Initiation aux techniques du son
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Ce site web se veux d'être une base de ressources liées à l'utilisation de l'outil informatique dans tous les domaines de la création et de la production musicales.
Avant de nous intéresser aux applications informatiques, il serait utile d’appréhender certains concepts et notions des techniques du son, ceci facilitera grandement l'utilisation des logiciels qui vous seront proposés dans les pages « Composition MAO » et « Musique et informatique ».
La lecture de cette page est donc vivement conseillée, mais non obligatoire pour profiter des articles et des tutoriaux de ce site. Vous pouvez d'ailleurs y revenir chaque fois que vous avez besoin de comprendre un paramètre ou l'objet d'un traitement sonore.
I-La nature du son:
Le son est produit par la vibration de l'air, les particules dans l'air s'entrechoquent suivant une amplitude et une fréquence particulière, produisant ainsi un son. Tout les instruments musicaux acoustiques sont basé sur cette particularité.
Fig.1: Représentation d'un son enregistré, vu avec un oscilloscope.
Les paramètres principaux du son:
1- Amplitude:
L'intensité perçue dépend (entre autres) de l'amplitude, on peut dire que celle-ci represente le volume ou la puissance d'un evenement sonore, à un moment donné: le son peut être fort ou doux. Dans l'air, l'amplitude correspond aux variations de pression de l'onde sonore.
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Fig.2 Représentation graphique de l'amplitude d'un son pur, en haut l'amplitude est plus petite qu'en bas. Le volume perçu est plus important en bas qu'en haut,
2-Hauteur et fréquences:
La fréquence d'un son est exprimée en (Hz), elle est directement liée à la hauteur d'un son perçu, mais n'en est qu'une des composantes. À une fréquence faible correspond un son grave, à une fréquence élevée un son aigu. Bien que les sons dans la nature vont de 0,000001 Hz à des centaines de milliers d'hertz, l'oreille humaine n'est sensible qu'aux fréquences comprises entre 20Hz et 20000 Hz; les appareils hi-fi sont calibrés pour fonctionner dans cette bande de fréquences. Sur un égaliseur graphique -qu'on trouve couramment sur le matériel hi-fi grand public- nous pouvons visualiser la bande de fréquences d'un son:
Fig.3 Ici nous voyons que ce son contient en grande partie des fréquences graves et médiums.
3- Enveloppe ADSR:
L'enveloppe ADSR d'un son représente le comportement de son amplitude dans le temps. Les lettres ADSR sont l'abréviation des paramètres: Attaque, Decay, Sustain et Release.
Attaque: exprimé en millisecondes, c'est le temps que met un son pour atteindre son niveau maximal.
Decay: le son peut atteindre une amplitude maximale puis décliner un peu pour enfin se maintenir, le decay est ce petit déclin qui indique le temps qu'il faut au son pour entrer en phase de maintien.
Sustain: le maintien du son, il décrit le niveau sonore conservé tant que la touche est maintenue enfoncée.
Release: ce paramètre indique la rapidité avec laquelle le son diminue pour s'éteindre complètement après le relâchement de la touche.
Fig.4 Représentation graphique de enveloppe ADSR d'un son
Fig.5 Représentation de l'évolution d'un son dans le temps.
4- Position dans l'espace: Panoramique
Dans la nature, la plupart des phénomènes sonores sont localisables dans un espace 3d. Cette localisation dans l'espace peut être reproduite artificiellement sur un système audio stéréo grâce aux potentiomètres « Pan pot » (potentiomètres panoramiques) pour les localisations Gauche-Droite.
Les systèmes « surround » quant à eux, prennent en compte la profondeur avant-arrière, pour des localisations 3D beaucoup plus précises.
5- Courbes de fréquences:
Les sons dans la nature sont dans la très grande majorité des cas composés d’entremêlement de plusieurs fréquences qui peuvent aller de quelques Hz à des centaines de milliers de Hz, En visualisant la courbe de fréquence d'une voix masculine prononçant le mot « Bonjour » par exemple, nous voyons que cette courbe commence à 80Hz, qu'elle a une grande énergie entre 300 et 800 Hz, elle diminue entre 800 et 1500 hz pour devenir plus puissante entre 2000 et 3000...etc
La courbe de fréquence nous renseigne sur la hauteur et le timbre d'un son. Par ailleurs,une bonne compréhension de cette courbe permet de régler pas mal de problèmes à l'enregistrement ou au mixage,,,
Une voix grave aura une courbes de fréquences riche dans le bas et bas médium du spectre, une voix aigûe aura une courbe riche dans le haut médium du spectre,
L'utilisation d'un analyseur FFT nous permet de visualiser la répartition du son et son amplitude dans les différentes bandes de fréquences,
Fig.6 Schéma d'une analyse FFT
6- Les filtres Eq:
Les filtres Eq ou égaliseurs sont des potentiomètres qu'on trouve sur la plupart des tables de mixages et chaines hifi grand public actuels, Ils permettent de manipuler directement la courbe de fréquence d'un son, en augmentant des bandes de fréquences et en diminuant d'autres,
Dans la plus part des cas ces filtres permettent de choisir la fréquence sur laquelle nous allons travailler, le niveau d'augmentation ou de diminution de ces fréquences et la largeur de bande ou la précision avec laquelle on travaille.
