCHANTILLONNER ?


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Echantillonner ne conduit pas systématiquement à des choses intéressantes, mais dans le cas du sampling, le produit le plus connu est certainement le synthé à « wave table ». Qu’est-ce à dire ?

Sous cette forme le son n’est plus qu’une collection de données informatiques. Que peut-on faire comme calculs qui soient musicalement intéressants ? La réponse est du genre : beaucoup.

Par exemple, en additionnant deux échantillons, on fait un mix. En multipliant les valeurs d’un échantillon par 2, on augmente son volume de 6 dB. En divisant ces mêmes valeurs par 2, on diminuera donc le volume de 6 dB. En ne lisant (« jouant ») qu’une valeur sur deux, on transposera d’une octave vers l’aigu. En annulant les valeurs faibles, on aura un noise gate. En lisant les valeurs à l’envers, on « inversera » (reverse) comme si on lisait une bande magnétique à l’envers. Ensuite, d’autres calculs bien plus complexes permettent d’obtenir tous les effets connus en audio : filtres, compresseurs, égalisation, reverb, écho, flanger, etc.

Tout le problème revient à savoir quelle quantité de calcul cela peut représenter, et si l’on dispose d’un ‘calculateur’ assez rapide pour donner un résultat en temps réel. Pour un synthé, cela voudra dire que l’on pourra effectivement disposer de l’effet en question et qu’il pourra probablement être piloté par la molette de modulation ou un autre contrôleur MIDI.

Si les processeurs du synthé ne sont pas assez rapides, peut-être trouverez-vous un muti-effet pour prendre le relais. Avec un sampleur, si l’engin ne peut pas calculer un effet en temps réel, il peut néanmoins fabriquer un nouvel échantillon, même s’il lui faut un certain temps de calcul pour une seconde de son. Et il ne faut pas croire que l’expressivité soit totalement perdue pour autant : des cross-fade peuvent vous permettre une transition entre l’échantillon d’origine et celui résultant du calcul d ‘effet.


RETOUR A LA RÉALITÉ…

Pour comprendre les limites et les besoins, et faire de vous un échantillonneur hors pair, il faut dire quelques petites choses sur l’échantillonnage numérique. Ce qu’il faut comprendre en premier lieu quand on souhaite maîtriser l’échantillonnage, c’est à quel point la numérisation du son est approximative.

Les sampleurs « modernes » se contentent généralement de 16 ou 24 bits, alors que le premier ‘sampler-hero’ haut de gamme, le Fairlight, numérisait sur 8 bits seulement, même après que les sampleurs pour monsieur tout le monde soient passés sur 16 bits, et les professionnels disaient qu’ils étaient très contents ! Pourtant, un des échantillonneurs recherchés des collectionneurs, le Mirage, premier Ensoniq, travaille sur 8 bits ! Cet intérêt se rapporte à une caractéristique mal comprise du métier de preneur de son ou de faiseur de son.

Il ne s’agit pas ici de haute fidélité, mais de créativité. Le Fairlight d’origine et le Mirage sont tellement imparfaits qu’on ne leur demande, au fond, pas vraiment d’imiter des instruments connus… Ce qu’ils font assez mal. En revanche, leurs imperfections apportent un ‘grain de son’ que certaines personnes recherches. Soit dit en passant, les fanatiques du son en 8 bits approximatifs peuvent toujours enregistrer avec cette résolution.

Le standard d’aujourd’hui est 16 bits, voire 24 bits. C’est aussi parfait qu’un CD… c’est-à-dire pas parfait du tout ! Le choix des fréquences a trouvé son alibi dans un théorème fameux d’un dénommé Nyquist, qui dit en gros que si l’on veut enregistrer des fréquences allant jusqu’à 20 kHz, il faut enregistrer à 40 kHz. Mathématiquement, ce n’est pas tout à fait faux. Mais pratiquement, il y a deux erreurs…

Si l’on enregistre tout ce qui se passe jusqu’à 20 kHz, on enregistre tout ce qui se passe au-dessus, et forcément mal. C’est une des sources de distorsion dénommée ‘aliasing’, parce qu’elle enregistre en quelque sorte des ‘fantômes’ de sons. La deuxième erreur, qui découle des nécessités induites par la première, est qu’il va falloir éliminer tout ce qui dépasse 20 kHz, ce qui implique l’utilisation de filtres passe-bas assez raides, lesquels induisent évidemment des distorsions.

