Réverb et processeurs à convolution - Viva la Convolution !

Intro­duc­tion

Acous­tic Mirror, Alti­verb, Rayverb, Pris­tine Space, IR-1 v2 / IR-360, Q-Clone, SIR, Convo Boy, Wizoo­verb W5… On ne compte plus le nombre de proces­seurs à convo­lu­tion sortis depuis quelques années. Désor­mais, les véné­rables insti­tu­tions que sont Logic, Sound Forge, Audi­tion ou encore Sampli­tude, sont d’ailleurs elles-mêmes livrées, en stan­dard, avec de tels plug-ins.

Une mode marke­ting ? Pas si l’on en croit les utili­sa­teurs, ingés sons en tête, qui, en dépit du maté­riel auquel ils ont accès, s’émer­veillent devant la qualité obte­nue par les réverbs à convo­lu­tion, entre autres…

Bref, le mot est sur toutes les lèvres, les plug-ins sur tous les disques durs, au point qu’on en oublie­rait presque la ques­tion qui taraude le débu­tant qui débarque : « Au fait, ça sert à quoi un proces­seur à convo­lu­tion ? ».

La convo­lu­tion : pour quoi faire ?

Disons pour faire simple qu’un proces­seur à convo­lu­tion permet de repro­duire un trai­te­ment acous­tique en se basant sur une sorte d’em­preinte témoin. Exemple concret : vous voudriez savoir comment sonne­rait votre sympho­nie pour pipeau des Alpes si elle était jouée dans la basi­lique Saint-Pierre de Rome. Deux solu­tions s’offrent à vous : la première consiste à prendre l’avion jusqu’en Italie et convaincre les hautes auto­ri­tés du Vati­can de vous lais­ser faire vos prises de son : c’est pas gagné…

Deuxième solu­tion : enre­gis­trer ou télé­char­ger une 'impul­sion’ (sorte d’em­preinte acous­tique) de ladite basi­lique qui vous permet­tra, via un proces­seur à convo­lu­tion, de faire sonner vos pistes audio comme si vous aviez posé un couple de micros sur l’au­tel. Le tout, sans bouger de chez vous, avec une qualité audio opti­male et sans avoir à vous signer chaque fois que vous passez devant le Fils de l’Homme. Plutôt inté­res­sant, non ?

Or, cette tech­no­lo­gie ne se limite pas à la recréa­tion de réver­bé­ra­tions : on peut tout à fait l’uti­li­ser pour repro­duire la 'signa­ture acous­tique’ d’un ampli, d’un micro, d’un égali­seur ou pour s’aven­tu­rer dans le sound design le plus barré. Bref, c’est un monde de possi­bi­li­tés qui s’ouvre à l’uti­li­sa­teur, le tout pour un inves­tis­se­ment rela­ti­ve­ment modeste, si l’on consi­dère qu’on trouve des proces­seurs à convo­lu­tions à tous les prix (du gratuit au pas trop cher) et que nombre d’im­pul­sions sont dispo­nibles en toute gratuité sur le net…

Les choses étant claires pour les béotiens, il convient main­te­nant de se pencher plus en détail sur la tech­no­lo­gie en elle-même, sur ses prin­cipes, enjeux et ses appli­ca­tions concrètes, tous ces aspects pour lesquels je laisse la parole à l’ami Wolfen…

Los Teignos

Théo­rie mathé­ma­tique

Pour commen­cer ce dossier, nous allons nous pencher un petit peu sur la théo­rie mathé­ma­tique qui se cache derrière ce terme barbare de convo­lu­tion… Et si ça ne vous inté­resse pas, ou que vous êtes aller­giques aux maths, je vous conseille de passer direc­te­ment au chapitre suivant qui sera beau­coup plus concret !

L’opé­ra­tion de convo­lu­tion directe

La convo­lu­tion est une opéra­tion qui consiste à faire une sorte de multi­pli­ca­tion de deux signaux x(t) et h(t) au moyen d’une inté­grale dans le domaine analo­gique :

Cette opéra­tion s’écrit de façon plus expli­cite et plus facile à calcu­ler dans le domaine numé­rique, qui est celui qui nous inté­resse, où un signal n’est plus défini à n’im­porte quel instant t mais sur une divi­sion de la seconde en échan­tillons k, dont le nombre est égal à la fréquence d’échan­tillon­nage (par exemple, en 44.1 KHz, il y a 44 100 échan­tillons par seconde, et donc 44 100 valeurs d’am­pli­tude) :

Le signal x(t) repré­sente le signal d’en­trée ou signal à trai­ter, y(t) le signal de sortie traité, et h(t) est la réponse impul­sion­nelle du système. On l’ob­tient en envoyant comme signal d’en­trée x(t) une impul­sion de Dirac, c’est à dire un signal d’am­pli­tude infi­nie et de durée nulle. Une propriété impor­tante de ce signal est que sa réponse fréquen­tielle, obte­nue avec une Trans­for­ma­tion de Fourier, est compo­sée de toutes les fréquences à une ampli­tude iden­tique…

Il va de soit qu’un tel signal n’existe pas dans la réalité, on peut juste s’en rappro­cher en utili­sant un son très bref et très violent comme un coup de feu, ou un signal numé­rique avec une valeur non nulle sur le premier échan­tillon et zéro partout ailleurs…

Toute­fois, l’ap­pli­ca­tion directe de cette formule néces­site un grand nombre de calculs puisque pour chaque échan­tillon, il faut calcu­ler autant de produits que d’échan­tillons dans le plus court des deux signaux… Donc si on convo­lue un signal de 20 secondes et un autre de 5 secondes, le tout en 44.1 KHz, on doit calcu­ler au maxi­mum 5 × 44 100 soit 220 050 produits, avant de les sommer… Ce qui équi­vaut à 5 × 44 100 × 44 100 soit 9 724 050 000 produits par seconde en plus des sommes ! Et encore, on ne consi­dère qu’un seul canal… Heureu­se­ment, le produit de convo­lu­tion possède une propriété inté­res­sante qui va beau­coup accé­lé­rer les calculs !

Utili­sa­tion de la FFT (Fast Fourier Trans­form)

En effet, le produit de convo­lu­tion peut se traduire par une simple multi­pli­ca­tion entre les Trans­for­mées de Fourier dites Discrètes (dans le domaine numé­rique) de nos signaux, pour le calcul d’un échan­tillon donné…

Et la Trans­for­mée de Fourier Discrète, ou plutôt sa décli­nai­son Trans­for­mée de Fourier Rapide FFT (Fast Fourier Trans­form), qui est une opéra­tion pas mal utili­sée en numé­rique, est beau­coup moins gour­mande en temps de calcul que le calcul brutal des coef­fi­cients de la convo­lu­tion… On remplace donc le calcul direct de la convo­lu­tion par celui d’une FFT, d’un produit, et d’une FFT inverse.

Pour rappel, la Trans­for­mée de Fourier est une opéra­tion qui conver­tit un signal repré­senté de façon clas­sique (ampli­tude par rapport au temps) en un signal repré­senté en ampli­tude par rapport à la fréquence. Elle est basée sur le théo­rème de Fourier indiquant que tout signal pério­dique peut être modé­lisé par une somme de sinu­soïdes de fréquences diffé­rentes, et permet de calcu­ler les fameuses repré­sen­ta­tions spec­trales de n’im­porte quel signal.

Perfor­mances et latence avec la FFT

La FFT est quand même une opéra­tion complexe à effec­tuer d’un point de vue algo­rith­mique, et peut être menée de diffé­rentes façons, chacune appor­tant ses propres opti­mi­sa­tions sur la préci­sion ou sur le temps de calcul. Ces détails ne seront bien sûr pas détaillés ici, et si vous êtes inté­res­sés par le sujet, je vous invite à jeter un œil à la page des liens à la fin du dossier…

Il y a une chose à rete­nir sur la formu­la­tion des FFT, qu’on ne trouve pas avec celle du produit de convo­lu­tion basique, c’est que le calcul du signal de sortie à un instant donné néces­site la connais­sance du signal d’en­trée à cet instant et à des instants supé­rieurs, du fait du passage d’une repré­sen­ta­tion ampli­tude/temps à une repré­sen­ta­tion ampli­tude/fréquen­ce…

Par consé­quent, en plus de la charge CPU provoquée par l’exé­cu­tion des calculs, qui se voit énor­mé­ment réduite par l’usage de la FFT, une latence ajou­tée à la sortie devient inévi­table, ce qui néces­site des opti­mi­sa­tions supplé­men­taires (quitte à sacri­fier de la préci­sion et à augmen­ter la charge CPU) pour faire fonc­tion­ner les algo­rithmes en quasi temps réel, avec une latence accep­table ajou­tée à celle de la carte son… Cette latence est déter­mi­née expli­ci­te­ment par le déve­lop­peur de l’al­go­rithme, qui divise l’opé­ra­tion de FFT sur tout le signal en opéra­tions sur des blocs d’échan­tillons de nombre te donc de durée constants, égale à la latence ajou­tée par l’al­go­rith­me…

Néan­moins, certains déve­lop­peurs ventent sur leurs réver­bé­ra­tions à convo­lu­tion des modes de fonc­tion­ne­ment dits « zéro latence »… Impos­sible à moins de faire des mesures de savoir si la latence obte­nue est vrai­ment nulle ou si c’est un raccourci pour dési­gner une latence très basse. Pour­tant, il semble qu’il est possible de conce­voir des FFT sans latence ajou­tée, en tenant compte du fait que la latence de la carte son avec les meilleurs drivers ASIO qui soient n’est jamais nulle, ce qui laisse un peu de marge pour réali­ser les calculs sans ajou­ter de latence, en prenant des dispo­si­tions parti­cu­liè­res…

Prin­cipe de la réver­bé­ra­tion à convo­lu­tion

A présent, nous allons voir ensemble comment on peut tirer parti de l’opé­ra­tion mathé­ma­tique de convo­lu­tion pour obte­nir des réver­bé­ra­tions logi­cielles, et ce qui a amené des scien­ti­fiques à consi­dé­rer cette méthode de simu­la­tion de réver­bé­ra­tion…

Modé­li­sa­tion de la réver­bé­ra­tion

La réver­bé­ra­tion est un phéno­mène acous­tique que les musi­ciens connaissent très bien, qui peut être faci­le­ment détecté dans des espaces parti­cu­liers comme les salles de concerts, les églises, ou des pièces compo­sées de surfaces forte­ment réflé­chis­santes. Lorsqu’une source sonore émet des ondes acous­tiques dans un espace, celles-ci sont réflé­chies et atté­nuées en fonc­tion de leur fréquence selon les carac­té­ris­tiques de l’es­pace en ques­tion, et l’au­di­teur reçoit alors une multi­tude d’échos plus ou moins rappro­chés qui se fondent entre eux et produisent le phéno­mène de réver­bé­ra­tion.