Fig.7 Ici nous avons un filtre paramétrique à 4 bandes, autours de 112hz, 148hz, 3262hz et 4788hz.
Fig.8 Un exemple de filtre graphique Ici à 30 bandes.
LES EFFETS NATURELS:
a- Reverbe:
La réverbération ("réverb") est un lié à l'ambiance d'un lieu plus ou moins vaste, de la chambre à la cathédrale et qui donne une certaine présence à un son.
Cette réverbération est liée aux multiples réflexions que subit un son en rencontrant des obstacles sur sa trajectoire, Dans une petite pièce, cette réverbération sera très subtile voire inaudible, tandis que dans une grande église elle sera ample.
Alors que sur des sons mélodiques, un grand taux de réverbérations peu ne pas être gênant, sur des sons rythmiques, celle-ci peut être problématique, On peut apprécier un saxophone jouant dans une grande cathédrale, alors qu'une batterie nous donnerait à coup sûr des boutons... :-)
Il existe une multitudes d’appareils (hardware et software) qui permettent de recréer artificiellement la réverbération d'un lieu. Ces instruments permettent de choisir la grandeur du lieu; ainsi nous pouvons choisir une réverbération Room pour émuler les réflexion d'une petite chambre, ou encore une réverbération Hall ou Cathédrale pour des grandes salles.
Fig.8 Un exemple de reverbe hardware de T.C electronic
Fig.9 Un exemple de reverbe logicielle de chez T.C electronic
b- Delay ou Écho
Le delay et l'écho servent comme la reverbe à la spatialisation du son dans l'espace. D’ailleurs reverbe et delay sont à la base les mêmes phénomènes à savoir, des réflexions du son. La principale différence réside dans le fait que, le delay ou l’écho correspondent à une ou plusieurs réflexions précises et distinctes du son, tandis que la reverbe est le résultat du mélange d’une multitude de réflexions diverses (nous pouvons parler de milliers de réflexions) au point qu’on n’entend plus distinctement ces réflexions.
II – Les microphones:
Un microphone est un instrument qui permet de convertir des sons en variation éléctrique, Ils sont constitués d'une membranes qui capte la vibration de l'air et qui vibre à son tour et d'une bobine qui permet de transformer l'énergie acoustique en énérgie électrique (comme la dynamo du vélo) Les microphones les plus utilisés sont les dynamiques et les électrostatiques.
1- Microphones dynamiques:
Micros robustes destinés autant à la scène qu'au studio, mais très utilisés en scène, ils peuvent encaisser (la plupart du temps) de grandes pressions acoustiques, ne nécessitent pas d'être alimentés en tension, mais sont moins précis et moins sensibles que les électrostatiques (en général)
Fig.10 Le célèbre microphone SM58 de la société Shure, un micro dynamique très robuste et très polyvalent.
2- Microphones électrostatiques:
Microphones beaucoup plus sensible, leur sensibilité les rends moins intéressants sur scène à cause de l'amplification et aux problèmes qui lui sont liés (Larsen,,,) Beaucoup plus utilisés en studio, ils sont moins robustes que les dynamiques et nécessitent une alimentations propre (48 volts en général), Cette alimentation est appelée « Alimentation phantome », et est activé par un bouton qui lui est dédié sur les tables de mixage ou sur les pré-amplis.
Fig.11 Le Neumann U87, un micro électrostatique de prestige utilisé dans pratiquement tous les studios du monde.
III- Principales caractéristiques des microphones:
a- Directivité:
La directivité d'un microphone est définie par sa sensibilité dans l'espace par rapport à une source sonore, Ici ne seront cités que les microphone cardioïdes et les microphones omnidirectionnels.
1-Cardioïdes:
Ce sont des microphones directionnel, qui captent bien la source situé dans l'axe de la bobine selon un angle d’environ 20 degré, dés que la source sort de ce champs, il en résulte un manque de présence (manque de précision) qui peut être plus ou moins important,,, Ce genre de microphone est utilisé pour isoler une source sonore de son environnement..