En fait pour que la qualité soit satisfaisante, il faudrait numériser deux fois plus vite : c’est ce que faisait le Synclavier en numérisant à 100 kHz ! Mais le Synclavier est mort pour n’avoir pas compris que les microprocesseurs étaient l’avenir de l’informatique. Quant à la définition, on peut envisager deux approches…

La première est de considérer que la dynamique de l’oreille humaine est de l’ordre de 120 dB entre un bruit qui commence à ‘bousiller’ les tympans, et ce que nous considérons comme du silence (il s’agit d’une part d’un bruit ponctuel quand il dépasse les 100 dB, et de l’autre d’un silence de 0 dB qui suppose que vous êtes dans une ambiance plus que calme depuis quelques heures). Cette approche indique que la numérisation serait de 22 bits. Mais elle indique aussi d’autres approches, car après un son de 110 dB, par exemple, l’oreille n’entend plus grand-chose pendant quelques fractions de secondes, ce qui permet des codages variés qui rendent la chose à la fois plus compliquée et plus accessible. C’est le genre de ‘trafic’ utilisé par les Minidisks ou les DCC.

L’autre approche, c’est de constater qu’entre des fortissimo de musique classique et un solo de flûte, il y a une ‘nuance’, disons, d’une quarantaine de dB. Autrement dit, si sur votre CD les parties d’orchestre sont enregistrés sur 16 bits, votre flûte ne l’est plus que sur 10 ! Autrement dit aussi, n’en déplaise à ces mélomanes qui se délectent du son des CD, c’est tout de même caca-boudin !

Pour garantir une qualité acceptable, on retrouve ici la nécessité de 6 dB de mieux. Pourquoi ne les a-t-on pas ? Deux raisons à comprendre pour réaliser de bons échantillons : la première est que les convertisseurs 22 bits et plus ne sont pas encore très courants, et la seconde, c’est qu’en numérisant sur 24 bits (pour arrondir) à 100 kHz, on multiplie par plus de trois l’encombrement de l’échantillon, c’est-à-dire la mémoire vive.


DIGITALISER

Digitaliser ne requiert pas les mêmes réflexes que pour enregistrer sur une bande magnétique analogique. Sur une bande, on peut enregistrer légèrement faible pour limiter la distorsion sans introduire d’autre perte de qualité qu’une légère remontée de bruit de fond, s’il est audible. A l’inverse, on peut ‘cartonner’ parce qu’on se moque des distorsions sur les transitoires, et on y gagne quelques dB de dynamique. En digital, on ne peut pas passer le 0 dB puisque au-dessus le convertisseur ne saura plus ‘mesurer le son’. Le résultat s’appelle le ‘clipping’ et s’entend parfaitement… D’autre part, enregistrer trop bas introduit des pertes de qualité et des distorsions pas vraiment nécessaires. Il faut donc pour réaliser un bon échantillon être au plus près du 0 dB (généralement une LED vous signale quand vous ‘clipper’).


ÉCONOMISER DE LA MÉMOIRE

Imaginons que vous désiriez enregistré un son de soubassophone et qu’il n’émet rien au-dessus de 300 Hz (du moins si vous n’entendez pas de différence en lui faisant subir un passe-bas à cette fréquence), vous pouvez théoriquement échantillonner l’instrument à 600 Hz (ou 1200 pour les snobs…). Qu’allons nous y gagner ? On va économiser de la mémoire ! A peu près 8 fois dans le cas présent. Mais attention ! Tous les systèmes d’échantillonnage ne permettent pas ce genre de magouille.

Mais que se passe-t-il si l’on veut enregistrer live ?

En fait, la question ne se pose pas, du moins du point de vue du musicien. Il se trouve que les échantillons musicaux ne sont pas les seuls à pouvoir intéresser le sampler fou. On peut aussi chercher à se faire une collection de bruits variés, pris sur le vif.

Par Jean Poncet


LE B.A.-BA DE L’ÉCHANTILLONNAGE (part. 2) : RÉALISER UN PREMIER ÉCHANTILLON