LE GÉNÉRATEUR DE BRUIT EN QUESTION
Qu’il soit blanc ou coloré, le bruit est un élément important de la musique. Pour bien comprendre son intérêt, il faut remonter à l’époque des synthétiseurs analogiques des années 60/70. De nombreux modèles étaient alors équipés du fameux bruit blanc…
Tout comme le V.C.O. (Oscillateur contrôlé par tension), le générateur de bruit élabore un signal qui, après traitement par des filtres et un V.C.A. (amplificateur contrôlé par tension), donne naissance à un son. Contrairement à un V.C.O. qui ne peut délivrer qu'un signal composé d'une seule fréquence (avec éventuellement des harmoniques de cette fréquence), le générateur de bruit délivre un signal complexe qui peut être considéré comme un mélange de toutes les fréquences comprises entre quelques hertz et une vingtaine de kilohertz.
Si ces fréquences sont toutes présentes en proportions égales, le bruit sera dit « blanc ». Au contraire, si des fréquences sont amplifiées ou atténuées par rapport aux autres, le bruit sera dit « coloré ». Cette coloration que l'on trouve sur de nombreux synthétiseurs analogiques, le bruit rose, n'est autre que du bruit blanc dont on atténue les fréquences élevées à l'aide d'un filtre passe-bas (L.P.F.).
COMMENT S’ÉLABORE LE BRUIT ?
Pour créer un signal complexe contenant toutes les fréquences audibles du spectre sonore, un constructeur de synthétiseur ne va pas utiliser un oscillateur par fréquence (procédé de synthèse additive), mais recourir à une astuce…
En raccordant la sortie d'un générateur de bruit directement à l'entrée d'un amplificateur, on constate que le son délivré par le haut-parleur ressemble, en beaucoup plus fort, au souffle produit par ce même amplificateur quand on le fait fonctionner à fond en ne branchant rien sur les entrées (ce que je déconseille vivement de faire). Ce n'est pas dû à une coïncidence, mais au fait que l'on exploite, pour fabriquer le bruit blanc, un phénomène électronique produit par le passage des électrons dans certains composants.
Dans le cas du souffle d'un amplificateur, ce phénomène est désagréable et les constructeurs d'amplificateurs s'efforcent de le réduire. En revanche, pour réaliser un générateur de bruit de synthétiseur, ce phénomène-là est provoqué volontairement, puis fortement amplifié.
ASPECT TECHNIQUE
Le procédé employé est généralement le phénomène « d'avalanche » produit par le passage d'un courant électrique dans un semi-conducteur (dans le sens inverse du sens de circulation normal du courant devant parcourir ce semi-conducteur). Les meilleurs résultats sont obtenus en utilisant comme semi-conducteur une jonction de transistor (base-émetteur) ; mais on trouve parfois comme source de bruit une diode Zener. Le signal de bruit recueilli aux bornes du semi-conducteur est très faible ; il sera donc puissamment amplifié avant de pouvoir être mis à la disposition de l'utilisateur.
COMMENT UTILISER LE GÉNÉRATEUR DE BRUIT ?
Nous venons de voir que, comme le V.C.O., le générateur de bruit délivre un signal musical ; par conséquent, le générateur de bruit pourra être utilisé à la place de ce dernier comme point de départ de la chaîne sonore.
Figure 1a : Générateur de bruit à la place du V.C.O.
Le synoptique normal (ci-dessus) devient le synoptique suivant, où le clavier ne sert plus qu'au branchement du générateur d'enveloppe.
Le signal du générateur de bruit peut également être mélangé à celui du (ou des) V.C.O. (fig. 2), et enfin, le signal du générateur de bruit peut, après certains traitements, être utilisé comme signal de commande. Nous allons voir à présent chacune de ces possibilités…
LE GÉNÉRATEUR DE BRUIT (à la place du V.C.O.)
L'absence de V.C.O., se traduisant par l'absence d'une fréquence fondamentale, enlève au son tout son caractère musical ; cet effet sera utilisé pour imiter des bruits totalement dépourvus d'une fréquence propre (bruit de la mer, bruit du vent, coup de feu, etc.).
