Qu'est-ce qu'un synthétiseur et comment fonctionne-t-il ?

Un synthétiseur est un instrument de musique électronique qui permet de traiter et de manipuler des formes d'ondes générées par des oscillateurs.

L'histoire des synthétiseurs remonte à la fin du 19e et au début du 20e siècle, durant lesquels les premiers instruments de type synthétiseur ont été mis au point. Parmi eux figurent le Dynamophone de Thaddeus Cahill et le Theremin, nommé d'après son inventeur russe Leon Theremin. Ces deux instruments ont eu une grande influence sur le développement des synthétiseurs, mais ils étaient trop complexes pour connaître un succès commercial.

Il a fallu quelques années de plus pour mettre au point le premier instrument électronique populaire, l'orgue Hammond, sorti en 1935. Il est considéré comme un produit monumental sur le marché des instruments électroniques. Pourtant, le terme "synthétiseur" n'a été inventé qu'en 1956 pour décrire le synthétiseur RCA Mark I développé par Harry F. Olson et Herbert Belar. Alors que l'orgue Hammond était relativement compact, les synthétiseurs sonores RCA Mark I et RCA Mark II étaient massifs et coûteux, ce qui limitait l'accessibilité des instruments de type synthétiseur pour le commun des mortels.

L'invention cruciale qui a suivi, le synthétiseur modulaire Moog, est apparue sur le marché en 1964 et a ouvert la voie aux synthétiseurs modernes. Son concepteur, Robert Moog, a trouvé un moyen de contrôler la tonalité par la tension des ondes et de les manipuler à l'aide d'autres composants, notamment des enveloppes, des filtres et des séquenceurs.

Les années 1970 ont vu la naissance du Minimoog, un petit synthétiseur abordable, et d'autres synthétiseurs beaucoup plus compacts, tels que l'ARP 2600. C'est à cette époque que ces instruments ont commencé à attirer l'attention de nombreux·ses artistes, en particulier aux États-Unis et au Royaume-Uni. De plus en plus de musicien·ne·s ont commencé à les intégrer dans leur processus de production, faisant des synthétiseurs un élément essentiel de la musique moderne.

Les années 1980 ont marqué le passage de l'analogique au numérique, l'introduction des technologies numériques et de nouveaux moyens de synchroniser les instruments de musique électronique, communément appelés MIDI. Cette transition a apporté une foule de nouvelles possibilités, qui ont conduit à la sortie du Yamaha DX7, le premier synthétiseur numérique à modulation de fréquence (FM) à connaître un succès commercial. Les synthétiseurs numériques sont restés privilégiés jusque dans les années 2000, période au cours de laquelle les synthétiseurs analogiques ont connu un regain de popularité.

Aujourd'hui, la plupart des synthétiseurs existent en version logicielle, tandis que de nombreux sons traditionnels ont été intégrés dans des VST. Mais en quoi les synthétiseurs analogiques diffèrent-ils des synthétiseurs numériques et quelle est la différence entre les synthétiseurs matériels et les synthétiseurs logiciels ?

Les synthétiseurs sont classés en deux catégories : les synthétiseurs analogiques et les synthétiseurs numériques. Les synthétiseurs analogiques utilisent des circuits et des signaux analogiques pour générer et manipuler le son. En revanche, les synthétiseurs numériques utilisent le traitement numérique du signal (DSP) pour obtenir des résultats similaires. Certains sont toutefois décrits comme hybrides. Ces trois synthétiseurs entrent dans la catégorie des synthétiseurs matériels.

Les synthétiseurs analogiques peuvent être monophoniques (capables de jouer une seule note à la fois) ou polyphoniques (capables de jouer plusieurs notes simultanément). Ils sont généralement associés à un son plus chaud et permettent des modifications faciles. Comme ils précèdent les synthétiseurs numériques, ils ne sont pas toujours compatibles avec le MIDI et d'autres technologies modernes.

Les synthétiseurs numériques sont généralement polyphoniques et offrent davantage d'options pour créer des sons d'une manière qui n'est pas possible avec les synthétiseurs analogiques. Ils permettent différentes formes de synthétisation, notamment l'échantillonnage, la synthèse FM ou la synthèse additive. Enfin, ils sont capables de mémoriser des préréglages et sont généralement plus abordables.

