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Du son à la synthèse sonore
Par Laurent HAVETTE - Janvier 2001

Le retour des sonorités synthétiques d'instruments " Vintage " dans les productions musicales actuelles, est le prétexte d'un retour aux sources. Pas celles de la fée électricité, mais celles du son. Parler du " son " nous donnera en effet l'occasion d'aborder les différents types de synthèses sonores qui sont à l'origine des instruments et sonorités restitués par les périphériques informatiques et musicaux. Pour l'instant débutons notre enquête par les composantes du son.

La fréquence

A travers les différents commentaires et appréciations que nous pouvons nous faire d'un son (un gros son, un son pourri, un beau son, un son maigrichon, un super son), on pourrait bien croire qu'il soit constitué d'un bloc unique, d'une durée x et d'un volume y.

Mais le " Son " est en quelque sorte l'arbre qui cache la forêt : fréquence, timbre, intensité et enveloppe. Un son qui possède une fréquence (on peut également dire une " hauteur ") est celui qui fait vibrer l'air de façon répétitive (pour reprendre l'image de la pierre jetée dans l'eau, elle " fait des ronds dans l'eau ").Lorsque ces vibrations sont essentiellement causées par le hasard, le son est plutôt appelé un "bruit". Si vous vous dites " c'est un do ", vous avez sans doute raison, mais par ailleurs, c'est qu'il existe un son pur dont l'intensité est plus forte que les autres.

Ce son distinctif qui détermine la fréquence de la note, est appelé la " fondamentale ". Les sons, dont les fréquences sont des multiples de la fondamentale, constituent les " harmoniques ". Même si la fondamentale d'un son se situe dans les basses fréquences (dans les graves), le son peut inclure des harmoniques dans de nombreuses fréquences supérieures. En temps normal, nous ne distinguons pas ces fréquences (à moins d'y être entraîné), nous entendons toutes les nuances qui forment un son unique avec sa propre couleur tonale. Enfin, rappelons que la fréquence se mesure en Hertz et que nous percevons, en tant que bipède pensant, une plage de fréquence allant de 20 Hz (sons graves) à 20 000 Hz (sons aigus), cette perception se dégradant nettement avec l'âge ou prématurément avec le niveau sonore de certains bals-musette, Golf GTI suréquipées ou baladeurs trafiqués…

Le timbre

Le timbre est un terme générique pour qualifier la qualité d'un son par rapport à un autre son ayant la même intensité et la même fréquence. On parle aussi de " couleur tonale ". Cette notion de qualité réside dans le nombre d'harmoniques présents dans le son, leur fréquences et leur volume par rapport à la fondamentale.

L'intensité

Le terme technique qui s'applique à l'intensité ou le volume sonore est "l'amplitude". Mesuré en Bel, ou plutôt en dixièmes de Bel ou encore Décibels, et même encore et surtout “ dB ”, le volume mesure notre perception de l'intensité du son, et non l'intensité elle même. Ainsi, la valeur de 0 dB a été attribué à un niveau de perception minimum. Il ne faut pas le confondre avec le 0 dB des consoles de mixage et logiciels de traitement sonore, qui pour sa part, concerne un niveau électrique “ optimal ”, celui qui assure le meilleur rapport signal / bruit et qui constitue un moyen de contrôle pour éviter saturation et sous-modulation.

L'enveloppe

La façon dont le volume d'un son augmente et baisse pendant la durée d'un cycle sonore est appelé l'enveloppe. La lecture du son débute tout d'abord par "l'attaque", une durée pendant laquelle la note passe du silence (volume 0) au niveau le plus fort. La pente de cette attaque est plus ou moins forte s'il s'agit d'un son percussif, tel que le piano ou la guitare, ou d'un son soufflé ou frappé avec un archer comme le cors et le violon par exemple. Plus simplement, le son d'un coup de fusil atteint son niveau le plus fort beaucoup plus rapidement qu'une vague d'océan par exemple.

Dans un deuxième temps, le son passe par une phase de " déclin " (decay) qui constitue le temps durant lequel le son s'atténue à partir du niveau le plus fort jusqu'au silence. Certains sons ne déclinent pas jusqu'au silence. Pour le violon par exemple,  le son diminue jusqu'à un niveau stable qui est appelé le niveau de tenu ou " sustain " dans la langue de Shakeaspire. Ensuite et pour terminer la partie de l'enveloppe qui vient après la partie "sustain" est appelée le "relâchement de son" ou "release". Celui-ci correspond au temps que le son met pour passer de la tenue au silence.

Certains instruments de musique peuvent avoir des enveloppes complexes, mais les étapes que nous venons de décrire ci-dessus Attaque-Decay-Sustain-Release (ADSR), sont les bases des générateurs d'enveloppes couramment utilisées dans la synthèse sonore. Chaque fois que l'enveloppe d'un son passe à travers toutes les étapes, en commençant par le silence et en revenant au silence, on dit qu'il est passé dans un cycle d'enveloppe.

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Copyrght : Laurent HAVETTE - Extrait de Studio Multimédia - 1999

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