(6) Synthé 70, Sans filtre, vous n'y pensez pas !

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Donquichutte
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(6) Synthé 70, Sans filtre, vous n'y pensez pas !

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Index des articles sur ce sujet :

http://tyros.fr/viewtopic.php?f=46&t=1553

Bonjour,

Dans les chapitres précédents les montages ont permis à notre synthétiseur d'être capable de générer un son, de commander ce son à partir d'un clavier et même de lancer ou stopper ce son à volonté. Reste qu'entre ces expériences et un véritable instrument de musique, il y a encore un gouffre !
 
Notre synthétiseur tel que nous l'avons obtenu après la dernière modification est un peu comme une guitare qui aurait des cordes et un manche mais qui serait démunie de caisse de résonance. Le son qui serait alors produit n'aurait aucune des qualités que l'on connaît à cet instrument.
 
Donc, pour que notre synthèse soit plus complète, il faut ajouter une sorte de " résonateur " pour ajouter de la couleur au son du générateur.
 
Pour synthétiser un son, il existe principalement trois manières de procéder :
 
La plus récente c'est l'échantillonnage. Avec ce procédé on découpe le son d'un véritable instrument en " tranches " assez fines que l'on nomme échantillons, on les mémorise dans une mémoire, sur un disque ou par tout autre procédé de mémorisation et lorsque l'on en a besoin, on lit et assemble ces échantillons pour les envoyer à un amplificateur.
Echantillonage.png
Le principal avantage de ce procédé c'est la qualité de la restitution sonore obtenue. Mais ce n'est qu'une reproduction. Pour faire de la création de son, cette méthode n'est pas très souple car il lui faut passer des échantillons dans des filtres et autres sous ensembles de traitement qui sont équivalents à la synthèse soustractive ou calculer la taille de chaque échantillon en fonction de sa place dans le temps pour que l'assemblage donne le résultat attendu...

Une méthode plus ancienne est la synthèse additive. Même si vous ne le savez pas, vous la connaissez certainement. Il s'agit d'ajouter des harmoniques à une fréquence fondamentale pour que la forme du signal obtenu par cette addition soit la plus proche possible du son recherché.
Additive.gif
Dans cette illustration on peut voir la superposition des ondes sinusoïdales de fréquences différentes qui aboutissent au dessin de la courbe en bleu, proche d'un signal carré.

C'est ce qui est fait dans un orgue à tuyaux par exemple où l'on couple des tuyaux de différentes longueurs afin de modifier la couleur du son final. C'est aussi ce qui est fait dans l'orgue électronique qui reproduit son ancêtre acoustique (Hammond B3 par exemple). Cette méthode donne des résultats assez approximatifs pour ce qui est de la synthèse même si ils peuvent être quelquefois très intéressants (Le B3 en est un exemple incontournable !!).
 
La troisième méthode est celle de la synthèse " soustractive ". Dans ce dernier cas, on utilise un signal d'origine complexe (Dent de scie, carré, bruit blanc...), comprenant le plus d'harmoniques possible et, à l 'aide de filtres, on supprime celles que l'on ne souhaite pas entendre.
Additive.gif
L'illustration est la même car il suffit d’imaginer que nous partons d'une onde carrée, puis en supprimant toutes les ondes non désirées on obtient le résultat attendu !

Tout le monde connaît une version simplifiée de ce type de filtre puisque c'est exactement ce qui est fait pour le réglage des graves et des aigus des radios et autres chaînes HI-Fi. C'est ce système qui est utilisé dans les synthétiseurs analogiques. Bien entendu et comme d'habitude, ce module de filtre sera contrôlé par une tension (V) ce qui implique son nom VCF (Voltage Controled Filter).
 
L'avantage majeur de ce système, c'est que l'on peut contrôler ses caractéristiques depuis plusieurs dispositifs de commande.

Il existe toutefois un problème. En effet cette méthode fonctionne bien pour une fréquence (note) donnée, mais si l'on change cette note, on doit aussi changer les caractéristiques du filtre pour éliminer correctement les harmoniques indésirables. Par exemple pour obtenir un signal sinusoïdal de 440 Hz (le La central, souvent appelé le "LA serrure" par les pianistes car la touche commandant cette note se trouve au dessus de la serrure fermant le couvercle du clavier !), à partir d'un signal qui serait, par exemple, composé de la fondamentale plus une harmonique 2 (880 Hz) plus une harmonique 4 (1760 Hz), il suffit de régler le filtre pour qu'il élimine ce qui est au- dessus de 440 Hz, on dit alors que la fréquence de coupure du filtre est définie à 440 Hertz. Mais si le musicien veut jouer le La 880 alors, il faudra changer la fréquence de coupure du filtre pour qu'il élimine ce qui est au dessus de 880. et non 440.. Etc. La commande par une tension est donc la bienvenue puisqu'elle nous permettra de résoudre ce problème en utilisant la tension de commande venant du clavier et servant à piloter le VCO pour faire évoluer également les caractéristiques de notre VCF... !!!

