Edvard Munch "Le cri"

Ces différents procédés d’analyse du phénomène sonore sont fondés sur des modèles généraux qu’il convient au préalable de fixer. Ces modèles se déclinent à leur tour à travers de nombreuses mises en pratique (instruments de musique électronique ou logiciels spécialisés dans le traitement sonore). Le modèle est une construction théorique générale qui pose un fondement de pensée sur le son : on parle de modèles de signaux ou de modèles physiques. Dans les modèles physiques, le son est considéré comme l’effet d’une action opérée sur des objets (relation matière-énergie) : cette catégorie de modèles s’apparente à la situation instrumentale et à ses modes de jeux. C’est un processus causal.
Les modèles de signaux ne considèrent pour leur part que la structure même du son, comme objet de la perception auditive, sans prendre en compte la cause de celui-ci. C’est une attention portée à l’effet.
Les techniques numériques, proposent des outils variés qui exploitent ces deux grandes catégories. On explorera ici quelques-uns de ces outils et de leurs résultats.

Remarque : au-delà des outils logiciels ou des instruments clairement repérés et dénommés qui donnent une figure concrète au travail de l'informatique musicale et sonore, il est important de comprendre les principes qui y sont mis en œuvre. En effet, ceux-ci restent valides en dehors de l'usage particulier de tel ou tel type, marque ou modèle d’outil.

On peut définir la synthèse sonore comme une discipline de création sonore ne passant ni par l'enregistrement préalable (sampling)ni par l’acoustique mécanique (sauf à considérer le stade ultime du haut-parleur). La synthèse sonore s’articule sur des dispositifs technologiques mais également sur les modèles, tels qu'ils ont été évoqués précédemment.Du côté des outils : Une taxinomie rapide permet d'en esquisser les grandes catégories :

• Des instruments précisément manufacturés et dénommés synthétiseurs. Ils présentent la caractéristique primordiale de l’instrument de musique, c’est-à-dire l’accès au son sur un mode gestuel.
• Des dispositifs plus strictement informatiques privilégiant la dimension programmatique ou la représentation graphique.

Synthétiseur RSF (1980)

L’accès au son se développe selon deux modalités temporelles :

• Le temps réel, réactif au geste ou à la programmation de manière immédiate.
• Le temps différé dissociant le moment de la spécification du son de celui de son écoute.
  

L'analyse et la synthèse sont parfois, selon les modèles qui les guident, des opérations réversibles de l'une vers l'autre. Ainsi, par exemple, le modèle spectral que nous allons développer, fonctionne aussi bien pour l'analyse de sons acoustiques que pour la synthèse sonore.

C’est typiquement un modèle de signal. (qui s’attache à la compréhension du l’onde sonore même).Dans cette approche, le son est considéré comme l’addition de composantes pures, ou sinusoïdales, chacune dotée d'une fréquence et d'une intensité. Ces composantes sont appelés "partiels" ou "harmoniques" selon les cas.

Les sons harmoniques : L’exemple le plus clair est celui de l’instrument de musique (à l'exception de certaines percussions, caisses claires, claves, timbales etc.)
Pour l’écoute, c’est la catégorie de sons qui procurent la sensation claire de hauteur : c’est l’idée même de la note.
Un son harmonique est organisé à partir d’une fréquence dite fondamentale, la plus basse, au dessus de laquelle les autres fréquences, les harmoniques, s’étagent en multiple de cette fondamentale. Ainsi, si la fondamentale (ou harmonique 1) est de fréquence f les autres harmoniques prendront successivement les valeurs 2f, 3f, 4f 5f, etc.

Si les composantes ne sont pas dans ce mode de relation, on parle d'un son inharmonique.

Certains outils informatiques permettent d’analyser les sons selon ce modèle. Sur le plan technique, il s’agit d’opérer sur le fichier son une « FFT » (Fast Fourrier Transform ou transformé de Fourrier rapide). En sortie, graphiquement, on obtient un sonagramme qui nous montre l’évolution dans le temps (axe horizontal) de chaque partiel ou harmonique, en fréquence (axe vertical) et en intensité (intensité du niveau de gris).

