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Polyphonie, paraphonie et multitimbralité

La synthèse sonore - 10e partie

Nous avons vu dans l’article précédent ce qu’était une voix en synthèse, et comment elle pouvait réunir plusieurs oscillateurs, sans pour autant que cela signifie que le synthétiseur concerné soit polyphonique.

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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.

La synthèse sonore

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.

La synthèse sonore

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.

La synthèse sonore

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.

 

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Polyphonie et monodie
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Présentation de la norme MIDI →

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