Le précur­seur dans la carac­té­ri­sa­tion de ce phéno­mène fut Wallace Clement Sabine (1868–1919), connu pour une équa­tion qui porte son nom, et comme auteur des premières publi­ca­tions sur le sujet. Il a observé que la réver­bé­ra­tion dépen­dait de la géomé­trie de l’es­pace, de son volume, du carac­tère réflé­chis­sant des maté­riaux consti­tuant les parois, et même de l’hu­mi­dité ambiante. Depuis, de nombreux scien­ti­fiques se sont inté­res­sés au phéno­mène, en vue de le simu­ler de façon arti­fi­cielle à l’aide de méthodes numé­riques, tandis que des ingé­nieurs du son s’amu­saient à créer des chambres de réver­bé­ra­tions pour les studios d’en­re­gis­tre­ment, qu’ap­pa­rut les réver­bé­ra­tions méca­niques à plaques ou à ressorts…

Avant même de s’in­té­res­ser à la convo­lu­tion, il était natu­rel pour carac­té­ri­ser la réver­bé­ra­tion d’une salle de partir de sa réponse impul­sion­nelle (encore elle), obte­nue en utili­sant un bruit fort et en obser­vant l’en­re­gis­tre­ment de ce son dans l’es­pace consi­déré. Cet enre­gis­tre­ment permet­tait de distin­guer diffé­rentes phases dans la produc­tion du phéno­mène :

Comme vous pour­rez le consta­ter, cette clas­si­fi­ca­tion est toujours d’ac­tua­lité, la plupart des réver­bé­ra­tions numé­riques ayant des fonc­tions de para­mé­trage du pré retard, et de la durée des premières réflexions / réflexions tardives (« prede­lay », « early reflec­tions » et « late reflec­tions » en anglais). Parfois, on parle aussi de la queue de réver­bé­ra­tion (« reverb tail ») pour les réflexions fusion­nées… Un autre para­mètre que l’on utilise pour carac­té­ri­ser la réver­bé­ra­tion d’une salle et qui a été intro­duit par Sabine est le RT60, qui est la durée que met l’éner­gie sonore d’un son après son extinc­tion pour perdre le millio­nième de son éner­gie initiale soit une perte de 60 dB…

Au milieu des années 70 sont appa­rus les premiers réver­bé­ra­teurs numé­riques, grâce aux travaux de Manfred Schroe­der des Bell Tele­phone Labo­ra­to­ries, qui se sont inspi­rés de cette modé­li­sa­tion du phéno­mène. Le prin­cipe était de recréer les diffé­rentes phases acous­tiques de la réver­bé­ra­tion à l’aide d’échos de plus ou moins forte densité, en utili­sant des cellules de retard et des filtres numé­riques. On vit aussi appa­raître des algo­rithmes de réver­bé­ra­tion simu­lant des guides d’ondes, des approches géomé­triques… Puis on parla de réver­bé­ra­tion à convo­lu­tion, ce qui était commode compte tenu de l’ap­proxi­ma­tion du phéno­mène en utili­sant les réponses impul­sion­nelles. Je vais d’ailleurs sans arrêt dans la suite de ce dossier faire des compa­rai­sons entre les réver­bé­ra­tions à convo­lu­tion et les autres types de réver­bé­ra­tions plus « clas­siques », dites algo­rith­miques car basées sur des algo­rithmes numé­riques et non sur des enre­gis­tre­ments de réponses impul­sion­nel­les…

Réver­bé­ra­tions à convo­lu­tion

Reve­nons un peu dans le concret : la convo­lu­tion va multi­plier deux signaux spéci­fiques, le premier signal étant la piste à trai­ter, l’ins­tru­ment en cours d’en­re­gis­tre­ment par exemple, et le deuxième signal la réponse impul­sion­nelle du système que l’on veut modé­li­ser. Ce système est l’as­so­cia­tion d’une entité à simu­ler (en géné­ral la réver­bé­ra­tion d’un envi­ron­ne­ment quel­conque, mais pas seule­ment comme nous allons le voir) et de tous les para­mètres liés au maté­riel de prise de son (choix des micro­phones, place­ment des micro­phones, préam­pli micro, conver­tis­seurs A/N…).

Cette réponse impul­sion­nelle, stockée en géné­ral dans un fichier WAV (qu’on appelle aussi impulse ou IR pour impulse response) et desti­née à être char­gée dans la réver­bé­ra­tion à convo­lu­tion, peut être obte­nue en utili­sant un son composé de toutes les fréquences audibles, comme un coup de feu, et en enre­gis­trant la réponse d’une salle à ce bruit avec le maté­riel de prise de son. Cet enre­gis­tre­ment, lorsqu’il est « convo­lué » au signal entrant venant d’un instru­ment de musique par exemple, va donner l’illu­sion très convain­cante que l’ins­tru­ment à été enre­gis­tré dans la même salle.

On aura égale­ment accès à quelques possi­bi­li­tés de contrôle sur le rendu, simi­laires à celles des réver­bé­ra­tions clas­siques, pour amélio­rer ou person­na­li­ser le résul­tat de la convo­lu­tion, autres que l’ha­bi­tuel rapport Dry/Wet (rapport en dB ou en pour­cen­tages entre le signal traité et le signal d’ori­gine). On retrouve ainsi les para­mètres habi­tuels de réglage de la réver­bé­ra­tion, par exemple l’éga­li­sa­tion globale, l’at­té­nua­tion fréquen­tielle des réflexions ou humi­dité de la pièce (« damping » en anglais), la spatia­li­sa­tion, la réver­bé­ra­tion inver­sée (mode « reverse »)…

Malheu­reu­se­ment, du fait que la méthode de simu­la­tion n’est plus algo­rith­mique mais basée sur des enre­gis­tre­ments statiques, certains types de para­mé­trages seront diffi­ciles à mettre en œuvre, car il faut « trai­ter » l’im­pulse pour arri­ver au résul­tat désiré, ne serait ce que pour modi­fier la durée et la densité de la réver­bé­ra­tion. Cette rigi­dité est un des désa­van­tages de la réver­bé­ra­tion par convo­lu­tion, qui commence à être compensé grâce à diverses opéra­tions sur les impulses qui permettent de déli­mi­ter sur les diffé­rentes phases du phéno­mène acous­tique (premières réflexions et réflexions fusion­nées) et de modi­fier leur forme. Néan­moins, le rendu après trai­te­ment des impulses perd toujours un peu de réalis­me…

Appli­ca­tions de la convo­lu­tion

Les réver­bé­ra­tions à convo­lu­tion ont eu à l’ori­gine pour but de four­nir des réver­bé­ra­tions logi­cielles parmi les plus natu­relles qu’il soit possible d’ob­te­nir, et la plupart des impulses que l’on peut trou­ver vont dans ce sens. Néan­moins, l’opé­ra­tion de convo­lu­tion dans le domaine de la musique n’est pas du tout limi­tée à la simu­la­tion de réver­bé­ra­tions de salles, ce qui fait des logi­ciels de réver­bé­ra­tions à convo­lu­tion de formi­dables outils de simu­la­tion en géné­ral ou de bidouillage sonore. Vous allez à présent voir toutes les appli­ca­tions possibles de cet outil.

Réver­bé­ra­tions

Tout d’abord, il faut bien savoir que la convo­lu­tion permet de simu­ler n’im­porte quel type de réver­bé­ra­tion… En utili­sant les moyens de captures d’im­pulses clas­siques (voir chapitre sur le sujet), il est possible de captu­rer la réver­bé­ra­tion de n’im­porte quel espace, qu’on a coutume de sépa­rer en deux caté­go­ries : salles clas­siques (hall, églises, salles de concert…) et post-produc­tion (espaces domes­tiques, lieux publiques, voitures, espaces exté­rieurs, éléments inso­li­tes…).

Pour l’anec­dote, j’ai lu dans une inter­view d’un des déve­lop­peurs de Audio Ease, qui ont commer­cia­lisé la réver­bé­ra­tion à convo­lu­tion Alti­verb, qu’ils avaient récu­péré les réponses impul­sion­nelles de divers « éléments inso­lites » comme des écou­teurs de walk­man, des tuyaux, des petits baffles, des pots, et surtout la réponse impul­sion­nelle d’un casque en métal, qui a servi pour un passage dans « Le Seigneur des Anneaux » de Peter Jack­son !

Réver­bé­ra­tions arti­fi­cielles

De plus, il est possible de captu­rer la réponse impul­sion­nelle de n’im­porte quel dispo­si­tif créant une réver­bé­ra­tion arti­fi­cielle, que ça soit des réver­bé­ra­tions à plaques, à ressorts, des réver­bé­ra­tions produites par des algo­rithmes numé­riques, des chambres à écho… On peut s’amu­ser à récu­pé­rer la réver­bé­ra­tion d’une caisse de guitare acous­tique, voire la réso­nance d’un piano, pour « réchauf­fer » un peu le rendu d’un piano acous­tique virtuel basé sur des samples.

On peut même captu­rer la réver­bé­ra­tion produite par certains réver­bé­ra­teurs numé­riques en racks dont on vante souvent les carac­té­ris­tiques sonores, à l’aide de quelques réponses impul­sion­nelles de rien du tout, le tout sans avoir l’ap­pa­reil à la maison… Et si en fait, il était possible de repro­duire le fonc­tion­ne­ment de n’im­porte quel appa­reil, puisque les réponses impul­sion­nelles permettent de repro­duire la réponse fréquen­tielle de ceux-ci ?

Systèmes en géné­ral

La réponse est oui… et non. Le problème avec cette modé­li­sa­tion utili­sant les réponses impul­sion­nelles et la convo­lu­tion, est qu’elle ne tient pas compte de phéno­mènes dyna­miques, qui font varier la réponse fréquen­tielle en fonc­tion du temps. On est donc en géné­ral obli­gés de faire appel à des tech­no­lo­gies supplé­men­taires de celles des proces­seurs de convo­lu­tion clas­siques, et il appa­raît aussi la néces­sité d’en­re­gis­trer plusieurs impulses de la même entité.

De plus, il faut savoir que tous les systèmes sans excep­tions font inter­ve­nir des phéno­mènes dyna­miques à des degrés diffé­rents, mais qui peuvent heureu­se­ment dans certains cas être occul­tés, ceux-ci n’ayant pas une influence suffi­sante pour rendre impos­sible la simu­la­tion avec un bon degré de réalisme. Pour la réver­bé­ra­tion par exemple, celle-ci peut être tota­le­ment igno­rée, alors que pour un compres­seur ou de la distor­sion, la simu­la­tion ne fonc­tion­nera pas du tout. Dans d’autres cas, comme pour la simu­la­tion de HP, il est possible de passer outre. Pour plus de détails au sujet de la repro­duc­tion de la dyna­mique, je vous invite à aller voir le chapitre concerné du dossier…

Simu­la­teurs de HP (les guita­ristes, venez par là !)

