Dire que les oscillateurs ont changé la production musicale n'est pas exagéré. Depuis la naissance de la synthèse sonore au début du 20e siècle, les oscillateurs sont au cœur de la plupart des instruments de musique électroniques, définissant la manière dont la plupart de ces instruments génèrent du son.

Les oscillateurs génèrent les signaux qui créent les mélodies, les harmonies et les textures. Pour un producteur, comprendre leur fonctionnement signifie être capable de créer des sons uniques, de tirer le meilleur parti de ses synthétiseurs et plugins, et de maîtriser la "magie" qui se produit dans les instruments de musique électroniques.

Aujourd'hui, nous allons parler de tout ce qui concerne les oscillateurs : ce qu'ils sont, leur rôle dans la production musicale et la façon dont vous pouvez les utiliser pour façonner votre palette sonore.

Que fait un oscillateur ?

En résumé, les oscillateurs électroniques produisent des sons en passant rapidement d'un état à l'autre. Pour ce faire, ils génèrent une forme d'onde qui est mise en boucle à un rythme extrêmement élevé pour créer une hauteur spécifique. Tout comme la corde vibrante d'une guitare acoustique, les circuits électroniques produisent une forme d'onde qui peut être amplifiée pour créer un son.

La sortie d'un oscillateur présente trois caractéristiques principales : la fréquence, qui détermine la hauteur, l'amplitude, qui affecte le volume, et la forme d'onde, qui influence le ton.

La fréquence, mesurée en Hertz (Hz), correspond à la vitesse de déplacement d'une onde sonore. Lorsque la fréquence est élevée, le son est aigu, et lorsqu'elle est basse, le son est plus grave.

L'amplitude définit le volume d'un son. Avec un "vrai" instrument, si vous jouez plus fort, le son est plus fort car l'amplitude est plus grande. Dans la musique électronique, les sons plus forts résultent de niveaux de tension plus élevés.

Enfin, la forme d'onde influe sur la qualité ou le timbre du son. Différentes formes d'ondes sonores créent différents sons. En fonction des formes d'ondes qu'ils créent, nous pouvons diviser les oscillateurs en deux types : les oscillateurs harmoniques (également appelés oscillateurs linéaires) et les oscillateurs relaxants.

Un oscillateur harmonique crée des ondes douces et régulières, comme une balançoire qui se déplace d'avant en arrière. Il fonctionne en déplaçant l'énergie entre deux parties, comme les inductances et les condensateurs dans un oscillateur LC, ou les cristaux de quartz dans un oscillateur à cristaux. Imaginez un pendule qui continue d'osciller parce qu'il partage continuellement son énergie entre deux points.

Les types courants d'oscillateurs harmoniques sont les oscillateurs LC, les oscillateurs RC et les oscillateurs à quartz. On les trouve notamment dans les émetteurs radio, les signaux d'horloge et les dispositifs incroyablement précis tels que les horloges atomiques. Les ondes qu'ils produisent sont très propres et stables.

En revanche, les oscillateurs de relaxation créent des ondes en chargeant et en déchargeant des éléments de stockage d'énergie tels que des condensateurs. Au lieu de produire des ondes douces, ils génèrent des formes d'ondes plus nettes, comme des ondes carrées, des ondes en dents de scie ou des ondes triangulaires. C'est comme un interrupteur qui s'allume et s'éteint rapidement, créant des changements rapides entre les états haut et bas.

On trouve des oscillateurs de relaxation dans des dispositifs tels que les oscillateurs RC, les oscillateurs à décalage de phase et les oscillateurs contrôlés par tension utilisés dans les synthétiseurs.

Analysons maintenant chaque type de forme d'onde.

Onde sinusoïdale

L'onde sinusoïdale est la plus simple de toutes les formes d'onde, avec une seule fréquence fondamentale sans aucune harmonique.

Sa sonorité douce et pure ne dégage pas la richesse et la complexité des autres formes d'onde, c'est pourquoi elle est souvent utilisée pour des sons doux et ronds tels que les flûtes, les orgues à tirettes et les fréquences sub-basses.

En raison de sa simplicité, l'onde sinusoïdale est généralement utilisée dans la synthèse additive et la synthèse par modulation de fréquence, en superposant plusieurs ondes sinusoïdales à différentes fréquences.

