Sujet Face aux plugins, les machines analogiques ont-elles de l'avenir ?
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Est-ce que le problème d'une simulation numérique est vraiment le "numérique lui-même" ?
Ne serait-ce pas plutôt le modèle mis en œuvre dans le plug qui est "trop" simpliste ?
Je m'explique en prenant le cas d'un simple condensateur.
Un électronicien (analogique) qui réalise un montage va modéliser mathématiquement un condensateur comme une capacité pure puis, s'il n'est pas trop mauvais, va affiner son modèle pour intégrer des effets parasites, notamment :
- le courant de fuite (une résistance en parallèle),
- les pertes dans le diélectrique (une résistance série dont la valeur change en fonction de la fréquence),
- les effets inductifs causés par le boitier métallique qui contient le condo (une inductance en série).
Aux différents régimes de fonctionnements, les effets parasites sont plus ou moins présents. Pendant la conception, l'ingé (ou technicien) en électronique va contrôler que ceux-ci sont négligeables et que l'on ne s'éloigne "pas trop" du comportement attendu du condensateur dans la plage normale de fonctionnement : il faut qu'il joue son rôle de capacité, c'est pour ça qu'on l'utilise !
Par exemple, si l'on monte assez haut en fréquences (généralement au-delà de ce qui est rencontré en audio) l'effet inductif du boitier fait que notre condo se comporte plutôt comme une bobine ; on est alors quitte à utiliser une nouvelle famille de techno de condo. Bon...
Comme je le disais plus haut, l'électronicien s'assure que l'effet parasite est négligeable mais la transition n'est pas brutale et même si le parasite est négligeable il est tout de même légèrement présent.
Une fois que l'on s'est assuré que ça tient la route (avec un crayon et une feuille, ou avec un simulateur de schéma électronique assez avancé) le montage est câblé, testé, utilisé. (je dis "on" parce qu'en fait je suis, entre autres, électronicien
)
Et les parasites ? Ben ils sont présents, plus ou moins perceptibles.
Du point de vue de l'électronicien se sont des défauts que l'on cherchera à éliminer
Du point de vue du musicien ce n'est pas la même : le défaut peut en réalité enrichir le son et pourra être recherché (genre un bon ampli qui crée de la distorsion : une "aberration" pour l'électronicien puisqu'un qu'un ampli est d'abord censé être un "gain pur" qui ne fait qu'augmenter l'amplitude).
Qu'est-ce que l'on sait simuler numériquement ?
Sur l'exemple du condo on sait aller très loin.
Les effets parasites que j'ai cité font partis du "modèle de base gratuit" que l'on trouve avec un outil comme PSPICE et franchement, pour de l'audio, il n'y a pas besoin d'aller plus loin.
Ça permet déjà de simuler les dispersions en sortie d'usine, de vieillissement, etc. et de constater qu'elles sont inaudibles même pour une oreille entraînée.
Je vais le dire autrement : vous prenez 3 condos du même type et de la même techno
- un neuf qui sort d'une usine,
- un qui sort de la même usine mais qui a été utilisé pendant 2 ans,
- un neuf mais qui sort d'une autre usine.
Ils vont présenter de petits écarts qui sont inaudibles dans un montage mais que l'on est tout de même capable de simuler numériquement avec des outils de conception électronique... Et on sait faire ça depuis plus de 30 ans.
Ceci dit, un plug n'est pas un outil de conception électronique et il doit répondre à une contrainte forte : tourner en temps réel sur une machine comme un PC ou un Mac.
Du coup, il faut utiliser d'autres techniques que le simulateur pour l'électronique et il y a plusieurs approches possibles.
Par exemple, sur un montage on se retrouve devant l'étage d'entrée d'un ampli avec un condo en parallèle qui sert à virer la partie continue du signal : au lieu de simuler un condo on peut choisir de retirer une "moyenne flottante". Ça joue le même rôle mais ça ne se comporte pas exactement de la même façon.
Il y a des plugs qui vont plus loin et qui essaient de simuler "réellement" des composants en calculant les courants / tensions qui circulent.