La simu­la­tion de HP est l’ap­pli­ca­tion de la convo­lu­tion qui m’a donné envie de m’y inté­res­ser ! Et j’in­vite tous les guita­ristes à lire atten­ti­ve­ment ce qui va suivre…

Dans ce contexte, la convo­lu­tion va permettre de captu­rer le fonc­tion­ne­ment d’en­ceintes quel­conques (en l’oc­cur­rence un baffle d’am­pli guitare). Ainsi, un préam­pli guitare direc­te­ment bran­ché dans un carte son complété d’une réver­bé­ra­tion à convo­lu­tion avec l’im­pulse adéquate permet de marcher sur les plates bandes des simu­la­teurs tels que le Line6 POD XT ou le Behrin­ger V-Amp 2… Si vous ne me croyez pas, jugez plutôt du mp3 suivant, enre­gis­tré avec mon Lag TL1 Spit­fire acheté d’oc­ca­sion à 100 euros, avec une impulse de HP extraite de la librai­rie de Native Instru­ments Kontakt 2, et le para­mètre Dry du plug-in à 0%, ce qui est obli­ga­toire pour cette appli­ca­tion :

Son du Spit­fire direct et traité avec la simu­la­tion de HP par convo­lu­tion

Mais contrai­re­ment aux enceintes qui sont censées four­nir une repro­duc­tion fidèle du signal qu’on leur envoie, les baffles pour amplis ont une réponse qui n’est pas linéaire à 100%. Donc le résul­tat sonnera natu­rel comme vous avez pu l’en­tendre mais ne sera pas aussi proche de la réalité que dans le cas des réver­bé­ra­tions à convo­lu­tion…

Sound Desi­gn…

Enfin, on va à présent s’éloi­gner un petit peu de tout ce qui est réalis­me… Imagi­nez ce que vous pour­riez obte­nir comme effets inté­res­sants si vous utili­siez des impulses à tort et à travers sur vos enre­gis­tre­ments, voire des impulses modi­fiées de façon violente, des impulses créées arti­fi­ciel­le­ment, ou carré­ment n’im­porte quel son ?

Imagi­nez le rendu d’une guitare élec­trique convo­luée avec une impulse de nappes de synthés, une piste élec­tro avec un son de cymbales ou un sample de caisse claire avec beau­coup de réver­bé­ra­tion… Pour l’exemple, je vous conseille de vous amuser avec les librai­ries d’im­pulses pour sound design de Spirit Canyon Audio, ou le soft d’ef­fets spec­traux basés sur les FFT et la convo­lu­tion Delay­Dots Spec­trum­Worx…

Enfin, je vous conseille très forte­ment d’ex­pé­ri­men­ter toutes sortes de sons bizar­roïdes à la place des impulses : cela peut donner des résul­tats vrai­ment inté­res­sants ! Evitez néan­moins les sons de durée impor­tante, pour ne pas trop augmen­ter la charge CPU utili­sée par votre plug-in de convo­lu­tion, sans oublier que certains d’entre eux ont des limi­ta­tions sur la durée maxi­mum des impulses.

Trai­te­ments spec­traux

Enfin, en dernière caté­go­rie d’ap­pli­ca­tion de la convo­lu­tion, nous avons tout ce qui est trai­te­ments spec­traux purs, qui sont appa­rus grâce à la montée en puis­sance des CPU. Ceux-ci peuvent être effec­tués à l’aide de plug-ins de réver­bé­ra­tion à convo­lu­tion et d’im­pulses, mais aussi avec des logi­ciels conçus unique­ment dans ce but, qui permettent de faire du sound design (avec encore Delay­Dots Spec­trum­Worx par exemple), de l’aide au mixage en détec­tant les recou­vre­ments de fréquence entre deux sources audio et en appliquant du filtrage auto­ma­tique­ment pour y remé­dier (le très inté­res­sant Elevayta Space Boy), de l’éga­li­sa­tion basée sur les impulses d’ap­pa­reils profes­sion­nels (Tritone Digi­tal Hydra­tone, Tritone Digi­tal Valve­Tone '62 et Waves Ltd. Q-Clone) et la modi­fi­ca­tion de la réponse fréquen­tielle d’un signal audio en fonc­tion de celle d’un autre, parfois en temps réel (avec Voxengo CurveEQ, Elevayta Clone Boy, Elevayta FreEq Boy…).

Utili­sa­tion pratique des réver­bé­ra­tions à convo­lu­tion

Concrè­te­ment, il existe des plug-ins de réver­bé­ra­tion à convo­lu­tion que vous pour­rez utili­ser dans votre séquen­ceur favori (ainsi que des racks d’ef­fets sur lesquels je ne vais pas trop m’étendre, comme le Sony DRE S777, car ils sont large­ment dépas­sés en termes de perfor­mances et coûtent un prix incroyable). Pour les faire fonc­tion­ner, il faut juste les placer sur vos pistes comme un plug-in de réver­bé­ra­tion clas­sique, puis char­ger le fichier impulse au format WAV qui vous inté­resse depuis votre disque dur. Et c’est tout…

Comme quoi, si la chose peut faire peur au début et sembler compliquée sur le prin­cipe, elle s’uti­lise assez simple­ment. Ensuite, libre à vous de bidouiller les para­mètres supplé­men­taires de votre plug-in de convo­lu­tion préféré pour affi­ner l’uti­li­sa­tion de l’im­pulse.

Perfor­mances

Venons-en main­te­nant au sujet qui fâche : les perfor­mances. On a vu que le produit de convo­lu­tion était une opéra­tion assez gour­mande en calculs, et la charge CPU néces­saire pour faire fonc­tion­ner une réver­bé­ra­tion à convo­lu­tion n’est pas du tout négli­geable. Pire : certains plug-ins ne sont pas utili­sables en temps réel, à cause d’une latence impor­tante ajou­tée à la latence de la carte son, même si ce défaut n’est pas aussi embê­tant qu’il en a l’air avec la compen­sa­tion auto­ma­tique de délai qu’on trouve désor­mais dans la plupart des séquen­ceurs.

Ainsi, à moins d’avoir une bête de course, il est préfé­rable de ne pas utili­ser beau­coup d’ins­tances de ce genre de plug-ins dans un même projet, voire de faire des rendus de toutes les pistes qui les utilisent. Alors bien entendu, selon l’uti­li­sa­tion, il faudra plutôt utili­ser une réver­bé­ra­tion clas­sique à algo­rithmes, surtout lorsqu’il n’est pas néces­saire d’avoir une réver­bé­ra­tion réaliste, comme le free­ware DaSample Glace­verb. Et même pour les autres appli­ca­tions de la convo­lu­tion, il y aura toujours des solu­tions alter­na­tives à consi­dé­rer… Sachez toute­fois que les « gros » plug-ins commer­ciaux intègrent toutes sortes de fonc­tions de gestion des perfor­mances, permet­tant de choi­sir la latence voulue et quelques opti­mi­sa­tions jouant sur la qualité des trai­te­ments comme la tron­ca­ture brutale de la queue de réverb à un niveau en dB donné…

D’ailleurs en parlant des appli­ca­tions autres que la réver­bé­ra­tion, je trouve dommage que les réglages propo­sés par la plupart des plug-ins soient extrê­me­ment orien­tés réver­bé­ra­tion… Lorsque ces derniers atteignent une certaine complexité, il devient même pénible d’uti­li­ser une simu­la­tion de baffle, étant donné qu’il y a une certaine quan­tité d’ef­fets à désac­ti­ver pour que ça fonc­tionne. Je pense en parti­cu­lier à Waves Ltd. IR-1 à ce sujet… Dans ces cas-là, autant se débrouiller avec des logi­ciels plus simples, dont sont qui sont gratuits.

Autre chose : dans diverses discus­sions sur Noise­vault.com (qui, je le rappelle, est « le » site trai­tant de tout ce qui a trait à la convo­lu­tion) reviennent souvent des compa­rai­sons entre le rendu sonore final sans effet ajouté de chaque plug-in… Je n’ai pas l’in­ten­tion de rentrer dans ce genre de détails subjec­tifs, même ils s’ap­puient parfois sur des mesures, car je consi­dère que pour une même impul­sion, on obtient des résul­tats assez simi­laires, et que ce genre de détails n’est, en défi­ni­tive, pas à même de dépar­ta­ger les diffé­rents plug-ins. Si ce genre d’in­for­ma­tions vous inté­resse, je vous conseille donc de jeter un œil au forum de Noise­vault.com.

Les logi­ciels de convo­lu­tion

Faisons à présent un petit tour d’ho­ri­zon des prin­ci­paux plug-ins de réver­bé­ra­tion à convo­lu­tion du marché, à commen­cer par les plug-ins gratuits :

Knufi SIR (VST) : il est free­ware, fonc­tionne sur Windows, et possède pas mal de réglages (pré délai, égali­sa­tion 5 bandes, enve­loppe de volume sur les impul­sions, time stret­ching et tron­ca­ture en pour­cen­tage de la longueur de l’im­pul­sion, mode reverse, deux canaux avec gestion de la spatia­li­sa­tion stéréo, et surtout contrôle auto­ma­tique du gain de l’im­pulse). Son seul défaut est que pour l’ins­tant, dans sa version 1.010, il apporte une latence non négli­geable de 8960 samples (203 ms en 44.1 KHz). Mais c’est un plug-in qui vous rendra beau­coup de services et qui sera tout à fait conve­nable pour la plupart de vos besoins, en plus d’être une bonne intro­duc­tion au monde des réver­bé­ra­tions à convo­lu­tion…

Redstate Sound Revol­verb Lite (VST) : un autre plug-in free­ware sous Windows, qui possède le strict mini­mum de réglages (Dry/Wet, pré délai) mais qui a l’avan­tage de fonc­tion­ner en mode zéro latence. Par contre, c’est une version BETA qui semble avoir été aban­don­née par son éditeur, et qui fonc­tionne assez aléa­toi­re­ment selon la confi­gu­ra­tion (carte son, proces­seur…). Certains ont de la chance et le font tour­ner sans trop de problèmes (comme moi, regar­dez mon profil pour le détail de ma confi­gu­ra­tion), et d’autres n’ar­rivent pas en tirer quoique ce soit… Note : le télé­char­ge­ment sur le site offi­ciel ne fonc­tion­nant plus, je vous conseille d’al­ler sur le forum asso­cié à la fiche produit du plug-in pour l’es­sayer…

Elevayta Convo Boy LITE (VST) : une version dona­tion­ware de Elevayta Convo Boy assez perfor­mante, que je vous conseille aussi forte­ment d’es­sayer, avec une latence de 92.8 ms en 44.1 KHz et qui possède presque toutes les fonc­tions de la version commer­ciale sauf l’éga­li­sa­tion et la gestion de diffé­rentes latences.