Sonagramme d'une note de violoncelle.   Les raies distinctes et espacées de manière constante nous montrent que le son est harmonique. (L'audition nous avait déjà convaincus) L'aspect "ondulé" de chaque harmonique indique le vibrato.

C’est ce travail que certains logiciels d’édition de sons effectuent. ("Audioculpt", "Spear" ou autre)

L'idée de formant peut se comprendre en analogie avec un résonateur. Ainsi, le formant se caractérise selon trois paramètres : la fréquence centrale la largeur de bande l'intensité Ce mode d’analyse et de synthèse est assez efficace pour la compréhension de la voix. Déplacement d'un formant. (Exemple sonore réalisé par synthèse). Alors que la fondamentale et les rapports harmoniques restent inchangés (les raies restent droites et parallèles), une zone d'énergie parcours le spectre. La hauteur tonale est stable. La hauteur spectracle est mobile

Extrait du CD "LES VOIX DU MONDE: UNE ANTHOLOGIE DES EXPRESSIONS VOCALES" ,CHANT DU MONDE, 1996. Le chant diphonique est une bonne illustration d'un modèle de résonance comme l'exemple précédent réalisé par synthèse, mais de manière plus complexe. Nous sommes ici face à une technique de chant qui tout en se maintenant sur une fondamentale unique fait varier le placement d'un des formants de la voix, révélant ainsi une mélodie secondaire qui se fait entendre comme un jeu sur les harmoniques. Le sonagramme nous montre clairement deux formants (le 2 et 3), centrés dans des zones autres que celle de la fondamentale (autour du formant 1). Le formant du centre (le 2) est extrêmement mobile et constitue la "mélodie".

Enveloppe spectrale : il s’agit de la « courbe » obtenue en joignant les niveaux d'intensité de chaque partiel à un instant donné. Cette enveloppe spectrale est capitale dans la reconnaissance du son. Elle permet de mettre évidence cette double réalité qui se développe dans l'idée même de hauteur.

• Hauteur tonale : hauteur de la fondamentale.
  
• Hauteur spectrale : hauteur de fréquence la plus intense au sein d'un son. (le centre d’un formant, par exemple)

Dans cette technique on modélise des objets et des modes d'excitation.
On définit tout d'bord les caractéristiques physiques des objets : ceux que l'on veut faire sonner ainsi que ceux avec lesquels on construit l'excitation. On travaille donc sur des paramètres comme la taille, la forme, la densité, la tension etc, mais aussi sur la distance et la vitesse de déplacement.

Synthèse obtenue à partir d'un modèle de corde.Simulation d'un jeu au plectre sur des cordes de longueurs variables, calculées selon les principes de division pythagoricienne. (Programme de synthèse : Modalys, IRCAM)

Une plaque est excitée par un un objet composé de deux masses et un ressort. La plus ou moins grande raideur du ressort produit un effet de roulement et de rebond.   (Programme de synthèse : Modalys, IRCAM)

IRCAM Audiosclupt

http://forumnet.ircam.fr/691.html

S P E A R :pour MacOS 9, MacOS X et Windows : Un logiciel qui permet l'analyse, la transformation et la synthèse. C'est une bonne alternative (gratuite) à Audiosculpt.

http://www.klingbeil.com/spear/

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Terminologie et vocabulaire

http://www.cvm.qc.ca/encephi/Syllabus/Mediacomm/Articles/vocabulairesonore.htm

http://www.inrp.fr/Acces/JIPSP/phymus/m_lexiq/ac_lxbc2.htm

http://www-rocq.inria.fr/qui/Philippe.Deschamp/divers/jcassard.html

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Jean-claude Risset

http://www.cnrs.fr/cw/fr/pres/compress/risset1.htm

Alvin Lucier

http://alucier.web.wesleyan.edu/

Karlheinz Stockhausen

http://www.stockhausen.org/

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Chant diphonique, Formants

http://e2phy.in2p3.fr/2004/resumes/hai.pdf

Sur le son instrumental

http://mediatheque.ircam.fr/sites/Instruments/instrum.html

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