La Synthèse Sonore: son histoire en raccourci.

Synthèse sonore

   
Aphorismes
L’histoire des synthétiseurs a commencé il y a assez longtemps.
 Note : a propos des textes >>>>  

Le Denis D’or

…serait peut-être le premier  instrument de musique électrique dans l’histoire. Il a été inventé et construit par le théologien tchèque Václav Prokop Diviš passionné d’electricité. La première mention écrite du Denis d’or date de 1753 mais serait peut-être antérieure (vers 1748). Ses expériences étaient basées sur l’excitation électromagnétique des cordes de piano.

Jan_Vilímek_-_Prokop_Diviš - aphorismesLe Denis d’or électrique a été créé entre 1730 et 1755 par Václav Prokop Diviš. Ses dimensions étaient 5 pieds de long et 3 pieds de largeur, avec 790 cordes. La suspension des nombreuses cordes métalliques était beaucoup très élaborée. Le mécanisme ingénieux, qui avait été mis au point par des calculs  mathématiques  étaient tel que le Denis d’or aurait pu imiter les sons d’une variété entière d’autres instruments, y compris les chordophones comme le clavecin, la harpe et le luth et même des instruments à vent!!! Une plaisanterie était que celui qui jouait de l’instrument pouvait recevoir une décharge électrique quand l’inventeur le voulait. 
(Reallexicon der Musikinstrumente, Curt Sachs 1913, p 108)

Il semble plus probable, l’instrument ayant disparu, que c’était là un amusement de cour ou de cabinet de curiosités. Il était très fréquent à cette époque d’expérimenter avec le public les effets de l’électricité statique. Les connaissances ne sont pas suffisantes à l’époque pour l’élaboration d’un instrument véritablement électromécanique et encore moins électronique.


Ensuite ce fut 

Le Clavecin Électrique de Jean-Baptiste Delaborde, France. 1759.

Clavecin électrique Synthèse sonore

Clavecin électrique

Synthèse sonore

Clavecin Electrique à la Bibliothèque nationale de France – Paris

Malgré son nom Le Clavecin Électrique n’était pas un instrument à cordes, mais un instrument à clavier de type carillon.

 

Il utilisait une charge d’électricité statique (fourni par une bouteille de Leyde, une forme précoce du condensateur inventé par le scientifique hollandais Pieter van Musschenbroek de Leyde vers 1745) pour faire vibrer le métal cloches en activant un percuteur à l’aide de l’électricité statique… 

 

The Musical Telegraph en 1877

Elisha Gray
Elisha Gray -  Le Télégraphe Musical Synthèse sonore

The Musical Telegraph

En 1876 Elisha Gray  aurait été connu comme l’inventeur du téléphone si Alexander Graham Bell n’avait pas déposé le brevet une heure avant lui.

Par contre il demeure l’inventeur de l’ancêtre du synthétiseur, basé sur un oscillateur électrique à lames vibrantes : “The Musical Telegraph”. Il a utilisé des anches en acier dont les oscillations sont été créées et transmises par des électro-aimants. Gray a également construit un dispositif simple haut-parleur composé d’une membrane vibrant dans un champ magnétique afin de rendre l’oscillateur audible. Toutefois le premier brevet reconnu, concernant un haut-parleur à bobine mobile fut accordé à Werner von Siemens en 1877.


Suivront:

Le Telharmonium en 1897

 Telharmonium Synthèse sonore

Telharmonium

Une des réalisation les plus marquantes sera de Thaddeus Cahill avec son “Dynamophone/Telharmonium” (1897) à roues phoniques ancêtre de L’Orgue Hammond,  destiné à reproduire le son d’un orgue. C’est un défit permanent que de reproduire le son de l’orgue liturgique. les orgues classiques et leur forêt de tuyaux ne sont pas pour tous les budgets et nécessite une place importante. Pour cela on cherche, pour équiper les lieux de culte, les moyen de produire de instruments moins encombrants pour un budget bien plus raisonnable que celui de l’imposant soufflant.

Le « Helmholtz Sound Synthesiser » en 1905

Helmholtz Sound Synthesiser - Synthèse sonore

Helmholtz Sound Synthesiser

Pour ma part, l’une des réalisation les plus intéressantes du point de vue scientifique est le «Helmholtz Sound Synthesiser» construit en 1905 par la société Max Kohl AG. Il n’a pas été conçu comme un instrument de musique, mais plutôt comme un outil scientifique. Il est utile pour démontrer et analyser l’effet des harmoniques dans un son complexe. Ce qui est décrit dans le livre révolutionnaire de Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz : «Théorie physiologique de la musique, fondée sur l’étude des sensations auditives». (Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik)

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Ce dispositif utilise La résonance de Helmholtz. C’est un phénomène de résonance de l’air dans une cavité. La machine utilise des diapasons actionnées pare des électroaimants devant des cavités raisonnantes pour produire des sons purs. Ainsi l’addition de plusieurs de ses sons purs vont démontrer la nature harmonique des sons complexes.