Passons main­te­nant aux versions commer­ciales, qui sont la plupart du temps livrées avec des librai­ries d’im­pulses, et qui se distinguent des convo­lu­tions gratuites par la variété des réglages qu’elles proposent :

Waves Ltd. IR-1 (VST/DX/HTDM/RTAS/AU/MAS/Audio­Suite) : il fonc­tionne sur Mac et PC, est livré avec une librai­rie d’im­pulses consé­quente sur 2 CD. Il existe en 3 versions diffé­rentes, à savoir la stéréo clas­sique, une version light moins chère avec le mini­mum de réglages, et la version 360 qui fonc­tionne en surround, la librai­rie d’im­pulses ayant été enre­gis­trée en versions stéréo et 5.1 via une tech­no­lo­gie proprié­taire de Waves Ltd. appe­lée SIRRTM (pour Spatial Impulse Response Rende­ring). La latence peut être modi­fiée par l’uti­li­sa­teur en fonc­tion de ses besoins, et descend jusqu’à 512 samples (11 ms en 44.1 KHz) dans les formats.

Quant aux réglages possibles du rendu, IR-1 en possède une très grande variété : modi­fi­ca­tion de la longueur de réver­bé­ra­tion de l’im­pulse, des para­mètres de réver­bé­ra­tion (réso­nance, décor­ré­la­tion des canaux, enve­loppes, temps de réver­bé­ra­tion, taille de la salle, modi­fi­ca­tion des premières réflexions et de la queue de réverb, filtrage global et humi­dité, mode rever­se…). De plus, le logi­ciel peut impor­ter des impulses au format WAV exté­rieures, voire des enre­gis­tre­ments faits par l’uti­li­sa­teur en utili­sant le « swept sine » de Waves. Ceux-ci seront alors décon­vo­lués auto­ma­tique­ment (voir le chapitre suivant pour plus de détails)… En résumé, IR-1 est un produit complet, mais qui se distingue par un prix très élevé (quoique plus abor­dable pour la version light) et la complexité du para­mé­trage.

Audio Ease Alti­verb 5 (VST/HTDM/RTAS/AU/MAS/Audio­Suite) : cette réver­bé­ra­tion à convo­lu­tion incon­tour­nable ne tourne malheu­reu­se­ment que sur Mac OS X pour l’ins­tant… Le plug-in possède les fonc­tion­na­li­tés habi­tuelles des réver­bé­ra­tions à convo­lu­tion pour jouer sur l’éga­li­sa­tion, l’hu­mi­dité, les perfor­mances (avec le choix entre un mode « zéro latence » et un mode faible charge CPU) et sur la forme de l’im­pulse utili­sée pour réduire le temps de réver­bé­ra­tion ou la taille de la pièce simu­lée. Parmi les origi­na­li­tés, on notera la présence d’un système de spatia­li­sa­tion inté­res­sant qui permet de modi­fier sur un schéma le posi­tion­ne­ment virtuel du micro­phone et des canaux de la source sonore, le tout en stéréo ou en surround avec des contrôles de volume sur chaque canal.

Il est lui aussi livré avec une grosse biblio­thèque d’im­pulses, dans un format proprié­taire qui n’au­to­rise pas l’im­port/export avec les formats clas­siques, ainsi que des logi­ciels pour créer ses propres impulses avec la méthode de la décon­vo­lu­tion. Le site de Audio Ease permet en outre de télé­char­ger de nouvelles impulses offi­cielles toutes les semaines, et donne accès à un forum de partage d’im­pulses entre utili­sa­teurs…

Main­te­nant, je vais m’étendre un peu sur l’as­pect ergo­no­mique, qui est le détail qui tue sur ce plug-in ! Déjà, je trouve l’in­ter­face très bien foutue, avec la possi­bi­lité de faire appa­raître un texte expli­ca­tif de chaque para­mètre en passant la souris au dessus et surtout, je trouve que la cohé­sion entre tous les éléments du logi­ciel, c’est-à-dire du moteur de convo­lu­tion, de la banque d’im­pulses et des para­mètres utili­sables, est abso­lu­ment épous­tou­flante grâce entre autres au diagramme « cascade » (ampli­tude/fréquence/temps) en temps réel du rendu de l’im­pulse et des trai­te­ments, qui peut être déplacé dans tous les sens à la souris. Mieux, celui-ci se modi­fie instan­ta­né­ment de façon claire à chaque fois que l’uti­li­sa­teur déplace un potard… Et pour conti­nuer dans la série des « gadgets » bien pensés, chaque impulse est accom­pa­gnée de photos voire de vidéos en Quick­time VR du lieu où elles ont été enre­gis­trées, ainsi que de préci­sions écrites en tout genre. Il y a aussi une série de boutons qu’on peut assi­gner à des sons, joués auto­ma­tique­ment ou sur commande au choix, permet­tant d’en­tendre le rendu des para­mètres en cours sans avoir à faire inter­ve­nir le séquen­ceur hôte.

Ajou­tons à cela la gestion de presets qui sauve­gardent une impulse avec des réglages précis, en plus de la possi­bi­lité de choi­sir les impulses sépa­ré­ment (dispo­nibles à chaque fois en plusieurs versions, enre­gis­trées de diffé­rentes manières et en nombres de canaux diffé­rents). Autre détail inté­res­sant, l’ac­cès à 10 mémoires faci­le­ment auto­ma­ti­sables de tous les réglages, qui commutent rapi­de­ment. Si je vous ai mis l’eau à la bouche, je vous conseille de jeter un œil à la vidéo de présen­ta­tion du logi­ciel sur le site offi­ciel de Audio Ease : ça en vaut vrai­ment la peine.

Wizoo Sound Design Wizoo­Verb (VST/AU/RTAS) : Ce plug-in fonc­tionne sur Mac et PC en faible latence avec réglage des perfor­mances, et existe en deux versions : W2 (stéréo) et W5 (surround). Il exploite la tech­no­lo­gie HDIR (High Defi­ni­tion Impulse Response) qui, utili­sée sur la biblio­thèque d’im­pulses livrées avec le logi­ciel, permet de rendre plus réaliste les opéra­tions sur les diffé­rentes phases de la réver­bé­ra­tion. Autre atout, la tech­no­lo­gie AIR (Acous­tic Impulse Rendi­tion) fabrique un modèle de réver­bé­ra­tion algo­rith­mique (donc non basé sur la convo­lu­tion) à partir des impulses qu’on lui four­nit, qu’elles soient internes à Wizoo­Verb ou impor­tées au format WAV, ce qui permet d’ob­te­nir une qualité de rendu à mi-chemin entre les algo­rithmes clas­siques et la convo­lu­tion, avec des perfor­mances meilleures et des capa­ci­tés de contrôle augmen­tées. Sinon, le plug gère le true stéréo et possède des réglages opti­mi­sés pour les tech­no­lo­gies HDIR et AIR, en plus des habi­tuels EQs, temps de réver­bé­ra­tion, taille de la salle, humi­dité, mode reverse, gestion des perfor­mances avec un mode zéro latence, enve­loppes sur l’im­pul­se…

Trillium Lane Labs TL Space (TDM/HTDM/RTAS/Audio­Suite) : Dispo­nible pour ProTools unique­ment pour Mac et PC (ce qui garan­tit une latence très faible), ce plug-in est livré avec une librai­rie de 700 Mo d’im­pulses de réverbs et de sound design au format WAV. Il fonc­tionne en stéréo et en surround, possède un égali­seur multi-bandes, des para­mètres de modi­fi­ca­tion de l’im­pulse (longueur de la réver­bé­ra­tion, contrôle des premières réflexions et de la queue de réver­bé­ra­tion, humi­dité, mode reverse)…

Voxengo Pris­tine Space (VST) : Ce plug-in fonc­tionne sous Windows unique­ment, gère jusqu’à 8 canaux dont le fonc­tion­ne­ment est person­na­li­sable, permet la gestion des perfor­mances (longueur de la latence qui peut descendre jusqu’à 64 samples soit 1.5 ms en 44.1 KHz ou mode zéro latence, mais qui ne peut être utilisé que sous certaines condi­tions), possède un égali­seur, des réglages basés sur des enve­loppes (volume, panning, longueur de l’im­pulse, filtrage), un système de mémoires auto­ma­ti­sable, un mode reverse, une gestion auto­ma­tique du gain, la possi­bi­lité de tronquer les impulses char­gées… Il n’est pas livré avec une biblio­thèque d’im­pulses comme ses cama­rades (recon­naît les formats WAV et AIFF), et affiche nette­ment moins d’am­bi­tion, mais il ne joue pas dans la même cour et se trouve à un prix nette­ment plus abor­da­ble… Notez que Voxengo Analog­flux Suite est livré avec une version légère de Pris­tine Space limi­tée à deux canaux et quelques impulses de réver­bé­ra­tion « Vintage ».

Elevayta Convo Boy (VST) : Convo Boy fonc­tionne sous Windows unique­ment, gère deux canaux, possède un égali­seur 7 bandes, un mode reverse inté­res­sant, le para­mé­trage de l’hu­mi­dité, du filtrage, de la spatia­li­sa­tion et des perfor­mances (tron­ca­ture de l’im­pulse en dessous d’un certain niveau en dB, gestion de la latence qui peut descendre jusqu’à 20 ms en 44.1 KHz). Sachez aussi qu’il est le moins cher des plug-ins commer­ciaux. Dépourvu de biblio­thèque d’im­pulses, il recon­naît les formats WAV et AIFF.

Il existe aussi des proces­seurs de convo­lu­tion en plug-ins dédiées à la simu­la­tion de HP pour amplis guitare/basse élec­trique :

Voxengo Boogex (VST) : c’est un free­ware pour Windows qui sert avant tout à modé­li­ser un ampli guitare, avec un contrôle de gain, un égali­seur, des contrôles de tona­lité, de phase… et un étage simu­la­tion de baffle utili­sant la convo­lu­tion (avec une latence de 2.1 ms en 44.1 KHz !) s’ap­puyant sur des impulses internes ou exté­rieures aux formats WAV et AIFF.

Cockos Incor­po­ra­ted Jesu­so­nic (DX) : un multi-effet légè­re­ment orienté guitare, free­ware, pour Windows, qui peut être utilisé en stand-alone, en plug-in DirectX, en plug-in Winamp 5, ou encore avec Cockos Incor­po­ra­ted Ninjam (excellent logi­ciel free­ware permet­tant de jammer en utili­sant une connexion Inter­net), qui inclut une section de simu­la­tion de baffles pour ampli guitare en utili­sant la convo­lu­tion et 6 impulses au format WAV.

Enfin, nous allons parler de logi­ciels s’éloi­gnant du concept de base mais quand même plus ou moins liés à la réver­bé­ra­tion :

La suite Aurora 4.0 : ce n’est pas une suite de plug-ins à propre­ment parler mais plutôt des exten­sions pour Cool Edit et Adobe Audi­tion, qui four­nissent toutes les fonc­tion­na­li­tés utiles pour faire de la convo­lu­tion, via un trai­te­ment clas­sique qui s’ajoute à l’édi­teur mais aussi des analyses, des trai­te­ments liés à la créa­tion d’im­pulses (décon­vo­lu­tion et créa­tion de swept sine dont je parle dans le prochain chapitre), et toutes sortes d’ou­tils pour les cher­cheurs en synthèse binau­rale, en procé­dures de mesure en chambres anéchoïques… La version télé­char­geable sur le site offi­ciel est d’ailleurs plei­ne­ment fonc­tion­nelle mais possède une limi­ta­tion qui fait plan­ter l’édi­teur hôte à chaque utili­sa­tion d’un trai­te­ment de Aurora avec 25% de chances (spécial comme protec­tion, mais heureu­se­ment Adobe Audi­tion a une fonc­tion­na­lité inté­res­sante, celle de relan­cer une session plan­tée dans l’état où on l’a lais­sée !).

