Polyphonie, paraphonie et multitimbralité - La synthèse sonore - 10e partie

Poly­pho­nie… et complexité

Comment se défi­nit alors la poly­pho­nie ? C’est la capa­cité d’un synthé­ti­seur à géné­rer simul­ta­né­ment plusieurs voix, dispo­sant chacune de sa propre chaîne de produc­tion (oscil­la­teurs) et de trai­te­ment (filtres, ampli­fi­ca­teurs, enve­loppes) sonore. Le prin­cipe en soi peut sembler simple : bah oui, en théo­rie, il suffit de multi­plier une voix unique par autant d’oc­cur­rences que l’on souhai­te… non ? C’est en fait plus compliqué que cela.

Moog notam­ment en a fait les frais en 1975 quand ils ont sorti le Poly­moog, premier synthé­ti­seur réel­le­ment poly­pho­nique, mais qui n’a jamais malheu­reu­se­ment pu deve­nir le digne succes­seur de leur synthé mono­dique phare, le Mini­Moog. 

Le Poly­Moog dispo­sait de 71 touches et d’une poly­pho­nie totale sur l’en­semble d’entre elles. Mais la complexité induite par cette archi­tec­ture a rendu la produc­tion de cet appa­reil extrê­me­ment coûteuse, et sa tendance à la panne extrê­me­ment élevée. Il a donc fallu trou­ver d’autres solu­tions. Et celle qui a été rete­nue a été la limi­ta­tion de la poly­pho­nie.

Prenons l’exemple du célé­bris­sime Prophet 5 de Sequen­tial Circuits. Celui-ci ne dispo­sait que de 5 voix de poly­pho­nie, avec 2 oscil­la­teurs par voix. Toute­fois, son clavier compor­tait 61 touches. S’est alors posée une épineuse ques­tion : comment défi­nir à quelles touches va être attri­bué le peu de voix dispo­nibles  Pour ce synthé comme pour de nombreux autres, cela n’a été possible que grâce au déve­lop­pe­ment et à l’in­tro­duc­tion de la tech­no­lo­gie numé­rique, la seule à la fois écono­mique et effi­cace à ce niveau de complexité.

Le premier élément est le circuit de scan­ner du clavier. Celui-ci fonc­tionne de la manière suivante. Pour un clavier à 61 touches – numé­ro­tées de 0 à 60 en déci­mal -  un nombre binaire de six bits peut permettre d’iden­ti­fier chacune des touches indi­vi­duel­le­ment – en fait six bits permettent même d’iden­ti­fier 64 touches (de 0 à 63) au total. À chaque touche corres­pond un numéro binaire qui lui sert alors en quelque sorte de matri­cule. Par exemple, la touche 0 (le tout premier do du clavier) est iden­ti­fiée par le code 000000, alors que la touche 7 (le premier sol) porte le « matri­cule » 000111…et la touche 60 (en fait la 61e, vous suivez?) le 111100. Un comp­teur fait défi­ler en perma­nence les 61 matri­cules des touches en boucle, « acti­vant » chacune des notes à tour de rôle, mais sans les déclen­cher. Pour les déclen­cher, il faut en plus que les touches corres­pon­dant du clavier soient enfon­cées. Ceci est détecté par un 7e bit, nommé bit d’état, qui renvoie un « 0 » tant que le clavier n’est pas activé, et un « 1 » quand il l’est. La combi­nai­son de ce bit d’état et du matri­cule de la touche permet d’iden­ti­fier immé­dia­te­ment quelle touche a été enfon­cée. 

Le second élément est le système d’al­lo­ca­tion de voix qui permet alors d’af­fec­ter les touches enfon­cées détec­tées aux voix dispo­nibles. Lorsque les touches enfon­cées sont plus nombreuses que les voix dispo­nibles, on assiste à un phéno­mène de dispa­ri­tion de notes, les voix auxquelles elles étaient affec­tées étant réat­tri­buées à d’autres.

Aujour­d’hui, les progrès réali­sés en matière d’in­for­ma­tique ont permis de très forte­ment augmen­ter les voix de poly­pho­nie, qui peuvent aller jusqu’à 128 sur des appa­reils inté­gra­le­ment numé­riques.

Para­pho­nie

Un article sur la poly­pho­nie ne serait pas complet sans parler de para­pho­nie. Was ist das ? Eh bien, il s’agit d’un système un peu parti­cu­lier qui a connu son heure de gloire avant l’avè­ne­ment de la poly­pho­nie réelle et qui est réuti­lisé aujour­d’hui dans certains nouveaux appa­reils analo­giques, tels que le Pulse 2 de Waldorf. Pour simpli­fier, on pour­rait dire que le système para­pho­nique permet de simu­ler plus ou moins un système poly­pho­nique à partir d’une archi­tec­ture mono­dique.

Nous avons vu dans l’ar­ticle précé­dent que nous pouvons avoir – souvent -  plusieurs oscil­la­teurs pour une seule et même voix. Dans un système pure­ment mono­dique, tous les oscil­la­teurs sont déclen­chés en même temps par la pres­sion d’une unique touche. Dans un système para­pho­nique, chaque oscil­la­teur peut être déclen­ché indi­vi­duel­le­ment par une note diffé­rente, par contre les signaux produits suivront ensuite une seule et même chaîne de trai­te­ment, comme pour les systèmes pure­ment mono­diques.

Par exemple, si l’on joue un Do et que l’on attend que les périodes d’at­taque et de déclin de l’en­ve­loppe d’am­pli­fi­ca­tion soient passées pour jouer un Sol tout en ayant main­tenu le Do enfoncé, le Sol vien­dra bien se super­po­ser au Do, mais en s’in­cluant dans la période de sustain de l’en­ve­loppe du Do, sans déclen­cher de nouvelle enve­loppe à son tour. 

Multi­tim­bra­lité

Enfin, pour clôtu­rer ces deux articles sur les voix et leur gestion, il serait impen­sable de ne pas évoquer la multi­tim­bra­lité. Cette dernière est la capa­cité d’un instru­ment élec­tro­nique à produire simul­ta­né­ment des sons non seule­ment de natures diffé­rentes, mais dont les enve­loppes de filtres et d’am­pli­fi­ca­tion pour­ront égale­ment être diffé­ren­ciées. Ah bon, me direz-vous, ce n’est pas déjà la défi­ni­tion de la poly­pho­nie ? Non, pas tout à fait, car dans un synthé unique­ment poly­pho­nique (et non multi­tim­bral), si toutes les notes jouées simul­ta­né­ment déclenchent bien indi­vi­duel­le­ment leurs propres enve­loppes (contrai­re­ment au système para­pho­nique), les réglages de ces dernières sont stric­te­ment iden­tiques entre elles.

L’un des tout premiers synthés multi­tim­braux a été le Six-Trak de Sequen­tial Circuits (eh, encore eux…). Les sons peuvent alors être super­po­sés pour être déclen­chés simul­ta­né­ment, ou bien être répar­tis sur diffé­rentes parties du clavier, par exemple pour s’ac­com­pa­gner d’un son de basse à la main gauche lorsque l’on fait un solo sur un son de piano à la main droite, dans le cadre ici d’un appa­reil fonc­tion­nant sur une base de samples. Le nombre de voix de poly­pho­nie se répar­tit entre les diffé­rents sons impliqués, plus exac­te­ment entre les diffé­rents canaux MIDI.

Et ce qu’est le MIDI, c’est ce que nous explo­re­rons dans le prochain article.