Ce synthétiseur fut utilisé dans de nombreuse universités pour la recherche scientifique et a certainement contribué à théoriser et à élaborer tous les instruments de musique électroniques.


La résonance de Helmholtz…
 

est un phénomène de résonance de l’air dans une cavité. Le nom provient d’un dispositif créé dans les années 1850 par Hermann von Helmholtz afin de déterminer la hauteur des différents tons.

Un exemple de résonance de Helmholtz est la résonance du son créé lorsque l’on souffle dans le haut d’une bouteille vide.
Le hang est une percussion en métal où intervient ce phénomène. L’ocarina, par exemple, est également bâti sur ce principe.
Les résonateurs de Helmholtz sont très utilisés dans les salles pour atténuer les fréquences médiums et ceci depuis l’antiquité !

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 Mais tout ceci à une fin…
 

 

Lee De Forest : l’Audion invention de la Triode en 1906.

1280px-Triode_tube_1906 - Synthèse sonore

Audion : La lampe triode est le premier dispositif amplificateur d’un signal électronique.

Les derniers instruments exposés plus haut font partis des instruments électromécaniques, ils vont disparaître avec l’invention du tube électronique, l’audion la triode inventée par Lee De Forest en 1906 avec qui il va être bien plus facile de construire des oscillateurs, des amplificateurs et tous les modules utiles à la production de sons électroniques.

La triode se compose d’une cathode semiconductrice à chaud, émettrice d’électrons, d’une anode réceptrice, et d’une grille placée entre les deux. La cathode est chauffée par un filament placé derrière. (Parfois le filament et la cathode ne forment qu’un seul élément).
Triody_var - Synthèse sonore

Exemples de triodes depuis 1918 jusqu’à 1960


Le chauffage de la cathode confère suffisamment d’énergie aux électrons de la cathode pour leur permettre de se libérer (on parle d’émission cathodique) et de rejoindre un « nuage électronique » dans le vide entourant la cathode appelé charge d’espace. 

La cathode possède un potentiel (souvent le 0V) plus petit que celui de l’anode provoquant la migration des Triode-aphorismesélectrons vers l’anode, car les électrons (charge négative) sont attirés par les charges positives de l’anode.
 …
En jouant sur le potentiel (tension) de la grille par rapport à la cathode, un nombre plus ou moins grand d’électrons émis par la cathode arriveront jusqu’à l’anode, créant un courant variable entre anode et cathode : l’amplification de puissance est réalisée car la grille ne consomme pas de courant, c’est en théorie un potentiel statique.

Dans les années 1980 et jusqu’en 2000 j’ai travaillé sur l’amplification à tubes électroniques…

Frank Lovisolo - Préamplificateur RIAA expérimental à tubes électroniques  - Synthèse sonore

Frank Lovisolo – Préamplificateur RIAA à tubes expérimental

J’en reparlerai dans un prochain article où nous tenterons de démystifier le son des lampes et d’éradiquer les légendes !
 
La figure de droite représente une de mes réalisation :  un préamplificateur à Triodes pour les platines de lecture des disques Vinyl (RIAA).
Bien que les performances étaient excellentes à la mesure, il ne saurait en être d’autres, la réalisation d’une machine tout aussi efficace aurait pu être conçue avec des transistors et surtout des circuits intégrés, le côté spectaculaire en moins !
Des propos que beaucoup n’ont pas envie de lire.
Et la température de l’appareil ? Écologiquement ce n’est pas ce qu’il y a de plus économique voire même énergivore! Certains auront sans doute confondu la chaleur du son et la calorification des tubes. Les religions en tous endroits sont tenaces ! 
 
Nonobstant, je dois reconnaître qu’il est difficile de résister à l’esthétique du mystérieux rougeoiement d’une lampe nimbée de cette lueur bleue qui semble venir de nulle part.

A partir de cette époque tout s’accélère, les guerres favorisent les technologies et beaucoup les transmissions. L’imagination de la production d’instruments électronique ne va plus se tarir ! Sans prétention  exhausive, voici une petite liste avec des liens pour les réalisations les plus remarquables. En fin d’article vous trouverez une mine d’information concernant cent-vingts années de musique électronique, un site vraiment complet mais en Anglais… Un clic droit sur la souris et hop! la fonction «traduire», ce n’est pas très littéraire mais c’est mieux que rien!