Figure 2 : Générateur de bruit et V.C.O. fonctionnant ensemble.
À l'aide du V.C.A., on choisit la forme d'enveloppe correspondant à l'effet recherché et on remplit cette enveloppe avec "le bruit filtré à la place de l'habituel signal carré, triangulaire ou sinusoïdal du V.C.O. À l'aide des filtres, on prélève, dans le large spectre de bruit, une bande de fréquences plus ou moins large correspondant au spectre du son que l'on désire synthétiser.
Le spectre résultant est un peu comparable au spectre sonore d'un cluster (groupe de notes voisines jouées simultanément). Des effets sonores innombrables pourront alors être obtenus en appliquant aux différents modules du synthétiseur les commandes que l'on utilisait lors du fonctionnement du V.C.O. (modulation de la fréquence de coupure des filtres à l'aide du L.F.O. ou du signal du générateur d'enveloppe, modulation d'amplitude du signal de sortie en contrôlant le gain du V.C.A. par le L.F.O., etc.).
On constatera alors que le clavier n'agit plus sur la hauteur du son et que son seul rôle se borne à déclencher le générateur d'enveloppe, le son engendré par le synthétiseur restant toujours le même quelle que soit la touche appuyée. Pour remédier à cet inconvénient, on peut (si le synthétiseur le permet) se servir de la tension fournie par le clavier pour contrôler la fréquence de coupure des filtres. Si, par exemple, le son recherché est celui d'une cymbale, on pourra imiter facilement le son de cymbales de plusieurs dimensions selon la touche enfoncée (fig. 3).
En jouant sur la résonance des filtres, on donnera de la profondeur aux sonorités ; au bruit de la mer par exemple, le fait d'augmenter la résonance des filtres viendra ajouter une ambiance de tempête.
Figure 3 : Réalisation de cymbales de différentes sonorités selon la touche enfoncée.
L’UTILISATION SIMULTANÉE DE VCO ET DU GÉNÉRATEUR DE BRUIT BLANC
La ou les notes des V.C.O. sont mélangées au bruit blanc à l'aide d'un étage approprié permettant de doser séparément les deux sortes de signaux. Généralement, c'est le signal musical qui domine, le bruit n'étant là que pour parfaire la ressemblance du son synthétisé avec celui du véritable instrument. On arrive ainsi à reproduire le souffle d'une flûte ou le timbre d'une caisse claire.
Le bruit blanc privé de ses fréquences basses peut être considéré comme l'ensemble des harmoniques de rang élevé d'une note quelconque élaborée par un V.C.O. Ajouté à un son servant de fréquence fondamentale, il permet de se rapprocher de la sonorité d'une timbale et même des sonorités complexes de cloches ou de gong (à l'aide de plusieurs V.C.O., d'un modulateur en anneau et en donnant beaucoup de résonance aux filtres).
Pour avoir des sonorités très « étudiées », il est souhaitable de traiter la composante « musicale » et la composante « bruit » dans des circuits distincts ; c'est-à-dire de disposer de deux filtres, deux V.C.A. et deux générateurs d'enveloppe. Parfois, moyennant un peu d'astuce, il est très facile de le faire sur des petits synthétiseurs comme le Korg MS20 (fig. 4).
Figure 4 : Pour des sons sophistiqués, nécessitant des réglages séparés des composantes musicales et du bruit, on aura recours à des circuits : Filtres V.C.A. et E.G. en double. Sur un Synthé Korg MS 20, le deuxième filtre sera celui du « Signal Processor ». Le mixage sera extérieur au synthétiseur.
UTILISATION DU SIGNAL DE BRUIT EN TANT QUE SIGNAL DE COMMANDE
Le bruit, par sa nature, n'est pas un signal logique, calibré, ne pouvant prendre que deux états, « 0 » ou « 1 », mais un signal dont l'amplitude peut être une valeur quelconque prise entre un maximum et un minimum et changeant de façon aléatoire. Toutefois, après quelques petites opérations de mise en forme, le bruit peut servir à commander certains modules d'un synthétiseur.
