TECHNIQUE ET MAO



LE VOCODER ET SON FONCTIONNEMENT

Se propageant sur la scène et dans les studios à la fin des années 1970, le Vocoder permettra de découvrir une autre façon d'utiliser le chant en synthétisant la voix. Comme le saxophone réclame une embouchure pour produire le son de base et de clés pour changer la longueur du tuyau, le Vocoder a besoin de la voix combiné à un signal électrique délivré généralement par un clavier pour fonctionner.


À LA BASE, UN TRAITEMENT DE LA VOIX

Le Vocoder, comme son nom anglais le laisse deviner, traite la voix. La parole humaine est en effet un élément de base du son, et la parole qui entre dans l'instrument en ressortira dotée de nouvelles caractéristiques. Elle sera plus ou moins modifiée, plus ou moins intelligible, tout dépendra des caractéristiques de l'appareil et de ses performances. Précisons néanmoins que l'on ne peut exiger d'un Vocoder bas de gamme les mêmes services qu'un modèle de studio.

Si le Vocoder « code » la source qui lui est envoyée et le mélange à ses propres générateurs, l'intelligibilité demeure une caractéristique essentielle des Vocoders. Les premiers instruments à caractère musical étaient prévus, en effet, pour coder la parole (d'où le nom) afin de la rendre inintelligible. Il fallait alors disposer de la « clé de décodage » pour retrouver une parole compréhensible.

© Roland – Le Vocoder VP-03 est une version miniature du célèbre VP-330 Vocoder Plus, le clavier vocodeur original de Roland de 1979 devenu populaire auprès de nombreux artistes majeurs des seventies.

VOYELLE, CONSONNE ET SIFFLANTES

La parole couvre un spectre de fréquence qui s'étale, grosso modo, de 300 Hz à 3.000 Hz. La parole, c'est un son, et comme tout son, elle se caractérise par un spectre.

Prenons par exemple la lettre « A » passée à travers un EMS Vocoder 2000. Elle donne, pour deux « a », l'un prononcé d'une voix grave, l'autre d'une voix aiguë, un spectre identique ou presque. On voit sur la courbe A ci-dessous, une similitude du spectre malgré la hauteur relative des deux prononciations. L'unique différence se note dans le bas et le haut du spectre ; les fréquences très basses étant absentes lorsque le son est aigu et réciproquement.

LA COURBE A

© Disc International

C'est donc la forme du spectre qui détermine la nature de la lettre. Le spectre de la courbe 1 est grossier, à l'intérieur de cette forme globale, nous trouvons des fréquences discrètes dont la valeur est fonction de la hauteur du son. Une voyelle, c'est concrètement un son, mais elle n'acquiert de signification réelle que lorsqu'elle s'accompagne de consonnes.

Les voyelles peuvent être prononcées de façon continue. On peut prolonger le « A » (« aaaaaaaaaa... »), alors qu'avec les consonnes comme « P », on est obligé de recommencer à chaque fois la prononciation de la lettre : « p... p... p..., etc. » Les consonnes sont marquées par une caractéristique transitoire et présenteront ainsi un spectre différent à chaque instant. Une syllabe sera ainsi constituée d’une partie transitoire, celle de la consonne, et d'une partie « fixe », celle de la voyelle.

En plus de ces composantes, il y en a d'autres, nées des sons qui ne viennent pas des cordes vocales, mais du passage de l'air dans la cavité buccale, ces sons, ce sont les sifflantes dues aux « CH », aux « S », au « C », au « F », et qui existent dans toutes les consonnes à un niveau plus ou moins important.

Ces sifflantes sont constituées par un bruit de nature aléatoire filtré, et dont l'essentiel des composantes est situé dans le haut du spectre audible. La courbe B ci-dessous donne quelques exemples de ces sons. La sifflante peut être continue.

COURBE B

© Disc International

Dans un Vocoder, on disposera d'une première section qui sera capable de reconnaître l'amplitude relative de toutes les composantes d'un son. Une fois que les composantes auront été mises en mémoire (ou simplement reconnues), on pourra commander un dispositif qui permettra d'appliquer à un son quelconque venu d'ailleurs un filtre dont la courbe de réponse sera identique au spectre des lettres prononcées.

Si nous reprenons le spectre de la courbe A, nous pourrons, à partir de celui-ci, obtenir un filtre présentant la courbe de réponse indiquée ici, en déclenchant un signal composé d'un fondamental et de son cortège d'harmoniques. On parviendra à un son qui ressemble à celui de la voyelle prononcée. En modulant la hauteur du fondamental du signal d'entrée, nous aurons la possibilité de faire chanter la personne qui parlera dans le micro.