1915 : The Audion Piano:

C’est l’application immédiate de la triode de De Forest avec un véritable oscillateur audio:
L'Audion Piano - Vue Artistique -Synthèse sonore

L’Audion Piano – Vue Artistique

Lee_De_Forest“Sounds resembling a violin, Cello, Woodwind, muted brass and other sounds resembling nothing ever heard from an orchestra or by the human ear up to that time – of the sort now often heard in nerve racking maniacal cacophonies of a lunatic swing band. Such tones led me to dub my new instrument the ‘Squawk-a-phone’…

The Pitch of the notes is very easily regulated by changing the capacity or the inductance in the circuits, which can be easily effected by a sliding contact or simply by turning the knob of a condenser.

In fact, the pitch of the notes can be changed by merely putting the finger on certain parts of the circuit. In this way very weird and beautiful effects can easily be obtained.”
(Lee De Forest’s Autobiography “The Father Of Radio”)

 


 1922 The ‘Theremin’ or ‘Thereminvox’. Leon Sergeivitch Termen, Russia.

Leon Sergeivitch Termen

Le son est produit à partir d’un signal électrique engendré par un oscillateur hétérodyne à tubes électroniques. Deux signaux de fréquences élevées (l’un fixe à 170 kHz, l’autre variable entre 168 et 170 kHz) se combinent pour former un battement et fournir un signal audible, entre 20 et 20 000 Hz.

Léon Theremin fait la démonstration du Thereminvox (1954)

L’effet de capacité apporté par le corps de l’instrumentiste, à proximité des antennes, affecte la fréquence produite, tout comme une personne se déplaçant dans une pièce peut altérer la qualité d’une réception de radio ou de télévision. Cette caractéristique est mise à profit dans le thérémine, et la combinaison des deux mains, l’une commandant le volume et l’autre la hauteur de la note, permet d’obtenir des effets sonores insolites.

Le thérémine, disposant d’un seul oscillateur, est un instrument monodique. Son timbre, que l’on ne peut modifier, ressemble à celui de la voix humaine ou à celui de la scie musicale.

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1928 Les ‘Ondes-Martenot’ Maurice Martenot, France

Les ondes Martenot sont un instrument de musique électronique, inventé par Maurice Martenot et présenté au public en 1928. Un joueur d’ondes Martenot est appelé un ondiste.

le caporal Martenot, radiotélégraphiste durant la Première Guerre mondiale, découvrit le potentiel musical des ondes électronique produites par les oscillateurs à triodes. Maurice Martenot dépose le brevet de son invention en 1922 et présente ses “ondes musicales” au public le 20 avril 1928 à l’Opéra de Paris avec l’Orchestre Pasdeloup en exécutant le Poème symphonique pour solo d’ondes musicales et orchestre que le compositeur franco-grec Dimitrios Levidis avait spécialement écrit pour lui en 19267. Le succès fut immédiat.

ondes_martenotDes compositeurs comme Arthur Honegger, Darius Milhaud, André Jolivet et Olivier Messiaen écrivent immédiatement pour les ondes Martenot, symbole d’inouï et de modernité, que son inventeur ne cesse d’améliorer jusqu’en 1975, année de la création du septième et dernier modèle de concert. Le répertoire compte plus de 1 500 œuvres. L’instrument est aussi employé dans les musiques populaires, dans les années 1950 et 1960 ; on peut l’entendre par exemple chez des chanteuses telles qu’Édith Piaf ou Catherine Sauvage, et plus significativement chez des chanteurs tels que Léo Ferré ou Jacques Brel…

Cet instrument monodique à oscillateur électronique se caractérise par ses sonorités particulières, dont la plus connue, proche de la sinusoïde, évoque des voix « venues d’ailleurs », assez proche de la scie musicale, mais présente bien d’autres possibilités, particulièrement au niveau de l’expression. Il comporte :

  • un clavier suspendu, dont la transposition agit sur la hauteur du son (sa fréquence) et donc le vibrato ;
  • un ruban parallèle au clavier, le fil, autorisant les glissandi ;
  • une touche d’expression qui se contrôle de la main gauche et qui gère le volume sonore. Par pression plus ou moins forte, on obtient toutes les variations d’intensité allant du pianissimo au fortissimo. Un geste sec sur la touche produit un son percuté. On peut aisément faire une analogie entre la touche d’expression et l’archet d’un instrument à cordes ;
  • un tiroir avec différents timbres pour filtrer et modifier le son et procurer des combinaisons ;
  • des diffuseurs (haut-parleurs transformés) :
  1. principal ou D1 : haut-parleur standard de grande puissance ;
  2. résonance ou D2 : haut-parleur réverbérant, construit par la Manufacture Rehdéko, et monté derrière des ressorts afin d’obtenir une résonance acoustique, une réverbération artificielle ;
  3. Le gong ou D3 : haut-parleur dont la membrane est remplacée par un gong pour créer des sons métalliques ;
  4. palme : pièce de lutherie sur laquelle sont tendues des cordes métalliques, reliées au moteur du haut-parleur. Ces vibrations permettent une mise en résonance dite « par sympathie » des différentes cordes accordées très précisément.