Onde en dents de scie

L'onde en dents de scie est l'une des formes d'onde les plus riches en harmoniques, toutes les harmoniques étant inversement proportionnelles à leur nombre.

Cela signifie qu'à mesure que la fréquence harmonique augmente, son amplitude diminue. Il en résulte un son brillant et légèrement dur, que l'on retrouve souvent dans les cuivres, les cordes ou les sons principaux importants.

Comme l'onde en dents de scie inclut toutes les harmoniques, elle possède un caractère naturellement riche qui convient parfaitement à la synthèse soustractive, où le filtrage permet d'ajuster davantage son timbre.

Onde carrée

Bien que similaire à l'onde en dents de scie en termes de force, l'onde carrée a une structure harmonique unique, avec seulement les harmoniques impaires en proportion inverse de leur nombre d'harmoniques.

Cela donne une signature sonore creuse distincte qui fonctionne bien avec les clarinettes, les instruments à anche, etc. Le contenu harmonique plus faible de l'onde carrée la rend moins brillante qu'une onde en dents de scie, mais suffisamment riche pour les sons de tête et de basse.

Onde triangulaire

Comme l'onde carrée, l'onde triangulaire ne contient que des harmoniques impaires, mais à des amplitudes beaucoup plus faibles.

La réduction harmonique suit une relation au carré : la troisième harmonique représente un neuvième de l'amplitude de la fondamentale, la cinquième un vingt-cinquième, et ainsi de suite.

Le résultat est un son doux et moelleux qui ressemble à une onde sinusoïdale, mais avec un bord subtil et bourdonnant.

Onde de pouls

L'onde pulsée est une variante de l'onde carrée dans laquelle le rapport entre les parties hautes et basses de l'onde peut être ajusté. Ce changement de symétrie modifie le contenu harmonique, en accentuant ou en supprimant des harmoniques spécifiques.

Une onde carrée parfaite a un rapport cyclique de 1:2 qui manque d'harmoniques paires, tandis qu'une onde pulsée de 1:3 supprime toutes les harmoniques qui sont des multiples de trois. Lorsqu'elle est combinée à la modulation de largeur d'impulsion (PWM), de sorte que le rapport cyclique se modifie dynamiquement au fil du temps, l'onde pulsée devient une excellente option pour créer des paysages sonores évolutifs.

Fonctionnement d'un synthétiseur

Comme vous l'avez peut-être déjà deviné, un synthétiseur est une combinaison de différents composants qui fonctionnent ensemble pour générer et façonner le son. Ces composants sont généralement les suivants : oscillateurs, filtres, générateurs d'enveloppe, amplificateurs contrôlés par tension (VCA), oscillateurs à basse fréquence (LFO) et mélangeurs.

Les principes qui définissent tous les synthétiseurs matériels sont basés sur la manipulation des signaux électroniques. Examinons tous les contrôleurs qui façonnent le son provenant d'un synthé.

Le rôle de l'oscillateur

Le point de départ de la création de sons avec un synthétiseur est le circuit de l'oscillateur électronique, dont nous avons parlé plus haut.

Un oscillateur électronique est un circuit qui produit un signal de sortie spécifique : une onde répétée entre deux tensions. La vitesse à laquelle ce cycle se produit (appelée fréquence d'oscillation) définit la hauteur du son, tandis que la forme de l'onde affecte son timbre.

Le concept des oscillateurs électroniques n'est pas sans rappeler celui des oscillateurs mécaniques. Un oscillateur mécanique est un système qui effectue des mouvements de va-et-vient répétés, faisant passer l'énergie de la forme cinétique à la forme potentielle. Le pendule d'une horloge, qui oscille sous l'effet de la gravité, en est un bon exemple.

Le filtre façonne le contenu harmonique

Une fois la forme d'onde créée, elle passe par un filtre qui supprime ou accentue certaines fréquences.

Un filtre possède un signal d'entrée, une sortie et plusieurs commandes permettant de définir la manière dont le son doit être traité.