ASPECT TECHNIQUE
L'opération la plus couramment pratiquée est l'échantillonnage. L'échantillonnage (Sample & Hold) consiste à emmagasiner dans un condensateur faisant office de réservoir la tension correspondant à l'amplitude du bruit, prélevée à un instant « t » quelconque, et aussi bref que possible, pour que l'on puisse considérer que l'amplitude du bruit est restée constante pendant toute la durée de l'échantillonnage.
Le condensateur réservoir est relié à un amplificateur tampon qui permet d'utiliser la tension emmagasinée sans décharger le condensateur. Cette tension sera utilisable pour commander divers modules du synthétiseur ; sa valeur ne changera que si l'on procède à un nouvel échantillonnage.
Généralement, on se sert des signaux réguliers d'un signal d'horloge pour modifier cette tension à intervalles de temps constants. Le bruit échantillonné ayant une amplitude variant de façon erratique, la tension de sortie de l'échantillonneur sera aléatoire.
Cette tension pourra servir à obtenir des notes variant aléatoirement, en pilotant avec un V.C.O., ou encore, par exemple, à modifier de manière aléatoire la sonorité d'une note, en agissant sur la fréquence de coupure des filtres.
Le bruit peut également être appliqué à un détecteur de seuil (trigger) de façon à obtenir des signaux logiques calibrés se succédant de façon désordonnée. Les signaux sortant du trigger seront d'autant plus nombreux que l'amplitude du bruit sera élevée et sa bande passante large.
On aura donc intérêt à filtrer le bruit et à le doser (cela ne pose aucune difficulté ; il suffit de recourir à un simple potentiomètre) avant de l'injecter dans le trigger. Le signal de sortie du trigger peut alors servir à différentes opérations dans lesquelles on souhaite faire intervenir le hasard : avance pas à pas d'un séquenceur (fig. 5) ; commande de l'échantillonneur (on peut, par exemple, en réalisant le montage de la figure 6, obtenir des notes aléatoires, de durées aléatoires).
Figure 5 : Commande d'avance erratique d'un séquenceur. Seuls les pics de bruit les plus forts déclenchent le trigger.
Bien qu'il ne soit pas un signal de commande, le bruit peut parfois être utilisé pour moduler en fréquence un V.C.O. On relie alors directement le signal de bruit à l'entrée de modulation du (ou des) V.C.O. du synthétiseur. Un réglage de niveau est toutefois indispensable, soit en sortie du générateur de bruit, soit à l'entrée de la commande de modulation du V.C.O. On obtient alors des effets assez inattendus.
Si le synthétiseur est réglé pour sonner comme un violon, la modulation du V.C.O. par du bruit à très faible amplitude reproduira le bruit caractéristique du frottement de l'archet sur les cordes. Un niveau de bruit un peu plus fort, sur une sonorité de guitare électrique, imite l'effet des pédales de distorsion ou la saturation d'un amplificateur.
Figure 6 : Commande de l'échantillonneur (S/H) par le signal de bruit (fig. 6a) au lieu du montage classique (fig. 6b).
Effet : notes aléatoires (non tempérées) irrégulièrement espacées.
Effet : notes aléatoires (non tempérées) irrégulièrement espacées.
Effet : notes aléatoires (non tempérées) irrégulièrement espacées.
Dans le domaine des bruitages, une note assez aiguë, fortement modulée par du bruit, imitera le bruit d'un essaim d'insectes. D'autres manipulations à partir d'un générateur de bruit, sont bien sûr possibles... Cela ne dépend que de vous.
Par J-P. VERPEAUX
À PROPOS DE JEAN-PAUL VERPEAUX
Grand amateur d'orgue liturgique, Jean-Paul Verpeaux est l'animateur d'un site consacré à cet instrument, Organ Works. Celui-ci contient de nombreuses informations techniques, la possibilité de télécharger des partitions et d'écouter ses compositions personnelles. Par le passé, ce musicien a été l'auteur d'un ouvrage consacré au synthétiseur, Technique complète des synthétiseurs (1985) ainsi que des articles pour différents magazines spécialisés dans la musique.