Thomas Bloch joue “Chant d’Atalyante” pour ondes Martenot solo de Jean-René Combes-Damien

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 1935 The ‘Hammond Organ’. Laurens Hammond, USA, 

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A droite: capteur Electromagnétique – à gauche : roue où chaque pointe symbolise un aimant.

ergonomie_B3Le principe de fonctionnement est celui de la roue phonique, basé sur un ensemble de 91 pignons entrainés par un moteur électrique alternatif synchrone qui cale sa vitesse de rotation sur la fréquence du courant (50 Hz en Europe, 60 Hz aux États-Unis), inventée au début du xxe siècle pour le telharmonium.

Laurens HammondLes dits pignons ont des nombres de dents différents. Ils tournent dans le champ magnétique émis par un aimant. Une bobine centrée sur chaque aimant sert ensuite de capteur pour le champ magnétique variable, ré-induit par les roues constituées d’un matériau ferromagnétique.

Cette combinaison pignons/champ-magnétique/capteurs donne le fameux son Hammond. Cet instrument est un orgue électromécanique, muni d’un amplificateur et non un instrument électronique.

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L’orgue Hammond est un instrument électromécanique inventé dans les années 1930 par Laurens Hammond. Il s’inspire de l’orgue traditionnel et était initialement destiné à équiper des églises n’ayant pas la place ou les moyens financiers pour disposer d’un orgue à tuyaux.

 


 

1940 The ‘Voder’ & ‘Vocoder’ Homer Dudley, USA

Homer DudleyvSchematic-Circuit-of-the-VODERLe vocoder a été imaginé par Homer Dudley, ingénieur aux Bell Laboratories, afin d’assurer une transmission efficace de la voix dans le cadre du réseau téléphonique américain en 1939. Développé alors sous le nom de voder (Voice Operating DEmonstratoR), il fut présenté à l’exposition universelle de New York la même année. S’ensuivra une version améliorée en 1940, le vocoder.

Au premier abord, le vocodeur eut peu de succès, car il donnait à la voix une texture plutôt robotique. Il fut toutefois utilisé par l’armée US dans le premier système de communication numérique SIGSALY qui permettait notamment à Franklin Roosevelt et

Winston Churchill de communiquer par-delà l’océan durant la Seconde Guerre mondiale. En 1945 il est signalé par Vannevar Bush dans un article célèbre deAs we may think qui introduisait la notion de World Wide Web (Memex).

En 1948, il en fera une démonstration aux studios de la WDR pour Werner Meyer-Eppler, directeur de l’Institut de phonétique à l’université de Bonn.

Ce dernier était fasciné par le synthétiseur vocal et a employé ce premier vocodeur comme base pour ses écrits qui sont rapidement devenus la bible du mouvement allemand d’Electronische Musik. Ainsi le vocodeur était prêt pour être adopté comme instrument.


1947 Invention du transistor par les Américains John Bardeen, William Shockley et Walter Brattain.

Nouveau grand bouleversement de l’électronique car viendront très vite les circuits intégrés permettant de multiplier sur une surface réduite le nombre de composants.

Replica-of-first-transistortéléchargementÀ la suite des travaux sur les semi-conducteurs, le transistor a été inventé le par les Américains John Bardeen, William Shockley et Walter Brattain, chercheurs des Laboratoires Bell. Ces chercheurs ont reçu pour cette invention le prix Nobel de physique en 1956.

Herbert Mataré et Heinrich Welker (en) développent à Aulnay-sous-Bois, à la CFSW le premier « transistor français » réellement opérationnel en même temps et indépendamment des travaux des chercheurs américains, entre 1945 et 1948. Ils déposent leur première demande de brevets pour un transistor le 13 août 1948. Le 18 mai 1949, cette invention européenne est présentée au public sous le nom de « Transistron ».

Loi_de_Moore

Croissance du nombre de transistors dans les microprocesseurs Intel par rapport à la loi de Moore

Le transistor est considéré comme un énorme progrès face au tube électronique : beaucoup plus petit, plus léger et plus robuste, fonctionnant avec des tensions faibles, autorisant une alimentation par piles, et il fonctionne presque instantanément une fois mis sous tension, contrairement aux tubes électroniques qui demandaient une dizaine de secondes de chauffage, généraient une consommation importante et nécessitaient une source de tension élevée (plusieurs centaines de volts).

L’industrialisation vient dès le début des années 1950, sous l’impulsion de Norman Krim, vice-président de Raytheon et d’Herbert Mataré qui fonde Intermetall à Düsseldorf, la première compagnie au monde à proposer sur le marché des diodes et des transistors.

