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[Wong]

certaines qui permettent de la synthèse FM, donc du sampling.

Ouhla, non, attention. la synthèse FM n'est absolument pas du sampling. C'est bien de la synthèse, dans le sens "des composants électroniques qui vont générer (et non reproduire) du son". On va même parler de la Megadrive.

L'exemple le plus mythique quand on parle de synthèse FM, c'est le légendaire Yamaha DX7, qu'on entend d'une façon ou d'une autre sur à peu près 90% des tubes de la 2e moitié des années 80. C'est, par exemple, la mythique ligne de basse de Take My Breath Away (Kirbite ! Nola !), ou celle de Danger Zone (BIS !!).

Donc la synthèse FM, qu'est-ce que c'est ? On va parler opérateurs, porteurs, modulateurs et algorithmes.

1 - Les opérateurs
Un opérateur, c'est un oscillateur (qui génère une onde sinusoïdale à une fréquence donnée) + une enveloppe (la variation du volume sonore en fonction du temps). Pour ceux qui connaissent la synthèse soustractive analogique, c'est l'équivalent d'une chaîne VCO + ADSR + VCA. Donc, un opérateur génère un son, dont le volume varie dans le temps.

2 - Porteurs et modulateurs
Le cœur de la synthèse FM, c'est la modulation de fréquence. Comme son nom l'indique. Pratique. Quand la sortie sonore d'un opérateur est connecté à l'entrée d'un autre opérateur, on dit qu'il le module. Quand un opérateur module un autre opérateur, on l'appelle un... modulateur. Quand un opérateur, modulé ou non, se retrouve en bout de chaîne et est donc audible, on l'appelle un porteur.

Mais la modulation de fréquence, le machin à l'entrée d'un opérateur qui prend le son d'un autre opérateur, ça marche comment ?



Bam. Ouch. On va s'arrêter là, Jacques.
Ce qu'on peut retenir, c'est que le son produit par un modulateur va drastiquement altérer le son de l'opérateur qu'il module, en particulier en matière de timbre. En gros, il va déformer la sinusoïde pour la transformer en une onde plus complexe (avec plus ou moins d'harmoniques). En simplifiant au maximum, le ratio entre les fréquence des opérateurs influe principalement sur le timbre (la génération d'harmoniques), et le volume du modulateur influe sur l'intensité de cette modulation.

3 - Algorithmes
La façon dont les opérateurs sont agencés et ordonnés en chaînes de modulateurs et porteurs est appelée un algorithme.

Par exemple, voici les 32 algorithmes possibles avec les 6 opérateurs du Volca FM (copie directe du DX7) :


On constate que dans la plupart des algorithmes, un modulateur se module lui-même. Modulception. Souvent, c'est un moyen simple d'obtenir un bruit blanc.


Ok et dans l'ensemble on programme ça comment ?
Bah c'est là le gros problème. Le son final généré dépend directement de l'algorithme, des ratios de fréquence entre les opérateurs et leurs enveloppes, et la moindre déviation change drastiquement le son. Donc, la synthèse FM est notoirement difficile à programmer. C'est aussi pour ça que 99% des musiciens de l'époque utilisaient uniquement les presets devenus mythiques des synthés FM de l'époque.

Mais alors pourquoi c'était aussi populaire ?
Parce que pour l'époque (début des années 80), la synthèse FM permettait une simulation assez "réaliste" d'instruments réels, en tout cas largement plus réaliste que d'autres types de synthèse antérieurs. Elle brille notamment sur les instruments à cordes (guitares, basses, pianos etc.), les cloches etc. Mais permettait également de créer des sons totalement inédits.
Et pourquoi ne pas utiliser des samples tout simplement ? Eh beh, tout simplement aussi, parce que le coût de la mémoire à l'époque était totalement prohibitif, et qu'il était impensable de stocker des samples de dizaines d'instruments dans un synthé, même pro, même très cher pour l'époque, et qu'il était donc largement plus réaliste de ne stocker que les instructions (presets) pour la synthèse des sons que les sons eux-mêmes. Il faudra attendre une décennie supplémentaire pour que les premiers samplers, utilisables mais rudimentaires, commencent à devenir suffisamment abordables pour apparaître dans les studios.