Proso­niq Rayverb (VST) : ce n’est pas vrai­ment une réverb à convo­lu­tion, Rayverb analyse les impulses qu’on lui donne ou n’im­porte quel fichier WAV et créé en utili­sant le Inverse Raytra­cing un modèle de réver­bé­ra­tion de salle qui colle le plus possible à la source. Ce modèle est ensuite modi­fiable via de nombreux para­mètres (géomé­trie de la salle, égali­sa­tion, posi­tion­ne­ment de la source sonore dans l’es­pace, temps de réver­bé­ra­tion…) et il est alors possible d’ex­por­ter le nouveau modèle sous forme d’im­pulses au format WAV, ou de l’uti­li­ser direc­te­ment en temps réel avec néan­moins une latence impor­tante de 8947 samples (203 ms en 44.1 KHz).

On trouve aussi un paquet de softs de trai­te­ment en rapport avec la convo­lu­tion et plus géné­ra­le­ment servant à faire toutes sortes de mesures et trai­te­ments acous­tiques pour de la recherche, un peu à la manière d’Au­rora. Si ça vous inté­resse, il existe deux logi­ciels utili­sables gratui­te­ment qui sont Sound­Hack pour Mac et Liberty Instru­ments Praxis pour Windows XP…

Enfin, préci­sons que certains logi­ciels sont livrés avec des réver­bé­ra­tions à convo­lu­tion, qui en géné­ral ne peuvent pas être utili­sées dans d’autres contextes. Je ne m’éten­drai donc pas trop dessus, car ceux qui ont les logi­ciels asso­ciés les connaissent mieux que moi, et parce les autres n’y auront pas accès à moins d’ache­ter le logi­ciel. On trouve donc des réver­bé­ra­tions à convo­lu­tion dans les programmes suivants : Native Instru­ments Kontakt 2, Sonic Foun­dry/Sony Media Soft­ware Sound Forge, Tascam GigaS­tu­dio 3, Bias Peak Pro 5, Magix Sampli­tude 8 Pro et Magix Sequoia 8, Apple Emagic Logic Pro 7, Stein­berg Nuendo 3, Synapse Audio Orion 6 Plati­num… Je me conten­te­rai juste de quelques mots à propos de la librai­rie d’im­pulses de Kontakt 2 (au format WAV) qui est une des seules à ma connais­sance (avec l’ Acous­tic Mirror de Sound Forge, premier logi­ciel qui inté­gra une réver­bé­ra­tion à convo­lu­tion) à inclure des impulses de HP pour ampli de guitare élec­trique, en plus des impulses de réver­bé­ra­tion habi­tuelles, ou encore des impulses spéci­fiques pour le sound design.

Réponses impul­sion­nelles

A présent, nous allons parler d’une compo­sante aussi impor­tante que la partie logi­cielle des proces­seurs de convo­lu­tion, à savoir les réponses impul­sion­nelles ou impulses : vous saurez ainsi tout sur les tech­no­lo­gies utili­sées pour les créer, et les endroits où en récu­pé­rer.

Ou trou­ver des impulses ?

La plupart des logi­ciels commer­ciaux comme nous avons pu le voir sont livrés avec leurs librai­ries d’im­pulses, parfois dans un format proprié­taire (comme Audio Ease Alti­verb), ce qui signi­fie que les grosses librai­ries d’im­pulses spécia­le­ment enre­gis­trées pour le soft ne sont pas expor­tables vers d’autres plug-ins de convo­lu­tion… De plus, certains ne peuvent impor­ter les formats clas­siques des impulses.

Pour tous les logi­ciels qui acceptent les formats WAV et AIFF, la réfé­rence en la matière est la librai­rie du site Noise­Vault.com. Vous y trou­ve­rez une bonne quan­tité d’im­pulses, clas­sées par caté­go­ries, de très bonne qualité en géné­ral et mises à jour régu­liè­re­ment. Faites égale­ment un tour sur les forums de vos plug-ins de convo­lu­tion préfé­rés, et sur la liste de liens suivante :

• https://www.echo­cham­ber.ch/
• http://www.cksde.com/f_6.htm
• https://www.voxengo.com/product/pspace/
• https://www.voxengo.com/impulses/
• http://www.acous­tics.net/content.asp?id=96
• http://www.sampli­city.com/down­load/index.html
• http://www.synaud­con.com/sacirx­change.htm
• http://www.spirit­ca­nyo­nau­dio.com/
• http://home­page.hispeed.ch/zidee/
• https://www.xs4all.nl/~fok­kie/IR.htm (atten­tion la moitié est au format Alti­verb unique­ment)

D’ailleurs, il commence à appa­raître des librai­ries d’im­pulses vendues telles quelles sans logi­ciel de convo­lu­tion, prove­nant des déve­lop­peurs Nume­ri­cal Sound, Sampli­city, CKSDE ou Spirit Canyon Audio, sans oublier Garri­tan qui a annoncé une librai­rie pour la fin de l’an­née 2005, et Vienna Sympho­nic Library en 2006 (ça promet !)

Préci­sons aussi que le déve­lop­peur Spirit Canyon Audio propose des librai­ries d’im­pulses spécia­le­ment conçues pour le sound design : Spec­tral Rela­ti­vity, Kalei­do­scopy et Sani­ta­rium. Au programme : des impulses de réverbs assez bizar­roïdes et des impulses de modu­la­tions. Une poignée d’im­pulses de démons­tra­tion ainsi que des mp3s plutôt inté­res­sants sont télé­char­geables sur leur site…

• Nume­ri­cal Sound Pure Space Clas­si­cal & Mysti­cal, Pure Space Film & Sacred
• Sampli­city Synthe­tic Reverbs Volume 1
• Spirit Canyon Audio Spec­tral Rela­ti­vity, Kalei­do­scopy, Sani­ta­rium
• Cyber Kitchen Sound Design Enter­prise Old Analog Delay 1, Mixverb 1, Drum Echo…

L’en­re­gis­tre­ment des impulses

Il est possible d’en­re­gis­trer des réponses impul­sion­nelles person­na­li­sées avec un peu de moyens et de bon sens, ainsi que la connais­sance des diffé­rentes tech­niques utili­sées pour la créa­tion des biblio­thèques d’im­pulses commer­ciales. Pour enre­gis­trer une impulse, on a besoin d’une source sonore, et de maté­riel de prise de son. Le résul­tat sera très forte­ment dépen­dant des condi­tions d’en­re­gis­tre­ment, de la réponse fréquen­tielle de la source, de la réponse fréquen­tielle et du place­ment des micro­phones. Ainsi, il est absurde de penser qu’une salle par exemple possède une seule et unique réponse impul­sion­nel­le…

Il existe deux grandes façons de procé­der à la capture de l’im­pulse, chacune ayant ses contraintes et ses champs d’ap­pli­ca­tion, détaillées ci-dessous…

Simu­la­tion d’une impul­sion de Dirac

On peut utili­ser une source sonore qui se rappro­chera au maxi­mum d’une impul­sion de Dirac théo­rique, c’est-à-dire d’un son très fort et très court couvrant un maxi­mum de fréquences. Cette méthode est très utili­sée pour enre­gis­trer la réver­bé­ra­tion d’une salle, en utili­sant un tir de revol­ver ou l’ex­plo­sion d’un ballon de baudruche. En enre­gis­trant le résul­tat, on obtient direc­te­ment la réponse impul­sion­nelle de la salle. Par contre, un gros désa­van­tage de cette méthode est que celle-ci va être colo­rée par les imper­fec­tions de la source, qui ne sera jamais tout à fait une impul­sion de Dirac…

Méthode basée sur la décon­vo­lu­tion

On peut aussi utili­ser un son quel­conque connu couvrant un maxi­mum de fréquences, l’uti­li­ser comme source, enre­gis­trer, et procé­der à une décon­vo­lu­tion. Cette opéra­tion consiste à calcu­ler la réponse impul­sion­nelle en fonc­tion du signal utilisé comme source et du signal enre­gis­tré. Cette méthode donne des résul­tats plus précis que la précé­dente, car on a plus besoin d’ap­proxi­mer une impul­sion de Dirac et on a donc moins de colo­ra­tion ajou­tée.

Pour procé­der à la capture de l’im­pulse en elle-même, deux possi­bi­li­tés se présentent : soit on envoie le signal source sur des enceintes aussi neutres que possible avec un fort volume pour l’en­re­gis­trer avec un micro­phone, soit, dans le cas où l’en­tité est un appa­reil quel­conque, on envoie le signal source direc­te­ment en entrée de l’ap­pa­reil. On peut ainsi le récu­pé­rer élec­trique­ment en sortie ou en utili­sant un micro­phone dans le cas d’un baffle (dans ce cas il faut veiller à ce que les niveaux et les impé­dances du signal source et de l’ap­pa­reil à enre­gis­trer soient compa­tibles).

Le signal source le plus couram­ment utilisé pour cette méthode de capture est une sinu­soïde d’am­pli­tude constante qui balaye toutes les fréquences utiles pour géné­rer une réponse impul­sion­nelle (swept sine en anglais). Cela signi­fie que cette bande de fréquences doit inclure les fréquences audibles (entre 20 Hz et 20 KHz), ainsi que des fréquences supé­rieures si on veut obte­nir une impulse échan­tillon­née sur une fréquence plus impor­tante que 44.1 KHz (sachant que d’après le théo­rème de Shan­non bien connu en Trai­te­ment du Signal, on doit échan­tillon­ner à une fréquence au moins deux fois supé­rieure à la plus grande fréquence utile du signal).

La durée du swept sine choi­sie va avoir égale­ment une influence, quoique légère, sur la forme de la réponse impul­sion­nelle enre­gis­trée. Plus celle-ci sera impor­tante, et plus le rapport signal sur bruit de la réponse impul­sion­nelle sera impor­tant et donc inté­res­sant. Mais d’un autre côté, le rallon­ge­ment du signal source provoque des appa­ri­tion de distor­sions sur les enre­gis­tre­ments, dues aux varia­tions de pres­sion de l’air dans le milieu d’après Waves Ltd., qui propose d’après certains calculs la durée opti­male de 15 secondes.

