Synthétiseur modulaire

Le Moog Modular, synthétiseur modulaire typique

Un synthétiseur modulaire est un synthétiseur dont les différents éléments : VCO, VCF, VCA, générateurs d'enveloppe, etc. sont des modules totalement indépendants. Ces modules peuvent être connectés entre eux de manière entièrement libre, autorisant ainsi une grande créativité dans le sound design. La combinaison des signaux générés par plusieurs modules en une sortie audio permet à un nombre potentiellement infini de configurations, ce qui conduit à un nombre potentiellement infini de sons.

On distingue les synthétiseurs modulaires matériels, les semi-modulaires, et les synthétiseurs modulaires logiciels.

Caractéristiques

Les synthétiseurs modulaires ont généralement deux caractéristiques qui sont aussi importantes que la modularité elle-même. D'une part, ils utilisent des circuits analogiques (semi-conducteurs isolés ou circuits intégrés), lesquels participent de manière fondamentale à l'identité du son produit. D'autre part, ils emploient généralement la technique de synthèse soustractive : des formes d'onde caractéristiques (signal carré, en dent de scie, etc) et riches en harmoniques sont appauvries par filtrage. D'autres techniques sont possibles, telles que la modulation de fréquence ou la synthèse additive, mais elles connaissent généralement des développements plus avancés dans les synthétiseurs numériques.

La connexion des modules peut se faire par des câbles comme sur les modulaires Moog ou par une matrice comme sur les modulaires EMS.

Sur certains modèles, les modules sont pré-câblés dans une configuration définie par défaut mais les connexions peuvent être modifiées par des accès sur les points de routage (série Kobol de RSF par exemple).

Différents types

Il existe de nombreux types et sous-types de modules - les mêmes modules avec la même fonction de base peuvent avoir différentes entrées, sorties et commandes. Il existe différentes normes pour les échelles de tension électrique des signaux de commande que l'on fait circuler entre les modules. Les différences entre marques tiennent d'une part dans l'échelle employée (de -5 V à +5 V pour certains ou de -12 V à +12 V pour d'autres par exemple) mais surtout dans la différence de gestion des fréquences des oscillateurs ou des filtres. En effet, certains fabricants (la majorité : Moog, Buchla, Roland, Arp) emploient une échelle où la tension progresse de 1 V chaque fois que la fréquence double (standard volt/octave) alors que chez d'autres (Yamaha, Korg) la tension double lorsque la fréquence double (standard Hertz/volt). L'interconnexion entre systèmes différents exige des convertisseurs.

Les synthétiseurs modulaires sont apparus au milieu des années 1960 (1963). Encombrants, lourds et fragiles, ils n'étaient utilisés que dans les studios d'enregistrement, à l'exception notable de Keith Emerson qui tournait avec ses Moog 55... Vers 1970 sont apparus des instruments portables, dont le plus célèbre reste le Minimoog, certes plus simples et plus pratiques d'utilisation pour un musicien en tournée, mais aussi nettement plus restreints en termes de créativité sonore en raison de leur architecture VCO > VCF > VCA figée. On peut citer également le Synthi AKS (1969) de EMS (employé par exemple par K. Stockhausen) ou le Synket de Paolo Ketoff élaboré dès 1964 pour le concert.

Les modules standards

forme d'onde sinusoïdale, carrée, triangulaire, et en dents de scie

Beaucoup de modules standards sont disponibles sur pratiquement n'importe quel synthétiseur modulaire, en voici une liste :

• VCO - Voltage Controlled Oscillator, (oscillateur commandé en tension) qui émet un son d'une fréquence donnée dans une forme d'onde simple (le plus souvent un carré ou en dents de scie, mais également des impulsions, triangle et sinus).