Ayant maintenant en tête l'utilité des filtres VCF, il faut ajouter que, en exceptant les filtres spéciaux destinés aux effets comme les filtres en peigne par exemple, les synthétiseurs de mes jeunes années offraient trois sortes de filtres à l'utilisateur.

Le premier, le filtre passe-bas (nommé LPF pour Low Pass Filter par les anglophones), laisse passer les harmoniques dont la fréquence est inférieure à la fréquence de coupure et atténue celles dont la fréquence est plus élevée.

Rapportée à un clavier de piano, son action peut être schématisée de la manière suivante :
clavierLPF.jpg
Le second, le filtre passe-haut (nommé HPF pour High Pass Filter par l'outre -manche), fait l'inverse du premier. Il atténue ce qui est sous la fréquence de coupure et laisse passer ce qui est au-dessus. Ce qui donne une courbe qui ressemble à cela :
clavierHPF.jpg
Le troisième, le filtre passe-bande (nommé BPF pour Band Pass Filter par nos amis d’extrême occident), est un peu la combinaison de deux précédents. Il coupe ce qui se trouve autour de la fréquence de coupure. La courbe qui suit en donne une idée :
clavierBPF.jpg
Après développé le point de vue fréquence de coupure, il faut maintenant voir un autre paramètre qui est nommé « Résonance » en Français « Q » comme « Quality » en Anglais.

Pour commencer, il faut observer que lorsque l'on réinjecte les signaux de sortie d'un filtre sur son entré, on obtient une augmentation de son « efficacité » autour de la fréquence de coupure. Plus la quantité de signal réinjecté est importante et plus notre filtre va « résonner », jusqu'à se transformer en oscillateur ! Cette quantité de « réinjection », c'est le paramètre « Q » de notre filtre.

La matérialisation de cet effet est représentée par le schéma suivant :
clavier.jpg
Les calculs mathématiques permettant la démonstration de tout ceci sont d'une complexité que je vous épargnerai ! Nous nous contenterons donc de décrire les effets avec des termes plus « musicaux »  et en écoutant le résultat de chaque action.

Mais, je crois que votre patience étant certainement limitée, il est préférable de remettre cette expérimentation à plus tard...

En attendant voici l'effet produit par ces trois filtres sur un signal carré :
Troisfiltres.PNG
Je vous souhaite une bonne fin de semaine...
 
Vous ne pouvez pas consulter les pièces jointes insérées à ce message.
Dernière modification par Donquichutte le 24 sept. 2015, 22:01, modifié 3 fois.
A bientôt...

Christian.

Note : adresse de ma playlist : https://tyros.fr/viewtopic.php?f=47&t=1644
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gunsch
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Re: Synthé 70, Sans filtre, vous n'y pensez pas !

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Bonjour Christian,

waouw, très bonne approche pédagogique d'une matière assez ardue .
Je te remercie, car cela me permet de faire un "Memory Refresh" de ses notions que j'ai un peu oubliées, ou plutôt rangées tout au fond de ma mémoire.

Un grand merci pour ton travail.

Bonne journée.

Günther.
Claviers : GENOS et Tyros 5
PA : Wersi Vocalis 120 et Yamaha Stagepas 400BT + Yamaha DXS15 MKII
Table de mixage : Behringer X1204 USB
Stands: König & Meyer
Micro: Sennheiser E865
Saxo Alto: Yamaha YAS280
Saxo Tenor: Thomann TTS-580 GL
chienfoo

Re: Synthé 70, Sans filtre, vous n'y pensez pas !

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Bonjour Donquichutte,
Très intéressant et facilement assimilable grâce à ta méthode pédagogique. Merci.
Bonne fin de journée et de semaine,
Chienfoo
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gast
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Re: Synthé 70, Sans filtre, vous n'y pensez pas !

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Hello Donquichutte,
Un modèle de pédagogie. Pour peu, je relancerais ma version de cubase que j'ai abandonnée.
Gast
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