Une fois que vous avez sous la main l’en­re­gis­tre­ment et le signal source, il faut utili­ser un logi­ciel pour procé­der à la décon­vo­lu­tion. Waves Ltd. IR-1 ou Audio Ease Alti­verb 5 four­nissent par exemple cette fonc­tion­na­lité, tandis que Voxengo a commer­cia­lisé le logi­ciel Decon­vol­ver tota­le­ment dédié à la décon­vo­lu­tion (dont la version démo est tout à fait fonc­tion­nelle et pas trop contrai­gnante). Il existe aussi un logi­ciel free­ware dispo­nible sur le site de Chris­tian W. Budde, auteur de l’ex­cellent égali­seur para­mé­trique free­ware Posih­fo­pit, ainsi que CATT Gratis­Vol­ver, encore en free­ware (dont le fonc­tion­ne­ment est bien expliqué ici, entre autres). Il suffit de donner à ces logi­ciels les deux signaux néces­saires et ils génèrent auto­ma­tique­ment la réponse impul­sion­nelle.

Lorsqu’on a enre­gis­tré une impulse, il est parfois néces­saire de procé­der à quelques trai­te­ments comme la suppres­sion du silence avant et après l’en­re­gis­tre­ment ou la norma­li­sa­tion de toutes les prises qu’on a pu effec­tuer. Cela peut vite deve­nir un cauche­mar lorsqu’on a beau­coup d’im­pulses à trai­ter… Heureu­se­ment, certains logi­ciels comme Voxengo Decon­vol­ver (encore lui !) possèdent une fonc­tion qui applique ces trai­te­ments en série sur plusieurs fichiers. Pour les autres, l’uti­li­sa­tion du free­ware Noise­Time Silence Remo­ver (silence et norma­li­sa­tion en série) fera très bien l’af­faire.

Comme maté­riau de base, vous trou­ve­rez une swept sine enre­gis­trée en 96 KHz / 24 bits sur une bande de fréquences allant de 20 Hz à 32 KHz dans la section de télé­char­ge­ment du site offi­ciel de Waves Ltd. (acces­sible après avoir fourni quelques infor­ma­tions) ou plusieurs de longueurs diffé­rentes en 44.1 KHz / 16 bits sur Sony­Me­dia­Soft­ware.com (dans la rubrique de télé­char­ge­ment de la démo de Sound Forge 8).

Il est égale­ment possible de créer des swept sine sur mesure par exemple avec les logi­ciels dédiés MakeA­Test­Tone ou Sweep Gene­ra­tor (livré avec Alti­verb) de Audio Ease, avec Voxengo Decon­vol­ver (déci­dé­ment !), ou encore avec la suite Aurora pour Adobe Audi­tion et Cool Edit…

Une remarque impor­tante : les signaux utili­sés pour la décon­vo­lu­tion doivent obli­ga­toi­re­ment être échan­tillon­nés à la même fréquence et être à la même réso­lu­tion en bits pour que la mani­pu­la­tion fonc­tionne. Si vous avez besoin de conver­tir les fréquences d’échan­tillon­nage de beau­coup de fichiers à la fois, vous pouvez enfin utili­ser le logi­ciel free­ware Voxengo r8brain.

Tech­niques supplé­men­taires de captures d’im­pulses

Il faut savoir que le place­ment des micros lors des prises de son, ainsi que leur direc­ti­vité va énor­mé­ment influen­cer le son obtenu sur l’im­pul­se… Ainsi, les ténors du plug-in de réver­bé­ra­tion à convo­lu­tion, qui se sont occu­pés des prises de son pour leurs librai­ries d’im­pulses, ont utili­sées diverses tech­niques extraites de recherches en acous­tique…

Un terme qu’on voit appa­raître chez Voxengo et Wizoo Sound Design, est le terme de « true stéréo » : il consiste à créer une image stéréo de la réponse impul­sion­nelle de la salle en enre­gis­trant quatre impulses en mono, deux qui seront utili­sées pour le canal gauche et deux pour le canal droit du rendu final.

Waves Ltd. Utilise, selon les salles à enre­gis­trer, des tech­niques qui se distinguent par le type de micros utili­sés, leur posi­tion­ne­ment l’un par rapport à l’au­tre… J’ai vu d’ailleurs sur une vidéo qu’ils utili­saient des tables tour­nantes sur lesquelles étaient placés les micros, et qu’ils faisaient tour­ner de 24° pour chaque captu­re…

Il existe ensuite toutes sortes de tech­niques visant à suppri­mer les distor­sions para­sites et à opti­mi­ser le rapport signal sur bruit, qui sont en géné­ral jalou­se­ment gardées par les entre­prises du domaine de la convo­lu­tion. Ainsi, on n’a accès qu’à quelques infor­ma­tions sommaires sur la tech­no­lo­gie HDIR (High Defi­ni­tion Impulse Response) déve­lop­pée par Wizoo Sound Design, qui en plus intègre une capture d’in­for­ma­tions précises sur les impulses enre­gis­trées visant à opti­mi­ser les trai­te­ments sur les diffé­rentes phases du phéno­mène de réver­bé­ra­tion…

Colo­ra­tion des réponses impul­sion­nelles

Une dernière petite chose à préci­ser qui me semble impor­tante, concerne l’en­re­gis­tre­ment d’une entité quel­conque à l’aide d’un micro­pho­ne… Forcé­ment, les condi­tions de capture vont avoir pour effet de colo­rer la réponse impul­sion­nelle obte­nue, et on aura parfois besoin d’ob­te­nir des impulses aussi neutres que possibles à ce sujet. Heureu­se­ment, il existe diffé­rentes tech­niques pour pallier à cet effet.

Par exemple, le micro­phone peut se modé­li­ser par sa réponse fréquen­tielle : ainsi, en appliquant une égali­sa­tion parti­cu­lière, on peut faire des correc­tions sur les impulses enre­gis­trées pour simu­ler un micro­phone qui aurait une réponse fréquen­tielle neutre… Il est égale­ment possible de simu­ler un posi­tion­ne­ment de micro­phone diffé­rent de l’ori­gi­nal utilisé sur une impulse à l’aide d’al­go­rithmes modi­fiant les diffé­rentes phases de la réver­bé­ra­tion sur l’im­pulse : Audio Ease a utilisé une telle tech­no­lo­gie sur son Alti­verb 5, dont on a un aperçu très inté­res­sant sur la vidéo de présen­ta­tion du logi­ciel.

D’ailleurs, le proces­seur de décon­vo­lu­tion de Alti­verb est livré avec des presets de correc­tions pour divers moni­teurs utili­sés en source sonore, réfé­ren­cés par rapport à l’en­ceinte de moni­to­ring Gene­lec S30. Si la capture de la réponse impul­sion­nelle est réali­sée avec une enceinte recon­nue par le logi­ciel, il est possible de rendre cette réponse plus neutre.

Ensuite, il faut savoir que le phéno­mène de réver­bé­ra­tion doit être atté­nué au maxi­mum pour la captures des impulses de certaines enti­tés, comme les enceintes ou les baffles d’am­plis guitare. L’in­té­rêt ? Exer­cer un meilleur contrôle de leur sono­ri­tés, ce qui n’in­ter­dit pas de rajou­ter de la réver­bé­ra­tion par la suite. Pour cela, on réalise les captures dans ce qu’on appelle une chambre anéchoïque, qui est conçue de telle façon qu’elle supprime toutes les réflexions des ondes acous­tiques (et élec­tro­ma­gné­tiques) grâce à des maté­riaux très forte­ment absor­bants, agen­cés dans une géomé­trie parti­cu­lière (en géné­ral avec des pointes). La réver­bé­ra­tion d’une telle salle peut être consi­dé­rée comme nulle… Néan­moins, il faut aussi veiller à ce que l’hu­mi­dité (l’at­té­nua­tion fréquen­tielle due au parcours des ondes dans la salle) soit neutre fréquen­tiel­le­ment autant que possible.

Note : la décon­vo­lu­tion pour­rait égale­ment servir à suppri­mer la réver­bé­ra­tion d’un enre­gis­tre­ment si on possède la réponse impul­sion­nelle de cette réver­bé­ra­tion…

Méthode MLS (Maxi­mum Length Sequence)

On peut aussi utili­ser un signal MLS comme source au lieu d’une swept sine, qui se défi­nit comme une séquence binaire à peu près aléa­toire, d’im­pul­sions d’am­pli­tude égale et de zéros, et procé­der à une décon­vo­lu­tion par des moyens un peu diffé­rents de ceux employés jusqu’à main­te­nant (la FFT tradi­tion­nelle peut être utili­sée mais le proces­sus sera plus précis et plus rapide à calcu­ler en utili­sant la Trans­for­mée Rapide dite de Hada­mard ou FHT pour « Fast Hada­mard Trans­form »).

Cette façon de faire est beau­coup plus complexe que ce qu’on a pu voir, et néces­site du maté­riel plus perfor­mant pour la prise de son et l’en­voi du signal source, ainsi que les parties logi­cielles néces­saires pour géné­rer des signaux MLS et procé­der à la décon­vo­lu­tion, que l’on ne peut trou­ver que sur des logi­ciels de mesure de recherche (comme ceux dont j’ai parlé à la fin du chapitre précé­dent).

Par contre, la méthode MLS possède un grand avan­tage, elle permet, en faisant plusieurs captures succes­sives basées sur le même signal MLS, d’ob­te­nir une réponse impul­sion­nelle avec un rapport signal/bruit crois­sant avec le nombre de captures. De plus, la méthode d’ex­trac­tion du bruit rend possible la capture d’im­pulses dans des milieux très brui­tés…

Autres types de créa­tion d’im­pulses

Il existe aussi des logi­ciels qui permettent de synthé­ti­ser des réponses impul­sion­nelles par algo­rithmes numé­riques, comme Voxengo Impulse Mode­ler (dont la démo pas trop limi­tée permet l’ex­port des impulses) qui permet de « dessi­ner » une géomé­trie de salle et de calcu­ler la réponse impul­sion­nelle éven­tuelle de cette salle, expor­table au format WAV… Le plug-in Proso­niq Rayverb permet aussi ce type de bidouillages ainsi que l’ex­port des impulses géné­rées.