Il est rapidement assemblé, avec d’autres composants, au sein de circuits intégrés, ce qui lui permit de conquérir encore plus de terrain sur les autres formes d’électronique active.

Voir ci contre la loi de Moore quand à l’intégration de composants.

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1957  ‘MUSIC N’, Max Vernon Mathews, USA,

Max MathewsEn 1957, Max Mathews met au point un programme pour l’IBM 704, MUSIC I, qu’il utilise pour réaliser In the Silver Scale, composé par Newman Guttman, première pièce musicale générée par ordinateur. In the Silver Scale est monophonique, car MUSIC I ne permettait qu’une seule voix. En 1959, MUSIC II propose quatre voix et utilise la synthèse par table d’ondes. Afin de permettre aux compositeurs de créer leurs propres fonctions, Mathews crée en 1960 MUSIC III, un environnement modulaire composé de blocks (oscillateurs, enveloppes, mélangeurs…) qui peuvent être reliés les uns aux autres. Les programmes MUSIC IV et MUSIC V seront des portages de MUSIC III sur des machines plus récentes.

“Computer performance of music was born in 1957 when an IBM 704 in NYC played a 17 second composition on the Music I program which I wrote.

IBM 704The timbres and notes were not inspiring, but the technical breakthrough is still reverberating. Music I led me to Music II through V. A host of others wrote Music 10, Music 360, Music 15, Csound and Cmix. Many exciting pieces are now performed digitally.

The IBM 704 and its siblings were strictly studio machines – they were far too slow to synthesize music in real-time. Chowning’s FM algorithms and the advent of fast, inexpensive, digital chips made real-time possible, and equally important, made it affordable.”

Max Mathews “Horizons in Computer Music”, March 8–9, 1997, Indiana University.

  


1963  The ‘Mellotron’ and ‘Novatron’ . Leslie Bradley, UK

Acrylic-Mellotron_840pixLe mellotron est un instrument de musique polyphonique à clavier lisant les sons sur des bandes magnétiques. Il a été largement utilisé dans les années 1960 et 1970, notamment par les formations de rock progressif.
Le mellotron est apparu au début des années 1960.
Il est issu d’un instrument similaire, le chamberlin , créé par Harry Chamberlin en 1948. Bill Fransen, un agent commercial de Chamberlin, se rend en Angleterre en 1962 pour chercher un fabricant capable de produire 70 têtes de lecture magnétique pour les futurs chamberlins.

La société Bradmatic Ltd de Birmingham (dirigée par les frères Les, Frank et Norman Bradley) décida de reprendre l’idée de Chamberlin à son compte, en la modifiant et l’améliorant. Après quelques heurts concernant la paternité de cette invention, un arrangement fut trouvé entre les deux compagnies. 

.Le mellotron n’est pas un instrument de synthèse sonore [1]. Il fonctionne comme un échantillonneur, chaque note du clavier contrôlant directement la lecture d’une petite bande magnétique contenant l’enregistrement à restituer. C’est donc un instrument complètement polyphonique. L’échantillon préenregistré est linéaire (la note n’est pas jouée en boucle), il dure environ 8 secondes. Sur les modèles les plus anciens, les banques sonores sont intégrées dans l’appareil et ne sont pas modifiables. Le modèle M400, simplifié, utilise des racks interchangeables contenant 35 bandes magnétiques (largeur 3/8 de pouce), ce qui permet d’étendre à l’infini les possibilités sonores, d’une façon comparable à un échantillonneur numérique.

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1964 Moog Synthesisers’ Robert Moog. USA, 

Minimoogrobert moogLe Minimoog est un synthétiseur analogique monophonique, inventé par Bill Hemsath et Robert Moog. Commercialisé en 19701, cet instrument fixa plusieurs standards pour les synthétiseurs analogiques au niveau de l’interface de contrôle notamment. On peut en jouer via son clavier intégré (une nouveauté à l’époque). Il a été fabriqué de 1970 à 1981.

Ce synthétiseur s’appuie sur la synthèse soustractive : les oscillateurs fournissent des formes d’ondes riches en harmoniques, que le filtre permet d’adoucir.