• NOISE - Un générateur de bruit, "sifflement", son statique, qui peut être utilisé pour les explosions, les cymbales, ou pour générer de façon aléatoire les signaux de commande. Les types de bruit offerts par des synthétiseurs modulaires blanc, rose, et le bruit de basse fréquence.
• VCF - Voltage Controlled Filter, (filtre commandé en tension) qui atténue les fréquences inférieures (passe-haut), supérieures (passe-bas), ou les deux supérieure et inférieure (passe-bande) à une certaine fréquence appelée fréquence de coupure (cutoff). Les VCF peuvent également être configurés pour fonctionner comme coupe-bande, configuration selon laquelle les fréquences supérieures et inférieures subsistent alors que les fréquences autour de la fréquence de coupure sont enlevées.
• VCA - Voltage Controlled Amplifier, (amplificateur commandé en tension) qui fait varier l'amplitude d'un signal en fonction d'une tension de commande fournie.
• EG - déclenche un générateur d'enveloppe qui produit une simple et reproductible tension périodique. Souvent, configuré comme ADSR (Attack, Decay, Sustain, Release), il fournit les moyens de façonner un son reconnaissable d'une forme d'onde brute. Cette technique peut être utilisée pour synthétiser la décroissance naturelle du son d'un piano, ou l'attaque d'une trompette. Il peut être déclenché par un clavier ou par un autre module dans le système. Généralement, sa sortie est envoyée à un VCF (Fréquence) ou un VCA, mais avec la structure modifiable du synthétiseur, il est possible d'utiliser le générateur d'enveloppe pour moduler d'autres paramètres comme la hauteur ou la largeur de l'impulsion du VCO. Des EG simples (AD ou AR) ou plus complexes (DADSR - Delay, Attack, Decay, Sustain, Release) sont parfois disponibles.
• LFO - Un oscillateur basse fréquence est similaire à un VCO, mais habituellement il fonctionne en dessous de 20 Hz. Il est généralement utilisé pour contrôler la tension d'un autre module. Par exemple, une modulation de VCO va créer un vibrato pendant que la modulation d'un VCA va créer le tremolo.
• RM - (ring modulator) modulateur en anneau - Les signaux de deux entrées audio sont multipliés, ce qui crée de nouvelles fréquences correspondant à la somme et à la différence de chacune des fréquences des signaux d'origine tout en supprimant les signaux originaux. En général on a donc plus de fréquences en sortie qu'en entrée.
• Mixer (mélangeur), un module qui combine plusieurs signaux en un seul.
• S & H -Sample and Hold (échantillonneur/bloqueur), qui prend un "échantillon" de la tension d'entrée quand une impulsion de déclenchement est reçue et le conserve jusqu'à l'arrivée d'une nouvelle impulsion. La source est souvent un générateur de bruit.
• Séquenceur, qui produit une séquence de notes. Un séquenceur analogique ayant un nombre de notes limité, il est souvent employé pour créer une boucle de musique.
• Slew Limiter ou LAG : lisse les pics de tension. Il peut être utilisé pour les Glissando et les portamento. Il peut aussi servir de filtre basse-bas primitif.
• Custom Control Inputs - parce que les synthétiseurs ont des entrées commandées par tension, il est possible de connecter pratiquement n'importe quel type de commande électronique analogique comme un capteur de température ou de lumière pour autant qu'il fonctionne sur une échelle de tension correspondant à celle du synthétiseur. En réalité tout signal électrique alternatif (tel que produit en sortie d'un appareil audio) ou continu ayant une tension appropriée peut être envoyé dans un synthétiseur modulaire.

Il est difficile ou laborieux de produire de la musique polyphonique avec un synthétiseur modulaire, puisqu'il faut un oscillateur par voix. Les synthétiseurs modulaires peuvent être volumineux et coûteux. Un autre défaut des synthétiseurs analogiques (modulaires ou non) est leurs stabilité. En effet, l'état des circuits électroniques se modifie en fonction de la température. La hauteur du son peut notamment changer selon le temps depuis lequel un synthétiseur analogique est allumé. Par ailleurs, un synthétiseur purement analogique ne permet pas une mémorisation de presets. En contrepartie, il possède un nombre infini de possibilités. Les problèmes de stabilité et de mémorisation ont été corrigés par l'usage de circuits analogiques pilotés numériquement.

Toutefois, il reste des musiciens et des fabricants qui préfèrent l'approche physique avec connexions par câbles, la flexibilité et le son traditionnel analogique des systèmes modulaires. Le son analogique se caractérise par l'absence du repliement fréquentiel associé au numérique (aliasing), absence qui se traduit par des sons plus purs. D'autre part la saturation d'un circuit analogique produit une distorsion harmonique qui apparaît progressivement au fur et à mesure que la saturation augmente, au contraire de la distorsion numérique qui apparaît brusquement et paraît plus désagréable à l'oreille.

Bien que les mondes de la synthèse analogique modulaire d'une part et du MIDI paraissent à première vue éloignés, il existe des modules permettant de convertir des messages MIDI en signaux analogiques et inversement. Lors des débuts de la norme MIDI, des kits étaient proposés pour équiper d'entrées MIDI des synthétiseurs analogiques qui en étaient dépourvus. Aujourd'hui la firme MOTU propose par exemple un logiciel qui s'emploie comme insérable (plug-in) de toute station de travail logicielle courante.