Il existe plusieurs types de filtres, mais les plus courants sont les suivants :

• Un filtre passe-bas laisse passer les basses fréquences tout en atténuant les hautes fréquences.
• Un filtre passe-haut élimine les basses fréquences et laisse subsister les hautes fréquences.
• Un filtre passe-bande isole une gamme spécifique de fréquences, coupant à la fois les aigus et les graves en dehors de la gamme définie.

Les filtres ont également une fréquence de résonance, c'est-à-dire la fréquence à laquelle ils renforcent le signal au lieu de l'atténuer. Ce contrôle de la résonance améliore le point de coupure et ajoute du caractère au son.

Contrôle de l'amplitude avec le VCA et le générateur d'enveloppe

Un synthétiseur a besoin d'un moyen de contrôler le volume d'un son. C'est à cela que servent l'amplificateur contrôlé en tension (VCA) et le générateur d'enveloppe.

Le VCA est essentiellement un bouton de volume permettant de régler le niveau de la fréquence de sortie en fonction d'un signal de contrôle entrant.

Un générateur d'enveloppe modifie la façon dont un son évolue. Le type d'enveloppe le plus courant suit le modèle ADSR :

• Attaque: Temps nécessaire à un son pour passer du silence au volume maximum.
• Décroissance: Temps nécessaire pour que le volume passe de sa crête au niveau de maintien.
• Sustain: Le niveau auquel le son se maintient lorsqu'une touche est enfoncée.
• Release: Temps nécessaire pour que le son s'estompe après le relâchement de la touche.

En fait, lorsqu'une touche est enfoncée, le clavier envoie deux signaux de tension : l'un détermine la hauteur, tandis que l'autre est un signal de porte qui déclenche le générateur d'enveloppe. L'enveloppe contrôle alors le VCA, affectant l'expression dynamique du son.

Modulation

Les synthétiseurs sont souvent dotés d'options de modulation permettant d'ajouter du mouvement et des variations à un son, la plus populaire étant l'oscillateur basse fréquence (LFO).

Contrairement au circuit de l'oscillateur primaire, qui affecte la gamme audio des notes de musique audibles, un LFO oscille dans une gamme de fréquences beaucoup plus basse (généralement inférieure à 20 Hz).

Par conséquent, au lieu de produire des sons audibles, les LFO sont utilisés pour moduler d'autres paramètres, tels que la hauteur (vibrato), l'amplitude (trémolo) ou la fréquence de coupure du filtre (effet wah).

Une autre forme de modulation est la modulation de fréquence (synthèse FM), où un oscillateur (le modulateur) modifie la fréquence d'un autre oscillateur (le porteur), produisant ainsi des timbres plus articulés.

Synthèse numérique ou analogique

Bien que les synthétiseurs anciens utilisent des oscillateurs et des circuits analogiques, les synthétiseurs modernes peuvent souvent recréer le même effet numériquement.

Un circuit numérique représente le son sous forme de valeurs numériques, qui sont traitées par un algorithme avant d'être reconverties en signal analogique par le biais d'un convertisseur numérique-analogique (CNA).

Certains synthétiseurs combinent des composants analogiques et numériques et, malgré la popularité de la synthèse numérique, les synthétiseurs analogiques sont toujours très demandés en raison de la chaleur et des imperfections organiques des composants analogiques, comme les filtres à fréquence résonnante et les circuits oscillants.

La question de savoir si les plugins VST peuvent parfaitement recréer le son des synthétiseurs analogiques fait l'objet d'un débat permanent. En tant que musicien, j'ai rencontré de nombreux plugins phénoménaux qui sonnaient exactement comme les synthétiseurs originaux. En fait, ils se distinguaient à peine des synthétiseurs originaux. Cependant, jouer sur le matériel réel offre une expérience plus concrète, en particulier en concert.

Cela dit, les plugins VST ont tendance à coûter une fraction du matériel dont ils s'inspirent, et vous devriez donc en tenir compte, surtout si vous venez d'entrer dans le monde de la synthèse sonore.

Le trajet final du signal

En résumé, un synthétiseur soustractif standard suit ce chemin de signal :

1. L'oscillateur génère une forme d'onde d'amplitude constante et un signal de sortie.
2. Le filtre façonne le contenu harmonique en atténuant ou en augmentant les fréquences.
3. Le générateur d'enveloppe et le VCA contrôlent l'évolution du son dans le temps.
4. Une source de modulation, comme un LFO ou un oscillateur à décalage de phase, ajoute du mouvement au son.
5. Le signal final est envoyé à une table de mixage, à un émetteur radio ou à un équipement de fréquence audio.

