Synthèse numérique du son

La synthèse sonore est un ensemble de techniques permettant la génération de signaux sonores.

Elle est employée dans plusieurs domaines :

• Au niveau musical, elle permet de créer de nouveaux objets sonores. Dans ce contexte, le but n’est pas de reproduire des sons existants mais plutôt d’en inventer de nouveaux.
• Au niveau des télécommunications, elle permet de réduire la quantité d’informations lors de la transmission d’un message audio : celui-ci est alors décrit par ses paramètres de synthèse qui sont les seules données transmises.
• Au niveau de la réalité virtuelle et des jeux vidéo, la synthèse sonore permet d’augmenter la sensation de présence de l’auditeur-acteur en gérant les interactions entre l’acteur et son environnement sonore. L'acteur agit de façon directe ou indirecte sur les paramètres de synthèse.

Les différentes formes de synthèse

L’ensemble des synthèses sonores peut se classer en 4 catégories ^[1] :

• Les synthèses par algorithmes abstraits. Cette catégorie comporte les synthèses basées sur l’utilisation de divers algorithmes pour la génération des objets sonores. Elle comprend la synthèse par modulation de fréquence (synthèse FM), la synthèse par modulation d’amplitude (et modulation en anneau), la synthèse par distorsion non linéaire (waveshaping), la synthèse par distorsion de phase, la synthèse par modulation de la largeur d'impulsion (PWM) etc. L’avantage des synthèses par algorithmes abstraits réside dans les coûts de calculs faibles et dans le faible nombre de paramètre de synthèse. En changeant quelques paramètres de synthèse, il est possible d’obtenir des sonorités très différentes. L’inconvénient majeur réside dans l’aspect peu réaliste des sonorités générées (par rapport aux sons d’origines physiques).

• Les synthèses par lecture d'échantillons. Cette catégorie comporte les synthèses basées sur la modification d’enregistrements sonores. Historiquement, la première forme de synthèse par modification d’enregistrements sonores date des expérimentations de la musique concrète (Pierre Schaeffer) : des bandes sonores magnétiques étaient découpées puis ré assemblées. Aujourd’hui cette catégorie comprend la synthèse sonore par échantillonnage (sampling), la synthèse granulaire, les tables d'ondes, etc. Le turntablism fait également partie de cette catégorie. L’avantage de ce type de synthèse réside dans l’étendue et la richesse des sonorités qu’il est possible de générer.

• Les synthèses par modèles de signaux. Cette catégorie comporte les synthèses basées sur la description des caractéristiques sonores de sources sonores perçues par l’auditeur (synthèse sonore additive, synthèse sonore soustractive etc.). Elle présente l’inconvénient de générer un grand nombre de paramètres de synthèse. Toutefois les algorithmes du traitement du signal permettent d’obtenir automatiquement les paramètres de synthèse à partir de sons enregistrés ou en temps-réel (algorithmes d’analyse-resynthèse).

• Les synthèses par modèles physiques. Cette catégorie comporte les synthèses basées sur la description du comportement physique des sources sonores. Elle comprend la synthèse par guide d’onde, la synthèse modale, la synthèse par résolutions d’équations physiques, la synthèse par assemblage d’éléments physiques élémentaires (masse-ressort du système Cordis Anima). L’avantage de cette catégorie de synthèse réside dans le lien direct entre les paramètres de synthèse et la physique de la source sonore. Toutefois l’implémentation de modèles physiques est souvent lourde en calculs.

Les outils

Les premiers synthétiseurs combinaient rarement plus d’un type de synthèses sonores (Le DX7 pour la FM, la TB303 pour la synthèse soustractive, etc). Actuellement, une grande majorité des synthèses sonores est accessible via des logiciels appelés synthétiseurs modulaires. Ces logiciels permettent de combiner librement différents types de synthèse. Les plus utilisés sont : Max/MSP, Pure Data, Synthedit, Reaktor, Absynth Csound,SynthMaker

Notes et références

Ouvrages et liens

• Jean de Reydellet, "L'audionumérique", Dunod, 1999, ISBN: 978-2100041367 (traduction du 'Computer music tutorial')
• Julius Smith, "Viewpoints on the History of Digital Synthesis", 2005 [1]
• Tolonen Valimaki et Karjalainen, "Evaluation of modern Synthesis Method", [2]
• Miller Puckette, "Theory and techniques of electronic Music", [3]

Voir aussi

• Harmoniques et partiels
• Théorie : Traitement du signal | Onde | Filtrage | Gammes et tempéraments | Timbre (musique)
• Application : Synthétiseur | Musique et informatique
• Autres : Synthèse vocale, Groupe de recherches musicales

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