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TECHNIQUE ET MAO



LES FORMES D'ONDES DU SYNTHÉTISEUR ANALOGIQUE

Cette page fait suite à : LE VCO ET DCO SUR UN SYNTHÉTISEUR ANALOGIQUE


Que vous soyez un musicien "technoïde" ou pas, il est toujours bon de mieux comprendre ce qui se passe dans les entrailles de votre machine pour en tirer le meilleur parti… les formes d'ondes * en sont la base. Elles apportent au synthétiseur le timbre sonore propre à constituer un certain type de son.


PASSONS EN REVUE LES FORMES D'ONDES ESSENTIELLES…


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Le VCO analogique de base est capable de créer trois formes d'ondes * des plus classiques en synthèse : l'onde carrée, triangulaire et dent de scie. Le DCO en produit d'avantage (sinus, impulsion variable, etc.) mais ce sont souvent des variantes ou améliorations des trois ondes de base précitées.

Chaque forme d'onde classique a ses particularités sonores. Elles sont inspirées de leur représentation graphique dans le temps. Plus simplement, les formes d'ondes peuvent être décrites comme une somme d'ondes plus élémentaires, constituées d'harmoniques *. Suivant la forme d'onde utilisée (carrée, triangulaire ou dent de scie...), son spectre * harmonique est plus ou moins riche et complexe.


1 - L'ONDE "SINUSOIDE"

La plupart des électriciens qui ont utilisé un oscillateur ont déjà vu une sinusoïde, c'est la forme d'onde la plus élémentaire puisqu'elle ne possède qu'une harmonique. Ce qui nous amène à conclure que les autres ondes seront constituées par l'addition de sinusoïdes.

En soi, une sinusoïde délivre un message trop pur pour être intéressant musicalement, sauf à reprendre le principe de la synthèse additive cher à Kawaï ou celui de l'utilisation des tirettes sur les orgues Hammond. Toutefois, elle peut devenir utile pour faire de la modulation de fréquence ou d'amplitude.

L'utilisation de cette onde engendre un son trop doux, voire terne, sur le timbre duquel on ne peut avoir aucune action.


2 - L'ONDE "TRIANGLE"

La forme d'onde dite "triangle" se rapproche de la sinusoïde par sa pauvreté harmonique, puisque son spectre ne comporte qu'une harmonique sur deux. L'amplitude de chaque harmonique décroît rapidement en fonction de la fréquence utilisée. Sa sonorité est donc proche de la sinusoïde, mais à cause de ses imperfections elle a tout de même un spectre plus riche.

S'il s'agit d'une forme triangulaire bien symétrique, on trouvera, en faible proportion, quelques harmoniques paires et impaires, en plus de la fondamentale. Le son résultant est déjà un peu plus riche que l'onde sinusoïde, tout en lui ressemblant beaucoup. En revanche, une forme triangulaire disymétrique renferme beaucoup plus d'harmoniques que l'onde triangulaire régulière.


3 - L'ONDE "CARRÉE"

C'est une forme d'onde assez riche. Contrairement à la forme d'onde "triangle", l'amplitude des harmoniques décroît plus lentement suivant la fréquence utilisée. Elle ne possède comme pour l'onde "triangle" qu'une harmonique sur deux et un cycle régulier. L'onde passe la moitié de son temps en haut et l'autre moitié au bas de son amplitude. Elle est utilisée pour imiter les sons de tuyaux, type clarinette ou des sons de percussion en bois comme le woodblock. On peut obtenir avec l'onde "carrée" des sonorités assez pures.


4 - L'ONDE "RECTANGLE"

Lorsque l'onde carrée n'est plus symétrique, on dit qu'elle est rectangulaire. Selon le facteur de forme (rapport des durées des deux parties constituant une période), l'onde sera plus ou moins riche en harmoniques paires et impaires. Quand le facteur de forme approche 10% ou 90%, le signal est dit impulsionnel et sa richesse timbrale devient très importante.


5 - L'ONDE "DENT DE SCIE"

Comme son nom l'indique, les sonorités obtenues avec l'onde en "dent de scie" sont tranchantes. C'est une onde riche qui contient toutes les harmoniques et dont l'amplitude décroît lentement. Sa riche sonorité permet de créer des sons de basses, de guitares ou de cordes. L'utilisation des filtres (LFO *) est recommandée pour tirer le maximum des possibilités de cette onde.

Très utilisée, la dent-de-scie reste un cas particulier de l'onde triangulaire fortement disymétrique.


6 - L'ONDE "IMPULSION VARIABLE" OU "PULSE"

Contrairement à l'onde "carrée" au cycle régulier, l'onde à "impulsion variable" (pulse) a un cycle irrégulier. Le musicien peut modifier l'onde en changeant son cycle. Il le modifie en augmentant ou en diminuant le temps de l'amplitude maximum.