Fig.12 La courbe de directivité d'un microphone cardioïde
2-Omnidirectionnels:
Ce sont des microphones qui captent les sont de façon plus ou moins uniforme dans toutes les directions, Ils sont utilisés quand on veut capter des ambiances..
Fig.13 La courbe de directivité d'un microphone omnidirectionnel, on remarque qu'en fonction des fréquences captés la courbe est différente,
D'autres types de directivités existent, à titre d'exemple voici un graphique illustrant les directivités les plus rencontrées:
Fig.14 Principales courbes de directivités
IV- Principales commandes du traitement du son:
1- Le Gain entrée/sortie:
Commandé la plupart du temps par un bouton rotatif sur la quasi totalité des enregistreurs, tables de mixage et autres périphériques audio, le gain est sans doute l'élément central de tout enregistrement audio, Une bonne compréhension de son fonctionnement est indispensable à la réalisation d'une prise de son de qualité.
Pour commencer, voyons le chemin que parcours le son avant d'arriver à nos hauts parleurs: Le son est capté par le microphone, la membrane de ce dernier entre en vibration, et grâce à un dispositif électronique ce son est converti en un signal électrique, C'est ce signal qui va entrer dans notre enregistreur (table de mixage, compresseur...)
Chaque enregistreur possède une porte d'entrée, plus cette porte est ouverte, plus la quantité de (son) à entrer sera conséquente, Le Gain d'entrée c'est le niveau d'ouverture de cette porte.
Fig.15 Réglage du gain d'entrée sur une console de mixage
Ce qui est important à savoir, c'est que si cette porte est trop ouverte on aura trop de (son) qui rentre ce qui provoquera des saturations, Et si la porte est trop fermée, il y aura trop peu de (son), ce qui provoquera du souffle (ici le souffle c'est le bruit de la machine, les parasites internes,,,,etc)
Durant un enregistrement, il faudra toujours veiller à ce que la quantité de (son) qui transite par les machines soit toujours optimale, Ceci est facilité par la présence d'instruments de mesures VU mètres, Peak mètre,,,qui permettent de visionner la quantité de signal présent.
Fig.16 VU mètre
Fig.17 Peak mètre
2- Monitoring (Volume d'écoute):
Que ce soit pendant la prise de son ou durant une séance de mixage, le volume d'écoute est un élément crucial, S'il est trop fort j'aurai tendance à diminuer mon gain d'entrée ce qui peut provoquer du souffle, S'il est trop bas, j'aurai tendance à augmenter le gain, ce qui peut dénaturer le rendu sonore, et provoquer des saturations.
Une écoute équilibrée nous donne un bon repère et protège nos petites oreille,,,Il est donc primordial de bien connaître ses hauts parleurs pour réaliser un mixage réussi...
3- Compression numèrique (wav, mp3,...)
La compression permet de diminuer la taille d'un fichier audio sans trop avoir de pertes dans la qualité sonore, par exemple la compression d'un fichier Wav 44,1 Khz en Mp3,,,La compression est surtout utilisée pour le web, et elle occasionne une détérioration du signal plus ou moins importante selon la nature du signal et le taux de compression utilisé.
4- Compresseur: La Compression dynamique:
Le compresseur est un instrument qui permet de lisser les différences de niveaux d'un signal audio, ceci améliore le confort d'écoute et facilite le mixage et le mélange de plusieurs sources audios. La compression dynamique se fait en générale à la prise de son, au moment du mixage et du mastering et durant la diffusion.
Fig.3 Compresseur Avalon Vt-747.
Commandes principales d'un compresseur:
Threshold: exprimé en Db (décibel unité de mesure de l'intensité sonore), il represente le seuil à partir duquel le compresseur entre en action, Si le niveau sonore n'atteint pas ce seuil, le compresseur reste inactif,
Ratio: ou Taux de compression, il est exprimé sous forme d'un rapport (2:1 par exemple) qui signifie que chaque fois que le son dépasse le seuil de 2 db, le compresseur ne laissera passer que 1 db,
Attack: exprimé en millisecondes, c'est le temps que met le compresseur à entrer en action,
Release: c'est le temps de relachement du compresseur,
Make-up Gain: il permet d'augmenter ou de diminuer le niveau du signal compressé,
Pour accéder à un article plus détaillé sur l'utilisation du compresseur, cliquez ICI.
Fig.4 Représentation graphique d'une courbe de compression.
5- Le Limiteur:
Il a le même fonctionnement et les même commandes que le compresseur, mais il permet de ne jamais dépasser un certain seuil, Si le seuil est 0 db, tout niveau supérieur à ce seuil sera ramené à 0db.