Bidouillage des impulses

Autre point inté­res­sant, vous êtes libres d’ef­fec­tuer toutes sortes de trai­te­ments sur vos impulses avant de les utili­ser avec votre plug-in de convo­lu­tion, outre la norma­li­sa­tion et la suppres­sion de silences qui servent juste à les utili­ser propre­ment. Et les possi­bi­li­tés sont infi­nies… On pour­rait s’amu­ser à les compres­ser, à les égali­ser, à faire du pitch shif­ting, à faire des collages d’im­pulses les unes à la suite des autres ou de manière plus violente avec des inver­sions du sens de lecture, à leur appliquer par convo­lu­tion un trai­te­ment basé sur une autre impulse, à les réchauf­fer avec diverses simu­la­tions de lampes… On peut aussi utili­ser un des logi­ciels de trai­te­ment spec­tral dont j’ai parlé précé­dem­ment dans les appli­ca­tions de la convo­lu­tion, comme Voxengo CurveEQ, en prenant la courbe de réponse fréquen­tielle d’une impulse pour l’ap­pliquer sur une autre, ce qui peut être parti­cu­liè­re­ment utile pour rendre plus réaliste des impulses arti­fi­ciel­les…

Sampling et droits d’ex­ploi­ta­tion

Je vais enga­ger un débat glis­sant avec ces quelques lignes, mais je ne peux pas me permettre de zapper cet aspect là lié à la convo­lu­tion…

Forcé­ment, quand on parle d’en­re­gis­trer des réponses impul­sion­nelles d’en­ti­tés autres que des espaces acous­tiques, on rentre dans le débat qui fait rage de nos jours avec le télé­char­ge­ment illé­gal de musique par exemple, à savoir celui des droits de sur la propriété intel­lec­tuelle. En effet, il est possible de simu­ler à peu près n’im­porte quoi comme on a pu le voir à l’aide de la convo­lu­tion. Il suffit pour cela d’en­voyer un signal en entrée d’un système et d’en­re­gis­trer ce qui en sort… Rien n’em­pêche donc, à priori, de « sampler » une réver­bé­ra­tion en rack voire carré­ment un logi­ciel de convo­lu­tion ! Au moins pour l’en­re­gis­tre­ment des salles, le problème est réglé puisqu’il faut deman­der des auto­ri­sa­tions et présen­ter le but de la manœuvre, quitte à s’ac­quit­ter parfois de droits d’uti­li­sa­tion de la salle pendant le temps néces­saire à l’en­re­gis­tre­ment…

Person­nel­le­ment, je pense que quelque soit l’ap­pa­reil samplé, il y a une viola­tion des droits de la propriété intel­lec­tuelle, surtout lorsque les réponses impul­sion­nelles sont par la suite commer­cia­li­sées avec un logi­ciel. Main­te­nant, on va dire qu’il y a une courbe de tolé­rance sur les produits samplés, on sera plutôt dans le vert en samplant une vieille réverb vintage qui n’est plus commer­cia­li­sée en ne préci­sant pas son nom au fichier impulse, et on sera violem­ment dans le rouge en récu­pé­rant les impulses de Alti­verb à l’aide de méthodes de captu­res… Mais il va falloir que cette ques­tion soit un jour réglée, surtout avec l’avè­ne­ment des appli­ca­tions de la convo­lu­tion autres que la réver­bé­ra­tion de salles…

Gestion de la dyna­mique

Comme je disais dans le chapitre sur les appli­ca­tions possibles de l’opé­ra­tion de convo­lu­tion, les tech­niques employées jusqu’à main­te­nant ne tiennent pas compte des modi­fi­ca­tions dyna­miques de la réponse fréquen­tielle des systèmes modé­li­sés… Ces phéno­mènes dyna­miques sont de plusieurs types, la réponse fréquen­tielle pouvant être person­na­li­sable par l’uti­li­sa­teur, les phéno­mènes pouvant être provoqués par des modu­la­tions, ou par un fonc­tion­ne­ment non linéaire du système. Je me dois d’ailleurs de préci­ser qu’au­cun de ces phéno­mènes dyna­miques ne peut être modé­lisé avec les proces­seurs de convo­lu­tion dont j’ai parlé jusqu’à main­te­nant.

Systèmes à réponse fréquen­tielle person­na­li­sable

La modi­fi­ca­tion de la réponse fréquen­tielle globale du système par l’uti­li­sa­teur, en tour­nant un potard par exemple sur une machine, ne peut être repro­duite que si on enre­gistre des dizaines d’im­pulses pour diffé­rents réglages. Ce n’est pas toujours commode à mettre en place, car il faut suffi­sam­ment d’im­pulses pour que la simu­la­tion de l’ap­pa­reil ne soit pas trop rigide. On se voit mal par exemple utili­ser un seul réglage d’éga­li­seur sur l’en­semble d’un mixage.

On pour­rait égale­ment utili­ser du morphing entre diffé­rentes impulses ce qui servi­rait à limi­ter le nombre d’im­pulses néces­saires pour simu­ler l’ap­pa­reil. Si on reprend l’exemple de l’éga­li­seur, l’en­re­gis­tre­ment d’une dizaine d’im­pulses pour 10 posi­tions du gain et le recours à du morphing pour modé­li­ser les posi­tions inter­mé­diaires devrait permettre de simu­ler le gain sur une seule bande. Comme les égali­seurs sont en géné­ral multi-bandes, on pour­rait ensuite enre­gis­trer les impulses géné­rées par les posi­tions de chaque bande, les autres étant en posi­tion neutre, tandis que par morphing on pour­rait simu­ler des combi­nai­sons de posi­tions sur chaque bande. Pour l’au­to­ma­tion des para­mètres dans un séquen­ceur, on pour­rait enfin se baser sur les algo­rithmes de convo­lu­tion non linéaire que nous allons détailler après et qui permettent de chan­ger l’im­pulse au cours du temps.

D’ailleurs, j’ai une grande nouvelle à vous annon­cer : il existe déjà des plug-ins de ce type ! Ceux-ci permettent de simu­ler des égali­seurs juste­ment à l’aide de la convo­lu­tion : Tritone Digi­tal Hydra­Tone & Valve­Tone '62, et Waves Ltd. Q-Clone. Je n’ai pas trouvé beau­coup d’in­for­ma­tions tech­niques sur ces derniers. Je ne pour­rais donc pas vous dire s’ils fonc­tionnent selon les prin­cipes que j’ai énon­cés, qui sont juste issus de réflexions d’in­ter­nautes de Noise­Vault.com… Je sais juste que les produits de Tritone Digi­tal sont basés sur des impulses d’éga­li­seurs profes­sion­nels, en partie du moins, et que Waves Q-Clone a une approche assez diffé­ren­te… En effet, sa fonc­tion première est de simu­ler les égali­seurs profes­sion­nels que vous possé­dez déjà (même si il est livré avec quelques impulses « anonymes » de bonne facture), grâce à son moteur de convo­lu­tion et son logi­ciel de capture qui vous guide pas à pas, ce qui permet d’ap­pliquer l’ef­fet de votre machine sur toutes les pistes néces­sai­res…

Systèmes avec modu­la­tions

Les modu­la­tions AM ou FM à basse ou haute fréquence donnent lieu à des problèmes pas du tout triviaux pour être repro­duits par convo­lu­tion. Pour que cela puisse fonc­tion­ner, il faudrait des chan­ge­ments de réponse impul­sion­nelle aux états extrêmes de la modu­la­tion concer­née, et des courbes d’in­ter­po­la­tion entre celles-ci qui suivent la forme d’onde modu­lan­te… De plus le chan­ge­ment devrait se produire à la même vitesse que la modu­la­tion, ce qui risque de complexi­fier les algo­rithmes de FFT et de faire signi­fi­ca­ti­ve­ment grim­per la charge CPU. En plus, il faudrait ajou­ter un de ces éléments pour chaque oscil­la­teur, savoir quand et à quelle vitesse les déclen­cher… Bref un bon gros bazar qui montre les limites de la convo­lu­tion ! Pour simu­ler un filtre réso­nant, il vaudrait donc mieux program­mer direc­te­ment des algo­rithmes de modu­la­tion…

Systèmes à réponse non linéaire

Enfin, on a tout ce qui est fonc­tion­ne­ment non linéaire, c’est-à-dire agis­sant sur le volume global du signal en plus de sa réponse fréquen­tielle, comme avec les compres­seurs, la distor­sion, et tout ce qui fait inter­ve­nir des lampes ou la notion de « grain ». Cela ne peut pas être modé­lisé par la convo­lu­tion clas­sique car la réponse fréquen­tielle du système ne sera pas unique et va dépendre de la dyna­mique du signal d’en­trée, de son gain, de ses fréquences, et de sa phase.

Pire : quelque soit l’en­tité simu­lée, il faut savoir qu’il existe toujours un phéno­mène de non linéa­rité plus ou moins consé­quent qui est occulté par la simu­la­tion utili­sant la convo­lu­tion… Cette non linéa­rité sera très peu présente voir nulle pour la réver­bé­ra­tion, mais elle sera percep­tible sur tout le reste, y compris sur les enti­tés qui peuvent être simu­lées de façon accep­table avec la convo­lu­tion et dont j’ai pu parler avant.

Pour les simu­la­tions de baffles d’am­plis guitare par exemple, ceux-ci possèdent un carac­tère non linéaire qui n’est pas toujours négli­geable, ce qui explique que le rendu de cette appli­ca­tion de la convo­lu­tion soit meilleur avec des sons satu­rés qu’avec des sons clairs. Néan­moins, un baffle n’a pas autant de non linéa­rité qu’un compres­seur, et les résul­tats seront tout à fait exploi­tables et inté­res­sants quelque soit le son à trai­ter ! On sera juste plus ou moins proche du réalis­me… Donc essayez avant de juger (et rabat­tez-vous sur des plug-ins clas­siques comme Matthias Becker Cortex ou Simu­la­na­log Guitar Suite en free­ware si vous n’êtes pas convain­cus par la convo­lu­tion).

D’ailleurs, en parlant d’am­plis, lorsque cette appli­ca­tion de la convo­lu­tion a commencé à se faire connaître, les guita­ristes de tout poil et de tout hori­zon ont d’en­trée posé la ques­tion sur la faisa­bi­lité de la simu­la­tion de leurs amplis en entier avec la convo­lu­tion, et pas juste de la partie baffle… Ques­tion à laquelle on répon­dait par un « non » massif. Jusqu’à qu’un produit miracle commence à faire parler de lui…

Le Sinte­fex FX8000 Repli­ca­tor et la Convo­lu­tion Dyna­mique

Le Sinte­fex FX8000 Repli­ca­tor se fit connaître en 2001, et fut le premier appa­reil à fonc­tion­ner grâce à une tech­no­lo­gie breve­tée appe­lée la Convo­lu­tion Dyna­miqueTM… Cet appa­reil en rack permet de simu­ler le fonc­tion­ne­ment d’éga­li­seurs et de compres­seurs haut de gamme, samplés dans la mémoire de l’ap­pa­reil au moyen d’im­pulses, et surtout qui tient compte de la non linéa­rité de ces appa­reils.

Le prin­cipe de la Convo­lu­tion Dyna­mique est le suivant : au lieu d’en­re­gis­trer une seule impulse pour avoir une réponse fréquen­tielle unique, on va en enre­gis­trer une grosse quan­tité avec pour chacune un niveau de signal source utilisé pour procé­der à la capture qui soit diffé­rent… Ensuite, pour procé­der à la convo­lu­tion dyna­mique sur un signal quel­conque, une fonc­tion dépen­dante du niveau du signal va déter­mi­ner l’im­pulse utili­sée pour chaque convo­lu­tion, qui va varier en fonc­tion du temps… Par exemple, une certaine impulse serait utili­sée pour un signal d’en­trée de niveau –6 dB, une autre impulse pour –5 dB, encore une autre pour –4 dB etc.