"L'impulsion variable" est une onde complexe à utiliser de façon efficace. Son spectre se modifie de façon irrégulière en fonction de son rapport cyclique. Elle est intéressante à partir du moment où l'on fait intervenir un LFO ou un générateur d'enveloppe pour créer des sons plus vivants et expressifs.


7 - L'EFFET PWM

Ce n'est pas à proprement parler une forme d'onde, mais un effet résultant du changement cyclique ultra rapide du facteur de forme d'un signal rectangulaire. Grâce à un générateur spécial, comme celui servant à créer le vibrato, on fait varier constamment, plusieurs dizaines de fois par seconde, le facteur de forme de l'onde rectangulaire. Cela produit un timbre étrange, mais toutefois agréable qui donne toute sa puissance à la musique électronique.



FAIRE SA CUISINE EN MELANGEANT LES ONDES



Avant d'utiliser les ingrédients annexes qui vont être la touche finale à votre son (LFO, ADSR, etc.), nous allons mélanger deux ondes ensembles.

QUE SE PASSE T-IL SI L'ON MIXE DEUX SIGNAUX ?

S'ils ont des fréquences très différentes, sans relation, le résultat donne deux sons distincts et le plus souvent dissonants. Par contre si l'un des deux est à une fréquence multiple de l'autre, les deux signaux fusionnent pour donner un son au spectre plus riche. Le son devient plus "épais". Mais attention ! tout n'est pas aussi simple, car il faut à présent synchroniser les VCO.

Si les deux signaux ont des fréquences proches, on obtient une sorte de battement qui fait que l'on entend une seule sinusoïde dont l'amplitude est modulée. Cette vitesse de modulation dépend de la différence de fréquence entre les deux sinusoïdes et de leurs amplitudes. Chacun des deux signaux est constitué d'une somme d'harmoniques qui ne vont pas battre à la même vitesse, ce qui produit un spectre évolutif plutôt qu'un battement régulier.

Lorsqu'on souhaite utiliser plusieurs VCO pour enrichir le spectre (exemple : réglage à l'unisson ou à l'octave pour obtenir un puissant son monophonique ou de belles nappes), il est nécessaire au préalable de les accorder très finement.

Ce qui fait défaut avec les synthétiseurs analogiques c'est la précision de l'accord (problème absent sur les synthés digitaux). Des battements indésirables finissent par apparaître.

Pour améliorer de façon quasi parfaite la synchronisation, on asservit un VCO "esclave" à un VCO "maître". Le VCO "maître" forcera alors le VCO "esclave" à se réguler sur le "maître". Dans le cas où le VCO "esclave" est désaccordé, la synchro provoquera une variation de timbre qui sera vue comme un défaut (si l'on recherche un son "pur") ou une qualité (si l'on recherche un son "sale" en modulant l'accord du VCO "esclave").


D'une façon générale, plus un synthétiseur possède des VCO, plus le son obtenu est riche harmoniquement (si on le souhaite). Le son est épais, voire lourd ! Si vous appliquez une enveloppe d'amplitude lente à ce type de sons, vous obtenez des nappes profondes (les sons sont souvent désignés sous le nom de "pad"). En fonction du mélange des formes d'ondes on obtient des "string pad" avec la "dent de scie" et "l'impulsion variable" et des "hollow pad" avec la "carrée".


* GLOSSAIRE



  • Forme d'onde : elle définit le timbre d'un oscillateur. En analogique, il en existe plusieurs : triangle, dent de scie, impulsion, carré, etc.

  • Harmonique : c'est le composant de base d'un son constitué par des sinusoïdes à fréquences multiples de la fréquence de base (fondamentale).

  • LFO : Low Frequency Oscillator, en anglais. Le LFO est un oscillateur spécial à très basse fréquence, dont le rôle principal est de moduler les générateurs (VCO) afin de créer un effet de vibrato, de trémolo.

  • Module : il permet de générer ou de modifier un signal (LFO, vibrato, etc.).

  • Numérique : les signaux sont codés par des nombres entiers.

  • Spectre : description d'un signal constitué d'une somme de sinusoïdes.

  • Vintage : nom donné aux claviers provenant d'avant l'ère numérique ( antérieurs aux années 1980 ). Ce sont les synthétiseurs analogiques (Mini Moog, Jupiter, etc.) mais également les pianos électriques (Fender Rhodes, Wurlitzer) et les orgues (Hammond B3, Farfisa, etc.).

  • VCO : oscillateur commandé en tension. Voltage Controlled Oscillator, en anglais.

SUITE : 5 - LES FILTRES ANALOGIQUES DU SYNTHÉTISEUR