Il va sans dire que de nombreux synthétiseurs peuvent faire bien plus que cela.

De nombreux synthétiseurs haut de gamme offrent davantage d'options de modulation, comme les boucles à verrouillage de phase, les oscillateurs à rétroaction, les oscillateurs à quartz, les options d'échantillonnage, ainsi que les oscillateurs à radiofréquence.

Utiliser la synthèse sonore pour créer un nouvel instrument

La synthèse sonore permet aux musiciens et aux producteurs de créer de nouveaux instruments à partir de zéro. Dans cette section, nous verrons comment utiliser la synthèse sonore pour créer un nouvel instrument, que vous utilisiez un vrai synthé ou un plugin.

La forme d'onde est au cœur du caractère de tout instrument électronique, et c'est par là que vous devez commencer pour créer votre nouveau son. Différentes formes d'onde produisent des qualités tonales uniques, affectant la luminosité, la chaleur ou la dureté d'un son.

En vous basant sur les propriétés de chaque forme d'onde, choisissez-en une en fonction du rôle que jouera votre instrument dans l'environnement sonore que vous construisez. Ensuite, utilisez les autres composants offerts par le synthétiseur, tels que les filtres, les générateurs d'enveloppe et les paramètres de modulation, pour façonner le son final.

Par exemple, essayez de créer un synthétiseur soustractif simple. En ajustant les paramètres du filtre et de l'enveloppe, qui contrôlent l'attaque, la décroissance, le maintien et le relâchement du son, vous pouvez transformer un son de pad long et soutenu en un son de pincement court et percussif.

Imaginez que vous partiez d'un préréglage d'accordéon de base dans un synthétiseur. Lorsque vous désactivez les oscillateurs supplémentaires, les oscillateurs basse fréquence (LFO) et le vibrato, le son est grandement simplifié. En éclaircissant le filtre et en raccourcissant les réglages de l'enveloppe de l'amplificateur, vous pouvez transformer le pad en un son de coup de poignard tranchant.

Même une forme d'onde carrée, qui est souvent utilisée pour créer des sons brillants et audacieux, peut devenir quelque chose de totalement différent. Avec quelques ajustements au niveau de la coupure du filtre et un réglage d'enveloppe plus long, une onde carrée peut servir de base à un pad ambiant doux.

Pour créer des sons uniques, vous devez comprendre parfaitement les caractéristiques des formes d'onde de base. En mélangeant différentes formes d'onde à différents volumes, vous pouvez créer des paysages sonores complexes et captivants.

Pistes

En ce qui concerne le rôle de l'instrument que vous créez, n'oubliez pas que les pistes doivent avoir des caractéristiques sonores qui les font ressortir lorsqu'elles sont mixées avec le reste de la piste.

Selon la forme d'onde et le traitement que vous choisissez, les sons de tête peuvent être perçants, moelleux, doux ou agressifs. En général, une onde carrée avec un filtre ouvert produit un son de synthétiseur classique et puissant, tandis qu'une onde triangulaire permet de créer un effet plus proche de la flûte.

Une piste en dents de scie peut vous aider à créer un son riche et plein qui s'adapte bien à la plupart des genres électroniques. En mélangeant des ondes sinusoïdales et carrées, vous pouvez donner de la rondeur aux pistes pincées, tout en ajoutant des éléments de bruit qui peuvent donner un caractère plus grinçant à votre son.

Lignes de basse

Dans les domaines de l'électronique et du hip-hop en particulier, les synthétiseurs sont utilisés pour générer des sons de basse uniques. Là encore, les possibilités sont infinies.

Pour des basses subtiles et profondes, la meilleure option est une simple onde sinusoïdale, car elle produit naturellement un son doux et grave. En revanche, si vous recherchez une basse acide, une onde en dents de scie ou carrée, combinée à une résonance et une modulation de filtre supplémentaires, crée ce son acide classique qui rappelle l'emblématique Roland TB-303.