Des condo avec des inductances parasites... On a toutes les chances de se retrouver avec des équations différentielles d'ordre 2 au minimum. Et là, ceux qui ont eu la chance de jouer avec ce genre de trucs savent que les schémas numériques de calcul simples (genre schéma explicite) peuvent se montrer instables à cause des problèmes de raideurs.
Trois solutions :
- On augmente la fréquence d'échantillonnage (du calcul, pas de sortie) ce qui se paie par une augmentation des ressources du CPU nécessaires, sans garanti de converger vers la "vraie valeur".
- On utilise un schéma implicite, stable et qui converge à coup sûr, mais plus compliqué à mettre en œuvre (en plus de savoir faire de l'électronique, du codage, etc. il faut être assez calé en math) et également consommateur de puissance de calcul (mais pas forcément plus qu'augmenter la fréquence).
- On simplifie le modèle du condo en laissant tomber l'inductance parasite ; on se retrouve avec une équa diff d'ordre 1 qui elle est a priori stable avec le schéma numérique explicite.
J'ai eu l'occasion, pour mon boulot, de faire un état de l'art des techniques utilisées dans les plugs VST actuels :
- Majoritairement, on ne simule pas vraiment un circuit électronique. On se "contente" de coder des fonctions simplifiées équivalentes, mais tunées à mort pour s'approcher du réalisme (une approche phénoménologique, pour ceux qui aiment les gros mots).
- Quelques VST assez rares utilisent des modèles dynamiques (à coup d'équa diff) simulée avec des schémas numériques simples. La plupart du temps codés par des passionnés, dans leur coin, et qui rencontrent assez souvent quelques soucis de stabilité.
- On trouve des sujets de thèses et des travaux de labos (genre ceux de l'IRCAM) où les montages sont simulées avec des schémas numériques implicites et des modèles de composants proches de ce que l'on trouve dans les librairies gratuites de PSPICE.
Quelques "protos" de plug VST tournent déjà (avec la jauge CPU qui prend une sacrée claque) mais ils sont très encourageants : ces protos sont loin d'être matures (ben oui, ce sont des protos), les modèles de composant ont encore besoin d'être affinés mais ils proposent déjà une qualités sonores équivalentes, voir meilleures, que ce que l'on trouve actuellement chez certains grands noms de concepteurs de plug.
Tout ça pour apporter une réponse à l'affirmation "l'émulation numérique ça sonne pas pareil / moins bien qu'un vrai. Le numérique c'est par nature moins bien que l'analogique."
Oé, mais les modélisations actuelles sont simplistes et les résultats finalement pas si pourris, voir assez souvent convaincants.
Attendons d'entendre ce que donnerons les prochaines générations de plug VST avec des modèles dignes de ce que l'on sait faire en simulation électronique avant de conchier le numérique.
Anonyme
1655
Hors sujet :
Tu devrais déjà être dans le car qui conduira les Afiens au Musikemesse, fonce !
[ Dernière édition du message le 12/03/2012 à 18:24:22 ]
aotp23
483
Posteur·euse AFfamé·e
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aotp23
483
Posteur·euse AFfamé·e
Membre depuis 16 ans
Anonyme
1655
Hors sujet :
tiens pour la petite histoire, car j'aime bien les histoires et que ça t'encouragera peut être.
J'ai rencontré l'année dernière (ou l'année d'avant ?) un jeune ingénieur d'une vingtaine d'années, il en paraissait seize, qui pour promouvoir une matière qu'il avait développée, "la fibre de jute" (ne rigolez pas !) à fait un truc de dingue.
Son projet, c'était de démontrer qu'une matière peu couteuse, extrêmement résistante répondait aux besoin modernes de l'industrie et notamment à ceux des pays émergents.
Avec quat' sous en poche, les économies d'un étudiant, au sortir de l'école, il est parti au Bangladesh pour construire un bateau, en faite une coque de noix, avec l'aide de la population locale.
Sa matière ne coutant rien, et pouvant se travailler avec les moyens du bord dans un village ou il n’y à rien.