Le Minimoog fonctionne avec quatre sources de sons : trois oscillateurs (VCO) et un générateur de bruit. Le troisième oscillateur peut être commuté en LFO (oscillateur basse fréquence) et utilisé pour moduler les deux autres oscillateurs ou le filtre. Les sons mélangés (mixed) passent ensuite par le fameux filtre Moog (VCF passe-bas résonnant à quatre pôles, 24 dB/oct) et un amplificateur (VCA) qui tous deux possèdent leur propre générateur d’enveloppe. Ce synthétiseur reste aujourd’hui encore une référence dans le monde de la musique électronique, et ce plus de trente ans après sa sortie, à tel point qu’une réédition (Minimoog Voyager) a vu le jour à partir de 2002. Elle reprend l’architecture de l’original, tout en lui ajoutant des fonctionnalités modernes, et sa qualité sonore est voisine de celle de l’instrument original…


En 1963, Robert Moog rencontre le compositeur Herb Deutsch:Herb_Deutsc

“J’ai rencontré un musicien qui m’a demandé si je connaissais quelque chose en musique électronique. Il s’appelait Robert Deutsch. Il m’a invité à un de ses concerts afin que je puisse écouter sa musique. Peu après, nous avons décidé de collaborer. J’ai alors construit de petits circuits électroniques pour qu’il puisse créer les sons qu’il voulait. Il a pris ces circuits, et en travaillant avec un magnétophone, il a créé une nouvelle musique. C’est de ces premières expériences qu’est né le synthétiseur analogique et modulaire : le Moog”.


1979 Fairlight Computer Music Instrument. Peter Vogel & Kim Ryrie, Australia

À l’origine du CMI (Computer Musical Instrument) Fairlight, on trouve les travaux de Tony Furse sur plusieurs synthétiseurs analogiques et numériques (principalement les Qasar I & II). Ce dernier a déjà créé sa propre société, Creative Strategies, à Sydney en 1975. Consultant auprès de Motorola, il met au point une machine bi-processeur (basée sur deux Motorola 6800 et sur l’architecture EXORciser de Motorola) appelé QASAR. Cet ordinateur constitue l’architecture fondamentale des CMI (Computer Musical Instrument), les échantillonneurs de Fairlight.

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Le CMI a été le premier instrument pour inclure l’échantillonnage numérique, l’édition de forme d’onde graphique (via le stylet), la FFT, une synthèse additive à base et un séquenceur logiciel. En dépit de sa faible capacité d’échantillonnage 8bit / 24kHz, le CMI est un succès commercial immédiat. c’est un élément incontournable de la musique pop dans les années 1980 avec des artistes tels que Peter Gabriel (avec Syco Systems la première entreprise à importer et distribuer Fairlight En Europe), Kate Bush, Geoff Downes, Trevor Horn, Alan Parsons, Rick Wright, Thomas Dolby, Stewart Copland, Art of Noise), Mike Oldfield, Stevie Wonder, Herbie Hancock Jan Hammer, Joni Mitchell, Jean-Michel Jarre et beaucoup d’autres.


C’est avec le Fairlight que j’arrête cette énumération car il annonce l’ère du tout numérique même s’il va falloir attendre encore quelques années pour sa démocratisation.
Vous trouverez en fin d’article un complément à cette liste peu exhaustive.
 
Cependant,avant de continuer cet article, je me  dois signaler Le ‘Groupe de Recherches Musicales’  avec Pierre Schaeffer, Pierre Henry & Jacques Poullin, France Fondé en 1951
 
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Console du GRM en 1972

Le Groupe de Recherches Musicales (GRM) développe depuis 1958 des activités de création et de recherche dans le domaine du son et des musiques électroacoustiques.
 
Il participe également à la mission de conservation et de valorisation du patrimoine sonore.
 
En plus de 50 ans d’existence, le GRM a collaboré avec les plus grands compositeurs et a développé des logiciels de création musicale performants.
Pionnier de la musique électroacoustique, le GRM est un laboratoire d’expérimentation sonore unique au monde.
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 – Synthèse sonore
 

 

Quand j’ai commencé à composer «Vingt et un Aphorismes Enchevêtrés», j’ai cherché parmi les myriades de sons ce qui pouvait se rapprocher le plus de ce que j’entendais dans le silence. 

Cela commence toujours par une exploration… La difficulté et l’amusement d’une symphonie réside dans l’utilisation et l’harmonisation de sources sonores existantes (violons, cuivres, bois, timbales). La complication et la drôlerie de réaliser ce type de musique demeure de l’utilisation de sons qui n’existent pas où  simplement se trouvent à l’état larvaire encore signal sinusoïdal ou bien bruit

A titre d’exemple on voit, colonne de droite, la construction basique d’un son. Que ce soit en analogique ou en numérique le principe reste le même.

Sinus
 
Bruit
Mixage
 
Construction basique d’un son.
On entend successivement : 220Hz, 440hz, 880Hz, le mixage des trois sinusoïdes, le Bruit Rose et pour finir le mixage complet)
 
rampe

Signal en dents de scie – Sa décomposition en sinusoïdes – Sa représentation en analyse fréquentielle.
© Lovisolo 2014

Le signal ci-dessus à l’écoute… Une des composantes sonores des synthétiseurs. ( 110Hz )
Joseph_Fourier

Joseph

On sait que l’on peut décomposer un signal périodique en une somme de sinus et cosinus de fréquence multiples de la fréquence fondamentale.