Vous pouvez également créer un son de basse lourd en mélangeant des ondes en dents de scie et des ondes carrées, parfois soutenues par une onde sinusoïdale pour lui donner plus de profondeur. Les basses douces peuvent être créées à l'aide d'une forme d'onde triangulaire, qui a une qualité sonore plus naturelle et moins synthétique.

Tampons

Les pads sont le son d'arrière-plan qui donne à un morceau son ambiance et son rythme. Ils ont généralement des montées et des descentes lentes, donnant vie à un son stratifié qui fait avancer la piste.

Lorsque vous créez des pads, le type de forme d'onde que vous choisissez est important, mais la façon dont vous l'ajustez et la filtrez est ce qui fait vraiment la différence.

Les ondes carrées et pulsées peuvent sonner comme des instruments à vent ou des cordes, tandis que les ondes en dents de scie peuvent contribuer à créer un son plus enveloppant. Les ondes triangulaires ont une qualité douce et rêveuse, et les ondes sinusoïdales ajoutent une richesse profonde à la texture sonore.

L'utilisation de réglages plus longs pour le son et la réduction des hautes fréquences vous aident à créer l'ambiance d'un pad. Même les formes d'onde les plus brillantes peuvent être adoucies par un filtrage et une réverbération minutieux, ce qui les rend plus agréables à l'oreille.

Comment créer des sons de synthèse

La véritable magie s'opère lorsque vous mettez la main à la pâte et que vous commencez à expérimenter.

Que vous utilisiez un synthétiseur matériel ou un plugin VST, comprendre le fonctionnement des oscillateurs vous permettra de créer des sons qui n'existent que dans votre esprit.

Il ne s'agit pas de tourner des boutons au hasard en espérant que quelque chose d'intéressant se produise ; il s'agit de savoir ce qui se passe sous le capot et comment les différents types d'oscillateurs, de circuits et de formes d'onde interagissent pour façonner le son.

Par où commencer ? La réponse est simple : générer un signal oscillant qui produit des ondes sonores. Ce signal est la base de tout patch de synthé, et il se présente sous les différentes formes que nous avons évoquées.

L'utilisation d'un oscillateur contrôlé par tension (VCO) est un excellent moyen de s'exercer. Ces oscillateurs vous permettent de régler la fréquence de sortie à l'aide d'une tension de contrôle, ce qui vous donne un moyen pratique d'explorer la conception sonore.

Commencez par sélectionner une onde sinusoïdale, qui n'a pas d'harmoniques supplémentaires. Ensuite, passez à une onde carrée, qui introduit des harmoniques impaires, et essayez de modifier le rapport cyclique pour créer des ondes d'impulsion et voir comment les différents rapports affectent le son.

Il est maintenant temps d'explorer les oscillateurs à rétroaction et les oscillateurs à déphasage. Ces outils peuvent introduire des changements subtils ou extrêmes dans le son en renvoyant le signal de sortie dans le circuit de l'oscillateur. Vous pouvez utiliser cette technique pour créer des effets de vibrato doux ou des textures plus chaotiques.

Un autre aspect important à comprendre est la manière dont les circuits d'oscillation fonctionnent dans les différents modèles de synthétiseurs. Certains synthétiseurs utilisent des oscillateurs LC, qui reposent sur des inductances et des condensateurs pour générer des oscillations, tandis que d'autres utilisent des oscillateurs à cristaux, qui fournissent des fréquences ultra-stables à l'aide de cristaux de quartz.

On les trouve couramment dans les synthétiseurs numériques, les oscillateurs à fréquence fixe et les oscillateurs à radiofréquence pour les émetteurs et les récepteurs radio. La stabilité d'un oscillateur définit le degré de stabilité de la hauteur du son.

Une fois que vous maîtrisez les bases, vous pouvez expérimenter les boucles à verrouillage de phase (PLL) et les oscillateurs de relaxation. Les PLL permettent un meilleur contrôle de la fréquence en se verrouillant sur une fréquence d'entrée, ce qui les rend utiles pour synchroniser les oscillateurs dans les configurations modulaires.

Les oscillateurs de relaxation, quant à eux, créent des formes d'ondes non sinusoïdales en chargeant et déchargeant rapidement des condensateurs, ce qui est la meilleure option pour créer des sons percussifs.