Et la Megadrive dans tout ça ?
Eh bien la Megadrive dispose d'une puce FM développée par Yamaha, qui est une version simplifiée à 4 opérateurs (vs 6) de la puce du DX7. Donc avec des sons un peu moins complexes, un peu moins réalistes, avec largement moins d'algorithmes utilisables, mais totalement dingues pour une console de l'époque.

Et voilà pourquoi la Megadrive est largement supérieure à la SNES. C'est tout pour moi, merci d'être venus à mon TEDx.

[ɯɐʇ]

excellent résumé de la synthèse FM !

[Hebus San]

Ah putain, ça c'est un post!

[PeteMul]

Moi je dis, tout ça mérite un petit dossier sur le site.

[Wong]

Et si tu veux enchaîner sur le MIDI

Tiens, ça faisait quelque temps que ça me taraudait de répondre à ça aussi, donc pourquoi pas maintenant.

Le MIDI, c'est quoi ? Le sigle, déja, vaut dire Musical Instrument Digital Interface. C'est un protocole de communication créé en 1981, à la base pour les synthétiseurs. Pour comprendre ce qu'est le MIDI, il faut comprendre également d'où on vient.

Petit historique
A l'époque des premiers synthétiseurs analogiques (Moog, Buchla etc.), la communication entre le contrôleur (en gros, le clavier) et le synthétiseur se faisait également de façon totalement analogique, grâce à un protocole qu'on appelle communément CV/Gate. La note est contrôlée par un voltage de contrôle (CV). Plus le voltage est élevé, plus la note est aigüe (typiquement le standard logarithmique 1V/Octave). Le Gate est un signal binaire (ouvert/fermé), qui indique simplement qu'une touche est pressée.
Le CV/Gate est particulièrement indiqué dans le monde analogique car très simple à implémenter, et ne nécessitant aucun composant numérique. Mais, en ce début des années 80 où on commence à s'intéresser à la polyphonie, il y a plusieurs inconvénients inhérents à l'analogique pur. Le signal CV/Gate est purement monophonique (on ne peut contrôler qu'une note à la fois), et les oscillateurs analogiques ont tendance à se comporter comme des instruments à corde : en fonction de la température et au cours du temps, ils ont tendance à se désaccorder, donc plus on multiplie les oscillateurs, plus c'est compliqué de maintenir l'instrument juste.

Avec l'arrivée des premiers oscillateurs hybrides à la fin des années 70, de nouvelles possibilités s'ouvrent alors. La stabilité inhérente des contrôleurs numériques permet de multiplier les oscillateurs, filtres et générateurs d'enveloppe dans un instrument, ouvrant la voie à une révolution : la polyphonie.

Après quelques essais propriétaires entre la fin des années 70 et le début des années 80, le MIDI s'impose donc comme le seul et unique standard pour les synthétiseurs numériques et hybrides. Il est désormais possible d'effectuer une polyphonie quasiment illimitée, un seul contrôleur peut désormais piloter jusqu'à 16 instruments en même temps, il et possible de contrôler les paramètres de ces instruments en temps réel, etc.
Comme c'est un standard universel, pas de prise de tête. Quasiment tous les instruments électroniques des 30 dernières années implémentent le MIDI !

Mais le MIDI, en soi, n'est qu'un protocole de communication. En aucun cas on ne génère directement du son en MIDI. En vrai, on peut contrôler tout et n'importe quoi avec du MIDI, même de l'éclairage ou une mangeoire à lapins si on veut.

Il ne permet d'échanger que quelques types de messages. Les plus répandus sont :
- L'activation (et la désactivation) d'une note. Ce message comprend un canal, la note, la vélocité etc. C'est globalement un évènement qu'on provoque en appuyant (ou relâchant) une touche.
- Un CC (Control Change). Ceux quasi universels sont le Pitch Bend et la Modulation, mais chaque instrument a une liste de CC assignables sur le contrôleur. On peut par exemple contrôler un effet, un filtre, l'enveloppe etc. L'implémentation dépend directement du fabricant de l'instrument.
- D'autres types de messages comme les SysEx (System Exclusive Message), dont je ne parlerai pas car ils ne sont pas utiles à la compréhension de la suite.

