Formation libre — synthèse sonore

Fabriquez un son
à partir de rien.

Un synthétiseur ne joue aucun enregistrement. Il part d'une vibration crue et la sculpte : on retire des harmoniques avec un filtre, on donne une forme dans le temps avec une enveloppe, on fait bouger le tout avec un oscillateur lent. Quatre modules, et absolument tous les sons électroniques que vous connaissez en sortent. Tournez les boutons — le son change sous vos doigts, et vous voyez ce que chaque réglage fait à l'onde.

L'instrument

Le banc

Glissez verticalement sur un bouton pour le tourner. Jouez avec la souris ou avec les touches Q S D F G H J K de votre clavier — et Z E T Y U pour les noires. Tout est calculé à l'instant : aucun échantillon, aucun fichier.

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FORME D'ONDE
COUPURE
VOIX ACTIVES 0

Oscillateurs

Filtre

Enveloppe

Modulation

Effets

Souris ou clavier — Q S D F G H J K pour les blanches, Z E T Y U pour les noires · ↑ ↓ pour changer d'octave

Les quatre gestes

Retirer, sculpter,
faire bouger

La synthèse dite soustractive — celle de ce banc et de la quasi-totalité des synthétiseurs analogiques — procède par retrait. On commence par un son riche et laid, et on enlève.

1

L'oscillateur produit une vibration brute. La dent de scie contient tous les harmoniques, le carré seulement les impairs, le triangle presque aucun, la sinusoïde exactement un. Vous partez de la matière la plus riche possible.

2

Le filtre coupe au-dessus d'une fréquence choisie. La résonance renforce ce qui se trouve juste autour du point de coupure — poussée fort, elle se met à siffler toute seule. C'est le geste qui définit le caractère.

3

L'enveloppe donne la forme dans le temps : attaque, déclin, maintien, extinction. Une attaque de 2 ms fait un piano, de 400 ms un violon. Le même oscillateur devient un autre instrument.

4

Le LFO est un oscillateur trop lent pour être entendu — il sert à faire bouger autre chose. Sur la hauteur il fait le vibrato, sur le filtre il fait le wah automatique.

Le filtre est l'âme de l'instrument. Deux synthétiseurs avec les mêmes oscillateurs mais des filtres différents ne se ressemblent pas du tout. Le filtre en échelle de Moog, breveté en 1968, doit son grain à ses imperfections : il sature doucement quand on le pousse, et perd du grave quand la résonance monte. Ces « défauts » sont exactement ce que les émulations passent des années à reproduire. Poussez la résonance au maximum et jouez sur la coupure : vous entendrez le filtre entrer en auto-oscillation — il devient lui-même une source sonore, sans qu'aucun oscillateur ne joue.

Pourquoi l'attaque décide de tout. Une expérience classique : enregistrez un piano, coupez les 30 premières millisecondes, faites écouter. Presque personne ne reconnaît un piano. Le timbre stable en milieu de note est beaucoup moins identifiant que le transitoire d'attaque — le bruit du marteau, le souffle de l'anche, le frottement de l'archet. C'est pourquoi le réglage d'attaque de cette page transforme si radicalement le caractère du son alors qu'il ne touche à aucune fréquence.

Un LFO n'est qu'un oscillateur ralenti. Il n'y a aucune différence de nature entre l'oscillateur qui produit un la à 440 Hz et celui qui module le filtre à 5 Hz — seulement la vitesse. En dessous d'environ 20 Hz, l'oreille cesse de percevoir une hauteur et commence à percevoir un rythme. Montez le LFO progressivement : vous entendrez le tremblement se transformer en bourdonnement, exactement au passage de cette frontière. C'est la même limite qui fait qu'un battement de 6 Hz s'entend comme une pulsation et non comme une note.

Le patch

Un rack où rien
n'est câblé d'avance

Le banc du dessus est un synthétiseur fermé : ses modules sont reliés une fois pour toutes, dans l'ordre décidé par le constructeur. Un système modulaire ne décide rien. Chaque module a des sorties et des entrées, et c'est vous qui tirez les câbles. Attrapez une prise, tirez jusqu'à une autre, lâchez. Cliquez sur un câble pour le couper. Le son suit exactement le chemin que vous dessinez — et si vous ne câblez rien jusqu'à la sortie, il n'y a aucun son, parce qu'il n'y a physiquement aucun chemin.

Le rack a besoin du son. Allumez d'abord le synthé plus haut, ou ici.

Les prises pleines sont des sorties, les prises creuses des entrées. Une sortie peut nourrir plusieurs entrées ; une entrée n'accepte qu'un câble à la fois — le nouveau remplace l'ancien, exactement comme sur un vrai rack.

Ambre = audio, violet = commande. Rien ne distingue les deux dans le fil : c'est la même tension. Un signal audio envoyé sur une entrée de commande module ; un signal de commande envoyé dans les haut-parleurs s'entend comme un grondement. La différence est dans la vitesse, pas dans la nature.