À la fin des années 1980, les synthétiseurs modulaires (analogiques) ont été largement remplacés par des synthétiseurs (numériques) à clavier intégré, des racks MIDI inter-connectés et des échantillonneurs. Vers la fin des années 1990 se produit une résurgence de la popularité des synthétiseurs analogiques modulaires. En fait, il y a plus de fabricants aujourd'hui que lorsque les synthétiseurs modulaires occupaient le devant de la scène, dans les années 1960-70.

Marques Historiques de synthétiseurs modulaires hard

Les premiers synthétiseurs modulaires commerciaux ont été développés, en parallèle, par RA Moog Co., et Buchla en 1963. Tant Robert Moog que Don Buchla avaient eu connaissance d'un texte écrit par l'allemand Harald Bode en 1961 et dans lequel celui-ci décrit les possibilités de création sonore par des systèmes à transistors. Bode avait par ailleurs développé un oscillateur commandé en tension dès 1960. Le synthétiseur élargit le spectre et facilite la création de musique électronique qui était réalisée auparavant par enregistrement et montage sur bande magnétique, par utilisation d'instruments électroniques et électromécaniques primitifs comme le Theremin et les Ondes Martenot ou encore à l'aide de générateurs électroniques impossibles à interconnecter. Après Moog, Buchla et Ketoff, d'autres fabricants émergeront plus tard. D'abord aux USA (ARP, Serge) et en Europe (EMS), puis au Japon (Roland, Korg, Yamaha). En 1976, la société japonaise Roland sort le système 700. Toujours dans le milieu des années 1970, la vente par correspondance de kits électroniques par Paia Electronics offre une seconde voie, celle du bricolage, pour faire des synthétiseurs modulaires. De nombreuses petites séries moins connues verront le jour, notamment à l'instigation de magazines (tel Elektor), de commerces dédiés à l'électronique (telle la firme Maplin en Grande-Bretagne) ou d'associations de passionnés d'électroacoustique (A.C.M.E., Belgique).

Marques actuelles de synthétiseurs modulaires hard (ordre alphabétique)

• Analogic-ACS
• Analogue Solutions (Concussor)
• Analogue Systems (RS Integrator)
• Bananalogue
• Blacet Research
• Buchla & Associates (200e)
• Club of the knobs
• Curetronic
• Cwejman
• Cyndustries (Cynthia)
• Doepfer Musikelektronik (A-100)
• Elby (Panther Series)
• Future Sound Systems
• Livewire
• Macbeth Studio Systems
• Mattson Mini Modular
• Metalbox
• Metasonix
• MFB
• Modcan
• Oakley Sound Systems
• PAiA Electronics
• Plan B (Plus en activité)
• Sound Transform Systems
• Synthesis Technology (MOTM)
• Synthesizers.com
• Synthetic Music Systems
• The Harvestman
• Tiptop Audio
• Technosaurus
• Wiard Synthesizer Company

Les offres hardware

vont de systèmes complets, aux kits pour les constructeurs amateurs de bricolage. Beaucoup de fabricants augmentent leur gamme de produits basés sur les dernières conceptions des modules classiques ; souvent on trouve à la fois sur internet, le système original et les conceptions retravaillées issues de l'original, car les brevets ont expiré. Aussi, beaucoup de concepteurs amateurs rendent disponible à la vente pour d'autres amateurs, les panneaux de PCB nus (Printed Circuit Board, synonyme de circuit imprimé) et les panneaux de commande.

Spécifications techniques

Facteurs de Forme

La hauteur des premiers modules était souvent un nombre entier de pouces : 11 "(par exemple, pour le Roland 700), 10" (Wavemakers), 9 "(Aries), 8" (ARP 2500), 7 "(Polyfusion, Buchla, Serge), 6 "(Emu) et la largeur un nombre entier de quarts de pouce^[1].

Actuellement, le standard le plus populaire est le rack de largeur 19" (480 mm). La hauteur des modules est un multiple de l'unité U (1,75 pouces soit environ 4,445 cm) et varie selon les fabricants : 6U (Wiard), 5U (Moog, Modcan), 4U (Buchla, Serge). Deux systèmes de racks 3U, en particulier, sont remarquables : le format Fracrak (par exemple, Paia) et le format Eurorack (par exemple, Doepfer).

Quelques variations mineures existent entre les marques européennes et japonaises sur la mesure du U à cause de l'équivalence métrique. Par exemple, les modules 5U habituels font exactement 8.75" (222.25mm), mais les constructeurs non américains préfèrent 220mm ou 230mm.