Mais alors, c'est quoi le "son MIDI" ?
On a vu que le MIDI ne générait pas de son, et était en réalité conçu pour contrôler tous types d'instruments électroniques, d'un NTS-1 au gros modulaire analogique (via un module de conversion MIDI => CV/Gate). Donc, parler de "son MIDI" reviendrait à réduire le son d'une guitare à l'influx nerveux contrôlant les doigts de son joueur, non ?

Quand on parle de MIDI dans le contexte des jeux PC des années 90, on parle en réalité du General MIDI, une norme qui date de 1991. En se basant sur le très abstrait protocole de communication datant d'une décennie, le General MIDI vise à standardiser la génération sonore, en particulier pour les jeux. Pour cela, il ajoute quelques contraintes et impératifs :
- Une liste fixe de 128 instruments et 47 percussions doit être implémentée. Cela signifie que quelle que soit la technologie de la carte son, si je veux un son de trompette ou de guitare électrique, j'aurai un son de trompette ou de guitare électrique, et pas le doux bruit d'une truite molle qu'on bat avec une babouche ou pire, rien. En revanche, l'implémentation de ces sons est totalement libre (wavetables, synthèse FM etc.), ce qui explique les différences radicales de rendu entre deux cartes son différentes.
- Une standardisation du nombre minimum de voix et canaux appelables simultanément, ainsi que des CC utilisables et des paramètres ils contrôlent.

Par conséquent, le classique "son MIDI", c'est les 128 presets mélodiques et 47 presets rythmiques, implémentés par les fabricants de cartes son des années 90, tentant d'imiter tant bien que mal nombre d'instruments réels avec des moyens techniques très limités, afin d'être compatibles avec un standard contraignant mais garantissant pour le compositeur qu'une certaine approximation de son morceau soit écoutable sur tout appareil compatible. Et si ça sonne comme de la merde aujourd'hui, c'est parce que contrairement à l'époque des SoundBlaster 16 où la qualité des instruments simulés était un argument de vente, plus personne ne s'intéresse à ramener de la beauté dans ce protocole obsolète depuis 25 ans.

[averell]

Tu es à la fois passionnant et effrayant. Et un peu agaçant, mais par pure jalousie mesquine.

Merci BEAUCOUP pour ces pavés, j'en suis fan. Si tu me permets une critique, tu décris concrètement le protocole CV/Gate mais je ne retrouve pas une description du MIDI, comme s'il manquait un paragraphe dans ton texte ?


Quand je vois des passionnés comme toi, Titan ou Fiend, ça fait rudement plaisir de traîner encore ses guêtres ici, merci les gars.

[Wong]

<3

Bah en vrai le protocole MIDI en lui même, c'est moyen sexy. Un peu comme l'USB quoi. On aime que ça marche, on aime que le connecteur soit standardisé et que ça soit adopté par globalement tout le monde, mais mettre le nez dedans c'est pas le truc le plus fifou du monde. Après si tu veux que je te parle d'optoisolateurs, de bauds et de SysEx de DX7, on peut hein

[Tog]

En vrai, on peut contrôler tout et n'importe quoi avec du MIDI, même de l'éclairage ou une mangeoire à lapins si on veut.

Je branchais mon joystick sidewinder sur le port MIDI de ma carte son à cette époque

[Hebus San]

Quand je vois des passionnés comme toi, Titan ou Fiend, ça fait rudement plaisir de traîner encore ses guêtres ici, merci les gars.

C'est tellement, mais TELLEMENT, ça. Je partage totalement ton point de vue.

[Bazart]

Grâce a la puissance de Whosampled je découvre seulement aujourd'hui que le theme des pistes de plage de mario kart game boy advance est une reprise de ce thème :

à 0:08 :

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