Le limiteur est entre autres indispensable pour la diffusion radio/Tv, son utilisation permet de limiter le niveau du signal arrivant vers l'antenne et d'ainsi la protéger de toutes détérioration liée à une surcharge en tension.
Commandes principales d'un égaliseur:
L'égaliseur graphique:
INPUT (Entrée) : niveau d’entrée du signal, Un niveau trop bas mettra en évidence le souffle produit par les différents composants (électroniques, mécaniques et électriques) de la machine, tandis qu'un niveau trop élevé produira des saturations et une déformation du spectre de fréquences du signal.
LOW CUT (coupe bas): appelé aussi « filtre passe-haut », supprime généralement les fréquences situées en dessous d'une certaine valeur. Ce filtre est présent sur la plupart des micros électrostatiques, tables de mixage et pré-amplis professionnels. Il sert principalement à nettoyer un signal des fréquences parasites du bas registre. Par exemple sur une guitare classique, un filtre coupe bas avec une fréquence de coupure de 80 Hz, supprimera ou atténuera drastiquement ces bruits parasites dûs au contact de la paume du guitariste sur la table de résonance. En reportage ce même filtre atténuera le bruit du vent.
HIGH CUT (coupe haut): appelé aussi « filtre passe-bas » supprime généralement les fréquences situées en dessous d'une certaine valeur. Par exemple pour l'enregistrement d'une grosse caisse, ou d'une basse (pour autant que le résultat recherché et une basse bien ronde et sans « Slap »)on peut couper toute les fréquences au dessus de 12 Khz, Le grand intérêt de l'utilisation de ces deux filtres précédents est de se retrouver au mixage avec un matériel sonore propre et facile à manipuler.
RANGE: Ce paramètre agit sur l'efficacité et la puissance du filtre.
BYPASS: Permet d'annuler momentanément l'action du filtre et ainsi de comparer rapidement les particularités et différences entre le signal traité et le signal sans traitements
OUTPUT (Sortie): Correspond au niveau général du signal audio aprés traitement. À ne pas confondre avec Input, qui lui correspond à une augmentation du son non traité.
L'égaliseur paramètrique:
INPUT (Entrée) : niveau d’entrée du signal, Un niveau trop bas mettra en évidence le souffle produit par les différents composants (électroniques, mécaniques et électriques) de la machine, tandis qu'un niveau trop élevé produira des saturations et une déformation du spectre de fréquences du signal.
LOW CUT (coupe bas): appelé aussi « filtre passe-haut », supprime généralement les fréquences situées en dessous d'une certaine valeur. Ce filtre est présent sur la plupart des micros électrostatiques, tables de mixage et pré-amplis professionnels. Il sert principalement à nettoyer un signal des fréquences parasites du bas registre. Par exemple sur une guitare classique, un filtre coupe bas avec une fréquence de coupure de 80 Hz, supprimera ou atténuera drastiquement ces bruits parasites dûs au contact de la paume du guitariste sur la table de résonance. En reportage ce même filtre atténuera le bruit du vent.
HIGH CUT (coupe haut): appelé aussi « filtre passe-bas » supprime généralement les fréquences situées en dessous d'une certaine valeur. Par exemple pour l'enregistrement d'une grosse caisse, ou d'une basse (pour autant que le résultat recherché et une basse bien ronde et sans « Slap »)on peut couper toute les fréquences au dessus de 12 Khz, Le grand intérêt de l'utilisation de ces deux filtres précédents est de se retrouver au mixage avec un matériel sonore propre et facile à manipuler.
FREQUENCY: La fréquence de coupure du filtre, c'est précisément sur cette fréquence que le filtre aura l'action la plus efficace, plus on s'éloignera de celle-ci (vers le bas ou vers le haut) plus le filtre perdra de son efficacité.
Q:: Cette petite lettre correspond à la largeur de la bande du filtre, plus cette largeur sera étroite plus précise sera l'action du filtre. Si on veut retirer une fréquence précise de l'enregistrement (par exemple un bip de 1000Hz) on veillera à régler la fréquence de coupure sur 1000Hz, et on choisira un Q le plus petit possible, comme ça on est sûr de ne pas dénaturer le signal.
BYPASS: Permet d'annuler momentanément l'action du filtre et ainsi de comparer rapidement les particularités et différences entre le signal traité et le signal sans traitements
OUTPUT (Sortie): Correspond au niveau général du signal audio aprés traitement. À ne pas confondre avec Input, qui lui correspond à une augmentation du son non traité.