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Qu'est ce que la synthèse sonore ?

La synthèse sonore - 1ère partie
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Si l’on en croit les archéologues et les historiens, l’être humain fait de la musique, sinon depuis toujours, tout du moins depuis qu’il est — officiellement en tous cas — doublement « sapiens ». Et tout au long de son histoire, sur toute la surface du globe, il n’a cessé de diversifier aussi bien les objectifs de la musique — qui peut être entre autres rituelle, récréative, intellectuelle, etc. — que la manière d’en produire, que ce soit déjà simplement par l’utilisation de sa voix, de son corps ou bien par le développement et la pratique d’instruments spécifiques.

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Cela étant, malgré la très grande diver­sité de ces derniers, jusqu’au 20e siècle leurs prin­cipes de fonc­tion­ne­ment sont toujours restés peu ou prou les mêmes : peaux animales frap­pées, cordes frot­tées, pincées ou elles aussi frap­pées, et tubes d’os, de bois ou de métal à travers lesquels l’air souf­flé est soumis à un trajet plus ou moins complexe.

Mais le 20e siècle est celui où l’être humain a commencé à s’in­té­res­ser à la mani­pu­la­tion de la struc­ture même de son envi­ron­ne­ment – pour le pire avec la bombe atomique, et pour le meilleur avec la synthèse sonore (comment ça, je fais des raccour­cis ?) ! Il ne s’agit plus de repro­duire des sons plus ou moins prédé­fi­nis, mais carré­ment de créer des sono­ri­tés inouïes (au sens propre comme au figuré) à partir de zéro, ou bien de modi­fier la struc­ture même d’un événe­ment sonore pour en créer un autre. Inté­res­santes pers­pec­tives, non ?

Tout au long des articles de cette série, nous cher­che­rons donc à défi­nir le plus simple­ment possible ce qu’est la synthèse sonore, tout d’abord en rappe­lant de quoi le son est consti­tué et quels sont les para­mètres sur lesquels on peut agir pour le modi­fier, quels sont les éléments de base de tout synthé­ti­seur qui se respecte et quelle est leur fonc­tion, et quels sont les prin­ci­paux types de synthèse qui existent. Nous propo­se­rons égale­ment quelques petits ateliers pratiques, ainsi qu’un réca­pi­tu­la­tif histo­rique de l’évo­lu­tion de la synthèse depuis son appa­ri­tion, et une brève présen­ta­tion des instru­ments les plus emblé­ma­tiques ou les plus surpre­nants dans le domaine.

Mais tout d’abord…

La synthèse sonore, qu’est-ce que c’est? 

Pour y répondre, penchons-nous un instant sur sa cousine, la synthèse visuelle, à laquelle nous avons tous, dans notre monde où le cinéma et les jeux vidéo occupent une place de premier ordre, été confron­tés au moins une fois. Dans le cadre de cette dernière, des images sont créées ou repro­duites arti­fi­ciel­le­ment en jouant sur les bases de notre percep­tion oculaire que sont, entre autres, la forme, la matière, la couleur et la lumi­no­sité. Le but peut en être de donner l’illu­sion de la réalité la plus abso­lue, ou de tordre tota­le­ment le cou de cette dernière afin de produire les résul­tats les plus fantasques.

Synthèse sonore

La synthèse dans le domaine audio repose grosso modo sur le même postu­lat : agir sur les éléments de base de la réalité sonore afin de repro­duire ou bien dépas­ser cette même réalité.

Dans la concep­tion tradi­tion­nelle de la musique, l’élé­ment de base est la note. En synthèse audio, ce sont moins les notes — qui deviennent des évène­ments sonores comme tous les autres – qui sont impor­tantes que ce qui les consti­tue. Dans la vie courante, une note jouée sur un instru­ment, une parole pronon­cée et un moteur qui tourne sont des événe­ments très diffé­rents, qui pour­tant excitent tous notre sens de l’ouïe. Ils possèdent donc un élément consti­tu­tif qui les réunit tous, et surtout qui défi­nit leur nature. C’est sur cet élément que nous cher­chons à influer en synthèse audio.