Il a donc réalisé l'embarcation qui du Bangladesch, contournant l'Inde, en passant par le gofle d'Aden (ce qui est extrêmement gonflé, mais vu la gueule du rafiot aucun pirate n'en aurait voulu !), le canal de Suez, pour traverser la Méditerranée, Gibraltar et enfin arrivé en plein Grand Pavois (salon nautique internationale) à La Rochelle. Quel triomphe ! Il avait réussit à montrer que sa matière était fiable.
Les grands patrons de l'industrie, qui sont généralement là ou se vendent les nouveaux bateaux entre deux coupes de Champagne se l’arrachaient.
En terme d'image déjà, c'était énorme, mais en plus son produit offrait plein de perspectives...
Il avait besoin d'un financement pour remonter sa barque, par camion au salon de Paris, j'ai vu les chèques de mécénat se faire comme s'il s'agissait de rien.
Je ne sais pas ce qui m'a le plus impressionné, le Kubota d'un motoculteur qui lui servait de moteur, le vieux lampadaire qui servait de mat, le faite qu'il ne savait même pas naviguer en partant, sa candeur devant les offres qu'on lui faisait ; toujours est-il que je savais qu'il irai là où il avait décider.
Si ça c'est pas du hors sujet ! Mais bon ça motive, un jour on entendra peut être une histoire similaire avec des racks d'effet.
Traumax
51839
Goncourt du Grouik
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Suggysugg
888
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(Pourquoi jouer tant de notes alors qu'il suffit de jouer les plus belles ? MD)
Ramses28
1593
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EraTom
2282
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Hors sujet :
Tiens, je vais essayer de faire un post pertinent, un peu long et peut-être un peu trop technique.
Est-ce que le problème d'une simulation numérique est vraiment le "numérique lui-même" ?
Ne serait-ce pas plutôt le modèle mis en œuvre dans le plug qui est "trop" simpliste ?
Je m'explique en prenant le cas d'un simple condensateur.
Un électronicien (analogique) qui réalise un montage va modéliser mathématiquement un condensateur comme une capacité pure puis, s'il n'est pas trop mauvais, va affiner son modèle pour intégrer des effets parasites, notamment :
- le courant de fuite (une résistance en parallèle),
- les pertes dans le diélectrique (une résistance série dont la valeur change en fonction de la fréquence),
- les effets inductifs causés par le boitier métallique qui contient le condo (une inductance en série).
Aux différents régimes de fonctionnements, les effets parasites sont plus ou moins présents. Pendant la conception, l'ingé (ou technicien) en électronique va contrôler que ceux-ci sont négligeables et que l'on ne s'éloigne "pas trop" du comportement attendu du condensateur dans la plage normale de fonctionnement : il faut qu'il joue son rôle de capacité, c'est pour ça qu'on l'utilise !
Par exemple, si l'on monte assez haut en fréquences (généralement au-delà de ce qui est rencontré en audio) l'effet inductif du boitier fait que notre condo se comporte plutôt comme une bobine ; on est alors quitte à utiliser une nouvelle famille de techno de condo. Bon...
Comme je le disais plus haut, l'électronicien s'assure que l'effet parasite est négligeable mais la transition n'est pas brutale et même si le parasite est négligeable il est tout de même légèrement présent.
Une fois que l'on s'est assuré que ça tient la route (avec un crayon et une feuille, ou avec un simulateur de schéma électronique assez avancé) le montage est câblé, testé, utilisé. (je dis "on" parce qu'en fait je suis, entre autres, électronicien
)Et les parasites ? Ben ils sont présents, plus ou moins perceptibles.
Du point de vue de l'électronicien se sont des défauts que l'on cherchera à éliminer
Du point de vue du musicien ce n'est pas la même : le défaut peut en réalité enrichir le son et pourra être recherché (genre un bon ampli qui crée de la distorsion : une "aberration" pour l'électronicien puisqu'un qu'un ampli est d'abord censé être un "gain pur" qui ne fait qu'augmenter l'amplitude).
Qu'est-ce que l'on sait simuler numériquement ?
Sur l'exemple du condo on sait aller très loin.
Les effets parasites que j'ai cité font partis du "modèle de base gratuit" que l'on trouve avec un outil comme PSPICE et franchement, pour de l'audio, il n'y a pas besoin d'aller plus loin.