Le principe du Vocoder est en conséquence le suivant : deux signaux arrivent sur l'appareil. Le premier qui sera analysé (la parole), le second, de remplacement, qui sera filtré en fonction du spectre résultant de l'analyse (le filtrage consiste à transformer le rapport du fondamental et des harmoniques).

Tous les Vocoders du marché sont constitués à partir de ces principes ; tous sont cependant différents ; certains sont conçus pour la scène, quand d'autres plus complexes d'emploi sont réservés aux studios.

Le signal de remplacement se compose de deux parties. La première est un générateur de signaux discrets, c’est-à-dire contenant beaucoup de composantes, fondamental plus harmoniques. Le second générateur nécessaire à la compréhension de la parole, c'est celui du bruit. Il fonctionnera lorsque des sifflantes auront été introduites dans l'appareil.

Dans le Vocoder, nous avons un échange perpétuel entre les deux générateurs remplaçant le son envoyé sur le micro, au rythme des sifflantes. Les deux générateurs peuvent aussi débiter simultanément leurs signaux sur les circuits de synthèse du son.


LA TRANSFORMATION DU SIGNAL

Le synoptique présenté ci-dessous donne une idée de la conception d’un Vocoder. Le signal audio arrive sur une batterie de filtres. Ces filtres ne laissent passer qu'une fine bande de fréquence et sont tous réglés à une hauteur différente. Nous trouverons, en sortie de filtre, une tension alternative contenant une seule fréquence. La valeur de cette tension sera proportionnelle au taux de la composante occupant cette fréquence dans le signal d'entrée.

Une diode se chargera alors de transformer la tension alternative en une tension continue qui deviendra alors tension de commande. Ce redresseur produira l'enveloppe de la tension présente dans la bande de fréquence.

Du côté remplacement, nous avons les deux générateurs, l'un de fréquences, l'autre de bruit. Ces générateurs peuvent être internes ou externes. Le principal impératif est, pour ces signaux, de disposer d'un large spectre de sortie.

Le dispositif d'analyse situé derrière le micro détecte la présence des sifflantes et commutera, le cas échéant, les deux générateurs.

En sortie de commutateur, nous trouvons une autre batterie de filtres, identique à la précédente. Celle-ci divise le signal de remplacement en une série de signaux répartis dans des bandes de fréquence séparées. À la sortie de chaque filtre, nous avons un amplificateur à gain commandé par la tension d'enveloppe du filtre correspondant.

SYNOPTIQUE DU SIGNAL ENTRANT ET SORTANT D'UN VOCODER

© Disc International

Cette structure est en fait grandement simplifiée. Certains Vocoders bénéficient d'une possibilité d'aiguillage de n'importe quelle tension d’enveloppe sur n'importe quel amplificateur VCA. Parfois, les VCA sont installés devant les filtres. Le dispositif d'analyse est plus ou moins complexe. Sur quelques Vocoders, on peut aussi assurer une gestion des amplificateurs commandés en tension par ordinateur. Chaque Vocoder disposera ainsi de ses caractéristiques particulières qui influenceront sa faculté d'adaptation et aussi son prix de revient (et de vente).


LES PREMIERS VOCODERS COMMERCIALISÉS

Le plus ancien des Vocoders qui ait été proposé sur le marché est celui d'EMS. Nous voulons parler ici de l'EMS Vocoder, l'un des plus complexes qui fut proposé dans les années 1970. Il était utilisé en studio et disposait d'un bon nombre de possibilités avec, entre autres, une matrice qui permettait d'assurer la permutation des sorties d'enveloppe et des entrées de commande des VCA.

Le suivant sera proposé par la marque allemande Sennheiser. Le VSM 201 était constitué d'une valise noire avec toutes les commandes regroupées sur sa façade. Contrairement à l'EMS, il ne possédait pas de matrice de programmation, mais pouvait tout de même être utilisé, le cas échéant, et moyennant une adaptation, avec inversion des voies. Moog suivra en 1979 avec un Vocoder équipé d'entrées microphone et ligne, ainsi que de 16 entrées de synthétiseur (1 pour chaque bande de fréquence) et 16 sorties. Sa conception et son architecture sont quasiment identiques au vocodeur Bode 7702. Wendy Carlos et John Carpenter l'ont utilisé. Citons aussi le Syntovox 221 venu de Hollande.

En poursuivant une descente vers les appareils plus accessibles, nous arrivons à l'EMS 2000 et au Korg VC 10. Le Korg était à sa sortie un appareil relativement bon marché et de surcroît complet en possédant un micro monté sur flexible et un clavier.

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