En fin de compte, la qualité de votre programmation de synthétiseur sera définie par votre capacité à façonner la sortie de votre oscillateur avec des filtres et de la modulation.

Essayez d'acheminer votre signal oscillant à travers un filtre passe-bas pour atténuer les harmoniques dures, ou utilisez un filtre passe-haut pour éclaircir un effet sonore à forte teneur en basses. Modulez la coupure du filtre à l'aide d'un LFO (oscillateur basse fréquence) pour obtenir un effet d'oscillation, ou utilisez un générateur d'enveloppe pour créer des vagues et des plucks dynamiques.

Pour approfondir le comportement de l'oscillateur, apprenez-en plus sur la rétroaction positive et les boucles de rétroaction dans votre synthé. Par exemple, l'augmentation de la rétroaction dans un circuit de délai peut transformer un son simple en une texture évolutive. L'utilisation d'une augmentation de la fréquence de résonance peut également mettre l'accent sur des harmoniques spécifiques, créant ainsi un son de synthétiseur grinçant qui pourrait bien fonctionner avec des leads.

Enfin, lorsque vous travaillez avec des synthétiseurs numériques, vous pouvez rencontrer des termes tels que fréquence d'horloge, signal d'horloge et impulsions d'horloge. Ces termes font référence à la synchronisation d'un oscillateur au sein d'un circuit électronique, qui aide le synthétiseur à rester synchronisé avec d'autres éléments.

S'entraîner à créer des sons

L'une des meilleures façons de s'entraîner à créer des sons de synthétiseur est de recréer des instruments familiers en utilisant uniquement des formes d'onde de base. Commencez par une simple onde sinusoïdale et essayez de la transformer en un son de flûte à l'aide d'une enveloppe et d'un peu de vibrato. Ensuite, prenez une onde en dents de scie et créez un son de synthé semblable à celui du laiton en ajoutant une enveloppe de filtre et un peu de désaccordage.

De nombreux synthétiseurs disposent de visualiseurs de formes d'ondes de sortie intégrés, qui vous permettent de voir comment les formes d'ondes changent lorsque vous modifiez les paramètres. Regarder comment une onde carrée se transforme en une onde en dents de scie avec un peu de filtrage peut faire toute la différence dans votre compréhension de la synthèse.

En résumé, la maîtrise de la conception de sons de synthétiseurs consiste à s'entraîner en utilisant l'instrument spécifique dont on dispose.

Ne perdez pas votre temps et votre argent en achetant des synthés coûteux que vous pouvez moduler à l'infini, mais investissez plutôt du temps et de l'énergie dans l'apprentissage de tous les aspects du synthé que vous avez chez vous ou dans votre logiciel d'enregistrement. Prenez le temps de jouer avec différents circuits d'oscillateurs dans votre synthé et voyez comment ils influencent le son. Testez l'effet des condensateurs variables sur la réponse en fréquence et essayez de repousser les limites des capacités de votre synthé.

Peu importe que vous travailliez avec du matériel analogique ou des plugins numériques ; le secret est d'explorer, d'ajuster et d'expérimenter jusqu'à ce que vous trouviez les sons qui conviennent parfaitement à votre morceau.

Réflexions finales

J'espère que ce guide vous aidera à tirer le meilleur parti de votre synthétiseur !

N'oubliez pas que si tous les synthétiseurs ont des caractéristiques communes, chacun a sa propre signature sonore, ce qui signifie que les mêmes sons manipulés par différents synthétiseurs créeront des paysages sonores différents.

Prenez le temps de comprendre non seulement comment chaque outil affecte les sons, mais aussi comment les différentes formes d'onde et les effets se fondent les uns dans les autres. Pour créer des textures sonores complexes, vous devez savoir comment superposer les sons de manière cohérente afin de créer une expérience auditive immersive.

Enfin, profitez des innombrables tutoriels que vous pouvez trouver en ligne. Quel que soit le synthé que vous décidez d'utiliser, je suis certain que vous trouverez une pléthore de commentaires et de vidéos qui vous expliqueront comment tirer le meilleur parti de votre instrument.

Bonne chance et restez créatifs !