On doit cette découverte à Joseph Fourier. Comme vous l’avez entendu plus haut, dans la synthèse additive se sont des signaux simples qui sont additionnés pour construire des sons de plus en plus complexes.

La synthèse additive avec l’utilisation de l’informatique a fait de considérables progrès.

Il est désormais possible d’utiliser en temps réel plusieurs dizaines d’oscillateurs dans des progiciels de synthèse sonore.

Une autre technique est employée est la synthèse soustractive:

contrairement à la première on va utiliser des bases très riches en harmoniques comme notre signal en dents de scie. Le signal de base est le plus souvent un signal simple fréquence de la note jouée soit  signal carré, triangulaire, ou en dents de scie.
Signal Carré et ses composantes harmoniques

Signal Carré, sa décomposition en sinsoïdes et ses composantes harmoniques
© Lovisolo 2014

 

Le signal carré ci-dessus à l’écoute… (110Hz )
 

La sinusoïde en rouge seulement…(110Hz )
 

Ces signaux riches en  harmoniques de fréquences élevées  ont une sonorité assez dure. En utilisant un filtre fréquentiel on va modifier le timbre en contrôlant leur contenu harmonique. A titre d’exemple vous pourrez écouter un signal carré brut à 110 hertz c’est à dire un LA1 et juste la fréquence fondamentale sinusoïdale: elle est représentée en rouge sur les graphiques.

Il est bon de noter que sans l’adaptation au synthétiseur des VCO – VCF – VCA – LFO – EG, il eut été impossible de fabriquer les instruments de synthèse sonore que nous connaissons.

Grace à la commande en tension il est possible de combiner tous les modules.
Par exemple un LFO peut commander un VCO et, par exemple moduler en amplitude un son (vibrato).
  • VCO : Oscillateur commandé en tension, la base de tout appareil.
  • VCF : Filtre commandé en tension
  • VCA : Amplificateur commandé en tension

et pour parfaire:

  • LFO: Oscillateur de basse fréquence
  • EG: Générateur d’enveloppe ( j’y viens !)

747px-SynthDiagEnv.svg

Dans un synthétiseur d’architecture soustractive où deux générateurs d’enveloppes (EG) font varier le filtre (VCF) et le volume (VCA).


Ces cinq là sont la base du synthétiseur analogique et par extension algorithmique des synthétiseurs numériques. D’autres modules existent et on peut complique à l’infini les moyens de produire du son.

 De l’importance de l’enveloppe…

Tout les sons naissent, vivent, et meurent. Si l’on donne un coup de plectre sur une corde de guitare vous entendrez un son assez sec suivi d’une résonance et, enfin, l’extinction su son. Cette merveilleuse affaire est quantifiable!

adsr

Cliquez sur l’image pour l’agrandir dans un nouvel onglet.
© Lovisolo 2016

Elle se nomme ADSR.
 
  • Attack: l’attaque décrit la durée nécessaire pour atteindre le niveau maximal, après le début de la note (c’est-à-dire après avoir appuyé sur une touche du clavier) ;
  • Decay: la chute indique la durée nécessaire pour redescendre jusqu’en phase d’entretien
  • Sustain: l’entretien décrit le niveau stable, conservé tant que la touche est maintenue enfoncée
  • Release: l’extinction indique la durée nécessaire pour que le niveau diminue jusqu’à revenir au zéro initial, à partir de la fin de la note (c’est-à-dire dès le relâchement de la touche).
Sans cette technique, impossible de faire de la synthèse sonore.
Comme il se doit nous retrouverons la ou les  commandes ADSR sur toutes les machines à produire et traiter le son.

 

Il existe beaucoup de moyen de créer de la matière sonore.

Parmi les plus utilisés:

La synthèse basée sur des échantillons :

  • la synthèse granulaire…

… est la création d’un signal sonore complexe en combinant des échantillons sonores de l’ordre de la milliseconde (10 à 100 ms). On pourra agir sur ces grains de manière temporelle, dynamique, spatiale, phase, hauteur et bien sur l’enveloppe vue plus haut. La combinaison des échantillons pourra se faire de manière mathématique par le truchement d’un contrôle en temps réel, directement par le musicien sur grâce à l’interface d’un programme dédié.

Utilisation de fonctions mathématiques pour l’obtention d’un nouveau don à partir de deux sons purs. ( Graphique crée Avec Excel )
© Lovisolo 2016
Sin A et B sin A x B sin A + cosB
 Soit deux sinusoïdes d’un signal sonores : A et B (B=2A)  Fonction : A x B  Fonction : A + cosB
Granular_synthesis-grain

Visualisation d’un grain d’environ 15 ms.