Tous les détails tech­niques sur cette tech­no­lo­gie peuvent être trou­vés sur le site de Sinte­fex, au format PDF sous forme de publi­ca­tions, acces­sibles à n’im­porte quel public, ce qui n’en­gage pas à grand chose étant donné que la tech­no­lo­gie est breve­tée ! Cela signi­fie qu’il faut obte­nir des auto­ri­sa­tions pour l’uti­li­ser dans un produit commer­cial ou même en licence libre… En plus, le texte déposé dans le brevet est suffi­sam­ment vague pour inter­dire toute utili­sa­tion d’un algo­rithme qui se rapproche du prin­cipe de fonc­tion­ne­ment du Repli­ca­tor, en parti­cu­lier concer­nant le prin­cipe de la capture d’im­pulses à diffé­rents niveaux…

Plus loin dans la convo­lu­tion non linéai­re…

D’ailleurs, les tech­niques utili­sées par Sinte­fex pour tenir compte de la non linéa­rité sont assez perfec­ti­bles… J’ai parlé de morphing précé­dem­ment et je pense que cette tech­nique pour­rait donner un rendu sonore beau­coup plus convainquant que la tech­nique qui consiste à prendre les impulses telles quelles si le niveau d’en­trée du signal est compris dans un inter­valle précis. En plus, cette même tech­nique a un gros défaut, qui est qu’elle ne tient pas compte des niveaux d’en­trée précé­dant un chan­ge­ment de la réponse impul­sion­nelle à un instant donné. En clair, elle ne tient pas compte de la dyna­mique du signal d’en­trée mais unique­ment de son ampli­tude aux instants de calcul, ce qui est plutôt embê­tant pour la modé­li­sa­tion de la distor­sion d’un ampli. Ce défaut pour­rait être en partie réglé par l’usage des séries de Volterra, un outil mathé­ma­tique qui peut se défi­nir comme une version complexi­fiée de la simple opéra­tion de convo­lu­tion, et qui a déjà fait ses preuves théo­rique­ment pour la modé­li­sa­tion de non linéa­ri­tés, mais qui n’est pas triviale à mettre en oeuvre. Cette tech­nique trou­ve­rait une appli­ca­tion directe dans la gestion des enve­loppes que l’on trouve dans les compres­seurs, le passage du régime linéaire à un régime limité ne se faisant pas bruta­le­ment…

En tout cas, j’at­tends avec impa­tience que certains déve­lop­peurs sortent des logi­ciels basés sur la Convo­lu­tion Dyna­mique ou sur d’autres tech­niques pour les mêmes appli­ca­tions. Je ne suis pas arrivé à savoir si le fait qu’au­cun logi­ciel de ce type ne soit déjà sorti soit du aux problèmes liés au breve­tage (surtout que Focus­rite a déjà sorti un produit basé sur la Convo­lu­tion Dyna­mique de Sinte­fex via un accord, le Liquid Chan­nel, même s’ils sont les seuls) ou si c’est du à des diffi­cul­tés tech­no­lo­giques concer­nant la récu­pé­ra­tion des impulses et le moteur de convo­lu­tion non linéaire, qui demande beau­coup plus de puis­sance que la convo­lu­tion clas­sique.

Surtout que les appli­ca­tions de cette tech­no­lo­gie pour­raient vrai­ment phéno­mé­nales, selon l’al­go­rithme de convo­lu­tion non linéaire utilisé, outre la simu­la­tion des compres­seurs haut de gamme qui existe déjà, elle permet­trait de simu­ler à peu près n’im­porte quoi, comme par exemple des amplis ou préam­plis guitare à lampe, avec un réalisme enter­rant tous les autres types de simu­la­tion, les heureux posses­seurs du Repli­ca­tor ayant l’air heureux du réalisme de leur machine, malgré les limi­ta­tions du prin­cipe de fonc­tion­ne­ment… De quoi faire rêver à peu près tous les home-studistes !

Et main­te­nant, un exemple assez inté­res­sant de ce que permet­trait la démo­cra­ti­sa­tion de la convo­lu­tion non linéaire, proposé par JoneS­mice : imagi­nez une salle de répé­ti­tions pas forcé­ment grande dans laquelle on doit faire rentrer un groupe et enre­gis­trer les sessions avec une bonne qualité. Avec la convo­lu­tion non linéaire, il serait possible de rempla­cer tout le maté­riel du guita­riste par des petites boîtes, ou alors mieux de propo­ser du maté­riel hybride où chaque élément d’un ampli guitare (le préam­pli, la partie ampli­fi­ca­tion de puis­sance, et le baffle) pour­raient être rempla­cés sépa­ré­ment par de la convo­lu­tion en utili­sant un reamp (pour conver­tir un signal ligne en signal haute impé­dance), des boîtes de DI (pour envoyer le signal en sortie de l’ins­tru­ment sur une table de mixage ou dans une carte son), des Load Box (pour récu­pé­rer le signal en sortie de l’am­pli­fi­ca­teur de puis­sance et l’at­té­nuer à un niveau ligne)…

On pour­rait en plus « décon­vo­luer » le maté­riel présent, en procé­dant à la capture d’im­pulses permet­tant de le modé­li­ser à l’aide de combi­nai­sons de reamp / DI / Load Box, et ainsi il serait possible en enre­gis­trant l’am­pli avec un micro de chan­ger l’am­pli utilisé sur l’en­re­gis­tre­ment de la session ! Cela pour­rait même être fait en temps réel pour propo­ser des retours aux musi­ciens par casque, ce qui serait inté­res­sant pour réduire le volume sonore des répé­ti­tions, en utili­sant par exemple une batte­rie acous­tique la plus silen­cieuse possible avec des trig­gers et des samples…

Conclu­sion

Quoi dire d’autre pour conclure ce dossier sinon que les tech­no­lo­gies à base de convo­lu­tion seront partout dans un proche avenir, et permet­tront d’aug­men­ter encore l’im­por­tance des ordi­na­teurs dans les studios d’en­re­gis­tre­ment, les possi­bi­li­tés des home studios, ainsi que le niveau de réalisme des futures systèmes de modé­li­sa­tion…

Déjà aujour­d’hui, l’ap­pli­ca­tion de la convo­lu­tion aux réver­bé­ra­tions donne aux mixages amateurs ou profes­sion­nels des sono­ri­tés extra­or­di­naires de réalisme, ce qui a provoqué l’in­té­rêt des studios de produc­tion de films. Les autres appli­ca­tions de la convo­lu­tion clas­sique commencent à peine à faire parler d’elles, mais ce n’est que le début…

De plus, les tech­no­lo­gies liées à la convo­lu­tion progressent à pas de géant grâce à la puis­sance des ordi­na­teurs présents sur le marché depuis quelques années. Les tech­niques de captures d’im­pulses ont ainsi fait l’objet de nombreuses et inté­res­santes recherches, comme peuvent en témoi­gner les sites Inter­net d’Au­dio Ease, Waves Ltd. ou Wizoo Sound Design.

On pour­rait imagi­ner une super réver­bé­ra­tion à convo­lu­tion qui permet­trait de modé­li­ser de façon complè­te­ment person­na­li­sable chaque élément séparé de la chaîne de prise de son et de l’en­tité à modé­li­ser, dans le même genre que l’exemple de la salle de répé­ti­tions sur mesure. Et surtout, nous verrons sûre­ment la démo­cra­ti­sa­tion de la convo­lu­tion des phéno­mènes dyna­miques, ainsi que l’ex­ten­sion des domaines d’ap­pli­ca­tion de ces tech­no­lo­gies, peut-être même hors ondes acous­tiques.

Concluons en beauté avec cette cita­tion pleine d’à-propos de JoneS­mice :

« C’EST PAS POUR RIEN QUE CONVO­LU­TION
RIME AUSSI BIEN AVEC REVO­LU­TION »

Liens et biblio­gra­phie

Voici la liste des livres et des pages Inter­net que j’ai utili­sés pour conce­voir ce dossier, autant de ressources qui vous permet­tront de cher­cher des infor­ma­tions plus précises dans les domaines qui vous auront inté­res­sés.

Biblio­gra­phie

• Le Livre des Tech­niques du Son volume 1, sous la direc­tion de Denis Mercier, en français, éditions DUNOD (2002)
• L’au­dio­nu­mé­rique, par Curtis Roads, en français, éditions DUNOD (2002)
• DAFX Digi­tal Audio Effects, édité par Udo Zölzer, en anglais, éditions John Wiley & Sons (2002)
• Prin­cipes fonda­men­taux des Télé­com­mu­ni­ca­tions, par Pascal Clerc et Pascal Xavier, éditions Ellipses (1998)

Liens géné­raux sur la convo­lu­tion

• Noise­Vault, la réfé­rence sur la convo­lu­tion avec des impulses et un forum très inté­res­sant
• Wiki­pé­dia, une ency­clo­pé­die en ligne dans plusieurs langages avec des de DSP et d’acous­tique
• Une série de publi­ca­tions de Angelo Farina en acous­tique et DSP entre autres
• Une autre série de publi­ca­tions par David Grie­sin­ger sur la réver­bé­ra­tion par convo­lu­tion
• Des articles sur la capture de la non linéa­rité, les prises de son, les algo­rithmes de convo­lu­tion…
• Une série d’ar­ticles sur la capture d’IR, des aspects de trai­te­ment du signal, de l’acous­tique

Trai­te­ment du signal et FFT

• Une applet Java expliquant le prin­cipe de la convo­lu­tion directe
• Le site des convo­lu­tions Brute­FIR et AlmusVCU open source avec des expli­ca­tions sur le code
• MusicDSP, dédié à la program­ma­tion en trai­te­ment du signal
• Un cours gratuit et très complet de trai­te­ment du signal
• DSP Dimen­sion, des tuto­riaux et du code de trai­te­ment du signal
• Un algo­rithme de FFT open source avec une page de liens très inté­res­sante
• Un site d’ex­pli­ca­tion du prin­cipe de la FFT assez géné­ral
• Un autre site d’ex­pli­ca­tion de la FFT avec beau­coup de détails sur les diffé­rents algo­rithmes

Acous­tique, réver­bé­ra­tion et capture des impulses

• Un article sur la prise de son d’une salle de concert pour diffé­rentes tech­niques de spatia­li­sa­tion
• La même chose pour une autre salle de concert avec les fichiers de mesures
• Un article rapide sur les tech­niques de capture des IR, utili­sées par Waves Ltd.
• Quelques infos en fichiers PDF sur l’uti­li­sa­tion pratique de logi­ciels de décon­vo­lu­tion
• Un article sur la méthode MLS de capture d’im­pulses, par Angelo Farina
• Un autre lien sur le prin­cipe et les carac­té­ris­tiques de la méthode MLS

Modé­li­sa­tion de la non linéa­rité

• Un article sur les séries de Volterra
• Un article de Angelo Farina sur la modé­li­sa­tion et la capture de la non linéa­rité
• Des publi­ca­tions de Sinte­fex sur la Convo­lu­tion Dyna­mique
• Le brevet de la Convo­lu­tion Dyna­mique déposé par Sinte­fex