Électrique

Les autres différences^[2] sont :

- les connecteurs (jacks 1/4", jacks 3.5mm, fiches banane),

- l'alimentation continue principale (typiquement +/- 15V, mais aussi +/- 12V ou +/-18V),

- les niveaux logiques (Moog S-trigger ou porte positive),

- les niveaux de sortie audio (souvent +/-5V avec +/-5V de marge supplémentaire),

- les tension de contrôle en volts/octave (typiquement 1V/octave, mais parfois 1.2V/octave.) La plupart des systèmes modulaires analogiques utilisent un système de volts/octave, parfois appelé contrôle de tension linéaire; certains (comme le Korg MS-20, ETI 4600) utilise un système en volts/hertz avec une excellente stabilité en température, mais moins souple à contrôler.

Synthétiseurs logiciels modulaires (ordre alphabétique)

Il y a aussi des synthétiseurs logiciels pour ordinateurs personnels qui sont organisés comme des modules interconnectables. Beaucoup de ces synthétiseurs analogiques sont virtuels avec des modules simulant des fonctionnalités hard. Certains d'entre eux sont également des systèmes modulaires virtuels, qui simulent de vrais synthétiseurs modulaires historiques.

• Alsa Modular Synthesiser
• ARP 2600 par Arturia
• AudioMulch
• Bidule par plogue
• ChucK
• CreamwareAudio Modular III
• Csound
• jMax
• MaxMSP
• Moog Modular V par Arturia
• Pure Data
• Reaktor
• RolloSONIC
• SpiralSynthModular
• SuperCollider
• SynthEdit
• SynFactory
• SynthMaker
• Tassman par Applied Acoustics Systems
• Usine Sensomusic_Usine
• Timewarp 2600 par Way Out Ware
• VAZModular
• XILS 3' (EMS VCS3 par XILS-lab)]

Les ordinateurs sont devenus si puissants et peu coûteux, que les programmes logiciels peuvent modéliser très bien de façon réaliste les signaux, les sons et les patchs modulaires. Bien qu'il manque la présence physique de la génération analogique du son, de la manipulation de tension, des boutons, des potentiomètres, des câbles et des voyants, les synthétiseurs logiciels Modulaires offrent des possibilités infinies de patch à un prix encore plus abordable et dans un format compact.

Les format de plugin populaires comme le VST peuvent être combinés de façon modulaire.

Synthétiseurs Semi-modulaires

Un synthétiseur est dit modulaire quand on peut connecter arbitrairement tous ces modules. Ces modules sont habituellement connectés avec des cordons et on peut utiliser des modules de différentes sources tant qu'ils sont compatibles.

Un synthétiseur semi-modulaire est fait à partir d'un ensemble cohérent de modules d'un seul constructeur. Ces modules ne peuvent pas être changé, et souvent une configuration typique a été pré-câblée. Cependant, le concepteur a prévu que l'utilisateur puisse connecter différemment les modules.

Systèmes à Matrice

Les systèmes à matrice utilisent des broches ou des interrupteurs plutôt que des cordons. Voici des exemples historiques avec des broches : EMS Synthi 100, EMS VCS-3, ETI International 4600, Maplin 5600. Le Arp 2500 utilise des interrupteurs.

Système à Modules Précâblés (Patch Override Systems)

Les différents modules d'un synthétiseur semi-modulaire sont câblés ensemble dans une configuration type, mais peuvent être recâblé par l'utilisateur avec des cordons. Voici quelques exemples : Arp 2600, Anyware Instruments Semtex, the Cwejman S1, Korg MS-10, MS-20, MS-50, PS-3100, PS-3200 and PS-3300, et Roland System-100.

Systèmes Reconfigurable Électroniquement

Le système est reconfigurable pour changer le chemin des signaux entre les modules. Voici des exemples : Oberheim Matrix and Rhodes Chroma, et Moog Voyager.

Synthétiseurs Modulaires Hybrides

Les synthétiseurs modulaires hybrides utilisent à la fois des modules logiciels et matériels (hard). Dans l'ordre alphabétique :

• Clavia Nord Modular et Clavia Nord Modular G2 par Clavia, ce sont cependant des synthétiseurs modulaires 100% numérique.

Références

Voir aussi

• Synthétiseur

Liens externes

• Vintage Information sur synthé vintage, y compris les Moog et les autres synthés modulaires.
• Synthmuseum.com
• Liste des fabricants de synthétiseur analogique
• Utilisation du synthétiseur modulaire Moog
• Des échantillons sonores classiques comme les synthétiseurs Moog Modular
• Wavemakers: kb electronic music instrumentation Histoire de synthétiseurs modulaires Wavemakers 1970-1980.

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