Dans la synthèse granulaire on peut employer des echantillons de sinusoides, signaux carrés et autres triangles combinés à des sons complexes échantillonnés.

Exemple : Création d’un son en synthése granulaire «combinant» un Choeur, une cymbale et une flûte. Joué du Do 0 au Do 6 (C0 – C6)  
©Frank Lovisolo 2016

La synthèse granulaire est issue des recherches sur les micro-sons, particulièrement des travaux de Dennis Gabor en 1947.

Iannis Xenakis fut parmi les premiers à en faire une utilisation musicale en 1958 avec la pièce pour bande ConcretePH.
Le premier logiciel de synthèse granulaire est créé par Curtis Roads en 1978.
Barry Truax écrira le premier moteur de synthèse granulaire temps réel en 1986 et s’en servira pour traiter des sources acoustiques (inventant donc la granulation).
 
  • La synthèse par modèles de signaux.

Cette catégorie comporte les synthèses basées sur la reproduction des caractéristiques d’une sources sonores afin de la reproduire, par exemple en analysant sa décomposition de Fourier afin de la recréer en synthèse sonore additive. Elle présente l’inconvénient de générer un grand nombre de paramètres de synthèse. Toutefois les algorithmes du traitement du signal permettent d’obtenir automatiquement les paramètres de synthèse à partir de sons enregistrés ou en temps-réel (algorithmes d’analyse-resynthèse).

La suite >>>>


Synthesizer.components.01
Teisco_S60f_panel
Pour une vue d’ensemble : Composants basiques d’un  synthétiseur soustractif

Il en existe encore beaucoup.
Je vous envoie à l’excellente page Wikipédia, en anglais, qui traite du sujet:

Synthesizer

From Wikipedia, the free encyclopedia
(Redirected from Sound synthesis)

A sound synthesizer (usually abbreviated as “synthesizer” or “synth”, also spelled “synthesiser”) is an electronic musical instrument that generates electric signals that are converted to sound through instrument amplifiersand loudspeakers or headphones. Synthesizers may either imitate instruments like piano, Hammond organ, flute, vocals; natural sounds like ocean waves, etc.; or generate new electronic timbres. They are often played with amusical keyboard, but they can be controlled via a variety of other input devices, including music sequencers, instrument controllers, fingerboards, guitar synthesizers, wind controllers, and electronic drums. Synthesizers without built-in controllers are often called sound modules, and are controlled via MIDI or CV/Gate using a controller device, often a MIDI keyboard or other controller.

Lire la suite >>>>>


Konrad Boehmer, en 1974, à propos de l’avenir de de la musique électronique:

Konrad Boehme

Konrad Boehmer

Manchester_baby_head_on

Photo By Geni
C’est sur un ordinateur de ce type que furent  joué les premiers morceaux de musique informatisée. Les enregistrements les plus anciens connus ont été faits sur un ordinateur central IBM Bell Labs aux Etats-Unis en 1957.

“Question difficile. Certainement pas dans les formes du concert traditionnel. Je suis absolument convaincu que la musique électronique doit créer de plus en plus son propre environnement, qu’elle doit s’allier avec d’autres formes artistiques modernes comme par exemple le film ou toute autre forme visuelle.

La réussite sur le plan esthétique dépendra des visions que les compositeurs déploieront, des techniques qu’ils inventeront pour les réaliser et des “coalitions” qu’ils chercheront sur le plan artistique.

Je suis sûr que l’électronique vivra de deux sources et s’en nourrira pour garantir son avenir. La première est ce que j’appelle la source sinesthésique: s’allier avec d’autres formes de production artistique. La deuxième est sur le plan spatial: la musique électroacoustique doit nécessairement créer de nouveaux types d’espaces sonores pour survivre. Donc, le concert où l’on tourne une bande à deux pistes que le public écoute par deux haut-parleurs est d’ores-et-déjà condamné à mort”


Reste une question:

Pourquoi, morbleu, tant de mots et d’images dans un article concernant une composition?

 

Tout simplement j’y utilise une grande partie de cette technologie… Mais l’article est loin d’être complet.

J’ai déjà parle de L’art des Bruits de Luigi Russolo et du manifeste dans un article (Se taper l’escadrin juste avant que les voisins n’interviennent) et il aurait fallut que je cite beaucoup de monde, autant d’ingénieurs que de compositeur qui ont contribué à cette musique contemporaine. D’un article à l’autre certainement…

 
Aphorismes

Console de mixage virtuelle du logiciel Cubase utile à la composition: «Vingt et un Aphorismes Enchevêtrés»



 
Plume negNote:
Les textes en italiques sont des extraits d’articles. Dans la mesure du possible, il existe un lien qui renvoie le lecteur à l’original. 
Identiquement pour les photos qui ne m’appartiennent pas ou qui ne sont pas encore dans le domaine public.
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