Chaque entrée de commande a son propre doseur — le bouton mod à côté d'elle. C'est lui qui décide de combien la modulation fait bouger la destination. Sans doseur, un LFO à pleine amplitude enverrait toujours le filtre de 0 à 20 kHz.

Bouclez. Branchez la sortie du filtre sur sa propre entrée de commande, ou le délai sur lui-même. Rien ne l'interdit — c'est de ces boucles que sortent les sons qu'aucun constructeur n'aurait programmés.

Pourquoi les modulaires ont disparu, puis sont revenus. Le Moog modulaire de 1965 se patchait exactement comme ci-dessus. En 1970, le Minimoog a supprimé les câbles : les liaisons les plus utiles ont été gravées dans le circuit, et l'instrument est devenu jouable sur scène par une personne seule. Ce compromis a fait le succès du synthétiseur — et lui a coûté sa liberté. Le format Eurorack, défini par Doepfer en 1995 (modules de 3 unités de hauteur, prises de 3,5 mm, alimentation ±12 V), a rendu le patch accessible pour quelques centaines d'euros et fait renaître la pratique. Ce rack respecte la même logique : des modules qui ne savent rien les uns des autres, et une tension qui circule.

L'effet le plus physique

Trois ressorts,
un haut-parleur
et un micro

La réverbération à ressorts n'est pas un calcul : c'est un objet. Un petit haut-parleur tord l'extrémité d'un ressort métallique, l'onde de torsion parcourt le fil, rebondit au bout, revient, et un capteur la récupère à l'autre extrémité. Entre les deux, le ressort a fait ce que fait un ressort : il a étalé le son. Tirez sur un ressort avec la souris et lâchez — vous verrez l'onde partir, se réfléchir, et vous l'entendrez.

TRANSDUCTEUR ENTRÉE gauche
CAPTEUR SORTIE droite
ÉNERGIE 0 %
Ou tirez directement sur un ressort et lâchez.

Pourquoi ça fait « boing » et pas « chhh ». Dans un ressort, les fréquences ne voyagent pas à la même vitesse : les aiguës arrivent avant les graves. Chaque rebond n'est donc pas une copie du son d'origine, mais un glissando descendant — et c'est exactement le bruit que fait un ressort de réverbération quand on cogne l'ampli. Ce phénomène s'appelle la dispersion, et il est la signature de l'effet. Les trois ressorts d'une cuve Accutronics n'ont volontairement pas la même longueur ni le même pas : leurs rebonds tombent à des instants différents, ce qui masse la répétition en une queue continue. L'effet de cette page utilise une réponse impulsionnelle calculée sur ce principe — une suite de glissandos décroissants — et non un fichier enregistré.

Le ressort est arrivé dans la musique par le téléphone. Les Bell Telephone Laboratories cherchaient à simuler le délai des longues lignes ; le brevet de Laurens Hammond de 1939 en a fait un accessoire d'orgue, pour donner à l'instrument le volume d'une église. Puis Fender l'a boulonné au fond de ses amplis de guitare, et le surf des années 1960 en a fait un son. Aucun de ces trois usages n'était prévu par le précédent.

L'atelier

Chaque effet,
et ce qu'il fait vraiment

Un effet ne « colore » pas : il applique une opération précise, et on peut la dessiner. Chaque fiche montre la courbe qui définit l'effet — réponse en fréquence, courbe de transfert ou trace temporelle — puis la fait entendre sur la même note de départ. Écoutez d'abord la note sèche, puis chaque mode : la différence est toujours plus grande que ce que le nom laisse croire.

Toutes les fiches partent de ce son.

Vérifier par vous-même

Sources

Toute la synthèse repose sur la Web Audio API, standard du W3C. Aucune bibliothèque, aucun échantillon, aucun fichier audio — chaque note est calculée au moment où vous appuyez.

01
Web Audio API — spécification W3COscillatorNode, BiquadFilterNode, GainNode, DelayNode. Tous les modules de ce banc sont des nœuds standard reliés entre eux.
02
Moog — brevet US 3 475 623, 1969Le filtre passe-bas en échelle à transistors. Son comportement en saturation et sa perte de grave à forte résonance définissent le son des synthétiseurs analogiques.
03
Enveloppe ADSR — Hammond Novachord, 1939Le principe attaque-déclin-maintien-extinction précède de trente ans les synthétiseurs à tension de commande.
04
Risset & Wessel — Exploration of Timbre by Analysis and SynthesisTravaux fondateurs sur le rôle déterminant du transitoire d'attaque dans la reconnaissance d'un instrument.
05
Seuil de fusion tonaleEn dessous d'environ 20 Hz, une oscillation est perçue comme un rythme ; au-dessus, comme une hauteur. Cette limite explique le comportement du LFO quand on l'accélère.