Ça permet déjà de simuler les dispersions en sortie d'usine, de vieillissement, etc. et de constater qu'elles sont inaudibles même pour une oreille entraînée.
Je vais le dire autrement : vous prenez 3 condos du même type et de la même techno
- un neuf qui sort d'une usine,
- un qui sort de la même usine mais qui a été utilisé pendant 2 ans,
- un neuf mais qui sort d'une autre usine.
Ils vont présenter de petits écarts qui sont inaudibles dans un montage mais que l'on est tout de même capable de simuler numériquement avec des outils de conception électronique... Et on sait faire ça depuis plus de 30 ans.
Ceci dit, un plug n'est pas un outil de conception électronique et il doit répondre à une contrainte forte : tourner en temps réel sur une machine comme un PC ou un Mac.
Du coup, il faut utiliser d'autres techniques que le simulateur pour l'électronique et il y a plusieurs approches possibles.
Par exemple, sur un montage on se retrouve devant l'étage d'entrée d'un ampli avec un condo en parallèle qui sert à virer la partie continue du signal : au lieu de simuler un condo on peut choisir de retirer une "moyenne flottante". Ça joue le même rôle mais ça ne se comporte pas exactement de la même façon.
Il y a des plugs qui vont plus loin et qui essaient de simuler "réellement" des composants en calculant les courants / tensions qui circulent.
Des condo avec des inductances parasites... On a toutes les chances de se retrouver avec des équations différentielles d'ordre 2 au minimum. Et là, ceux qui ont eu la chance de jouer avec ce genre de trucs savent que les schémas numériques de calcul simples (genre schéma explicite) peuvent se montrer instables à cause des problèmes de raideurs.
Trois solutions :
- On augmente la fréquence d'échantillonnage (du calcul, pas de sortie) ce qui se paie par une augmentation des ressources du CPU nécessaires, sans garanti de converger vers la "vraie valeur".
- On utilise un schéma implicite, stable et qui converge à coup sûr, mais plus compliqué à mettre en œuvre (en plus de savoir faire de l'électronique, du codage, etc. il faut être assez calé en math) et également consommateur de puissance de calcul (mais pas forcément plus qu'augmenter la fréquence).
- On simplifie le modèle du condo en laissant tomber l'inductance parasite ; on se retrouve avec une équa diff d'ordre 1 qui elle est a priori stable avec le schéma numérique explicite.
J'ai eu l'occasion, pour mon boulot, de faire un état de l'art des techniques utilisées dans les plugs VST actuels :
- Majoritairement, on ne simule pas vraiment un circuit électronique. On se "contente" de coder des fonctions simplifiées équivalentes, mais tunées à mort pour s'approcher du réalisme (une approche phénoménologique, pour ceux qui aiment les gros mots).
- Quelques VST assez rares utilisent des modèles dynamiques (à coup d'équa diff) simulée avec des schémas numériques simples. La plupart du temps codés par des passionnés, dans leur coin, et qui rencontrent assez souvent quelques soucis de stabilité.
- On trouve des sujets de thèses et des travaux de labos (genre ceux de l'IRCAM) où les montages sont simulées avec des schémas numériques implicites et des modèles de composants proches de ce que l'on trouve dans les librairies gratuites de PSPICE.
Quelques "protos" de plug VST tournent déjà (avec la jauge CPU qui prend une sacrée claque) mais ils sont très encourageants : ces protos sont loin d'être matures (ben oui, ce sont des protos), les modèles de composant ont encore besoin d'être affinés mais ils proposent déjà une qualités sonores équivalentes, voir meilleures, que ce que l'on trouve actuellement chez certains grands noms de concepteurs de plug.
Tout ça pour apporter une réponse à l'affirmation "l'émulation numérique ça sonne pas pareil / moins bien qu'un vrai. Le numérique c'est par nature moins bien que l'analogique."
Oé, mais les modélisations actuelles sont simplistes et les résultats finalement pas si pourris, voir assez souvent convaincants.
Attendons d'entendre ce que donnerons les prochaines générations de plug VST avec des modèles dignes de ce que l'on sait faire en simulation électronique avant de conchier le numérique.
[ Dernière édition du message le 25/07/2012 à 20:38:18 ]
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