Mais cet élément, quel est-il ?

Good Vibes

Et d’abord, c’est « kôa », le son ?

Le son peut être défini de deux manières. Il y a tout d’abord le son comme signal de notre envi­ron­ne­ment perçu par notre sens de l’ouïe, qui asso­cie la « capta­tion » méca­nique du message sonore par notre oreille et son inter­pré­ta­tion par le cerveau.  Cet aspect-là du son, aussi impor­tant soit-il, ne sera pour­tant pas celui que nous étudie­rons prin­ci­pa­le­ment tout au long de ce dossier. Non, ce qui nous inté­res­sera surtout, c’est la nature physique du son.

D’un point de vue physique, donc, le son est avant tout la créa­tion et la propa­ga­tion d’une vibra­tion. Pour se propa­ger, celle-ci a besoin d’un milieu élas­tique. Qu’est-ce qu’un milieu élas­tique ? Tout simple­ment un élément qui peut subir une défor­ma­tion et retrou­ver sa forme initiale après la pertur­ba­tion. L’air et l’eau sont des milieux élas­tiques, mais le bois, le verre, le béton (eh oui !) égale­ment. En fait n’im­porte quel élément maté­riel solide, liquide ou gazeux peut servir, plus ou moins bien, de trans­met­teur de la vibra­tion sonore. Il n’y a que dans le vide que celle-ci ne peut abso­lu­ment pas se propa­ger : l’Étoile de la Mort de Star Wars pour­rait faire explo­ser autant de planètes entières qu’elle le veut, cela se produi­rait à chaque fois dans le silence le plus absolu.

Bien, nous savons main­te­nant que le son est avant tout – roule­ments de tambours — vibra­tion ! C’est la vibra­tion, l’élé­ment de base que nous cher­chons à mani­pu­ler en synthèse sonore. Mais pour ce faire, encore faut-il pouvoir la repré­sen­ter et la quan­ti­fier.

Ondine et Ondon…

C’est là que l’onde entre en jeu.

Synthèse sonore

L’onde est la mani­fes­ta­tion physique de la propa­ga­tion d’une vibra­tion dans un milieu élas­tique. Et si le terme « onde » évoque l’eau, ce n’est pas pour rien. En effet, c’est par l’eau que les hommes ont commencé à prendre conscience de manière précise de l’exis­tence des phéno­mènes vibra­toires. D’ailleurs, l’exemple le plus souvent cité pour illus­trer la propa­ga­tion du son est celui du caillou que l’on jette dans la mare. L’im­pact du caillou dans l’eau repré­sente alors l’ins­tant d’émis­sion du son, et les vague­lettes qui se propagent de manière égale tout autour de lui sont la traduc­tion de l’onde qu’il a géné­rée. 

À noter que si l’onde se déplace, elle n’en­traîne pas en revanche de dépla­ce­ment d’objet. Il s’agit unique­ment de la vibra­tion interne des molé­cules du milieu dans lequel elle se propage. Chaque molé­cule va trans­mettre sa vibra­tion à la suivante, sans se dépla­cer elle-même ni exer­cer direc­te­ment de force motrice sur sa voisine. Par exemple, lorsque nous nous baignons dans la mer, nous suivons verti­ca­le­ment le mouve­ment ascen­dant et descen­dant des vagues – de l’onde – mais nous ne sommes pas dépla­cés hori­zon­ta­le­ment par elles.

Synthèse sonore

Une forme d’onde est repré­sen­tée la plupart du temps par un graphique en deux dimen­sions, où le temps est repré­senté sur l’axe des abscisses, et où l’axe des ordon­nées symbo­lise l’am­pli­tude de l’onde. 

Nous étudie­rons la forme d’onde plus en détail par la suite, pour mieux comprendre comment la mani­pu­ler afin de mode­ler les sons.

 

Article suivant dans la série :
Anatomie des ondes sonores →

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