Si les synthétiseurs restent populaires, l'introduction des stations de travail audio numériques (DAW) et de la technologie musicale digitale a permis le développement des synthétiseurs logiciels et des plugins d'instruments VST. Les premiers sont des versions numériques du matériel d'origine, tandis que les seconds permettent de générer des sons qui ressemblent à des sons de synthétiseur et contiennent généralement divers échantillons "traditionnels".

Les synthétiseurs permettent aux producteur·rice·s de musique de générer et de manipuler une large gamme de sons, y compris des bruits et des textures. Ils sont généralement connectés à un clavier (intégré) et contiennent plusieurs commandes permettant la synthèse audio.

Au cœur de la plupart des synthés se trouve l'oscillateur, un outil capable de générer des sons bruts sous forme d'ondes sonores (dents de scie, carrées, sinusoïdales et triangulaires) et de bruit. Les synthés possèdent généralement plusieurs oscillateurs, permettant de combiner et de superposer les sons, ainsi qu'un LFO (oscillateur à basse fréquence). Un oscillateur peut manipuler un son de différentes manières et le rendre plus rythmique, entre autres. Certains synthétiseurs, cependant, utilisent des échantillons sonores comme sons bruts qui peuvent être traités et manipulés ultérieurement. La tonalité du son brut est modifiée par la tension de la fréquence, des niveaux plus élevés équivalant à une tonalité plus élevée et vice versa. La durée et le volume d'un son sont contrôlés par un amplificateur, qui est connecté à ce que l'on appelle une enveloppe.

Les enveloppes contiennent quatre fonctions qui déterminent l'attaque, la décroissance, le maintien et le relâchement d'une note. L'attaque contrôle le temps nécessaire pour qu'un son atteigne son volume total. Le maintien détermine le niveau sonore pendant la durée d'appui sur la touche, tandis que le déclin détermine le temps nécessaire pour que le son atteigne le niveau sonore défini par le maintien. Le relâchement définit la durée du fondu, qui peut être long et doux ou court et net. Ces quatre paramètres permettent aux designers sonores et aux producteur·rice·s de maîtriser parfaitement un son.

Les filtres, tels que les filtres passe-haut et passe-bas, permettent de modifier les sons en éliminant certaines fréquences, par exemple, pour donner l'effet d'un son sous l'eau. Les arpégiateurs créent des séquences répétitives de notes individuelles et permettent de concevoir des motifs mélodiques uniques et immersifs. Les producteur·rice·s peuvent déterminer la durée, la vitesse, la plage d'octaves et l'ordre des notes, entre autres.

De nombreux synthétiseurs virtuels, tels que le célèbre VST Omnisphere de Spectrasonics, permettent d'autres manipulations grâce à des effets intégrés, tels que la distorsion, les réverbérations ou les delay. Ils sont également dotés de nombreuses autres fonctions, ce qui ouvre la voie à une expérimentation sans limites.

La synthèse additive nécessite que les designers sonores partent de zéro. Le processus commence par la génération de sons à l'aide d'oscillateurs qui sont ensuite combinés, superposés et modulés par des enveloppes et des filtres. Certains synthétiseurs permettent une modulation précise en offrant un contrôle sur chaque onde. D'autres, en revanche, s'articulent autour de la modulation de groupes d'ondes sonores.

La synthèse soustractive consiste à filtrer les parties et les fréquences du son. Divers outils et paramètres, dont les enveloppes et les LFO, permettent une modulation plus poussée. De cette manière, les sons peuvent être façonnés selon les préférences de chacun·e. La synthèse soustractive est appréciée pour sa sonorité distincte, souvent plus chaude, et parce qu'elle consomme moins de ressources.

Comme son nom l'indique, la synthèse à base d'échantillons s'articule autour de l'utilisation et de la modulation de sons préexistants. C'est une forme de synthèse passionnante, car n'importe quel son peut être utilisé et manipulé. De nombreux VST s'articulent autour de l'utilisation et de la modulation d'échantillons analogiques et numériques.

La FM est l'acronyme de modulation de fréquence, une forme complexe de synthèse qui consiste à générer des sons à l'aide de ce que l'on appelle des opérateurs. Les concepteurs sonores commencent par créer un signal de base qu'ils modulent ensuite avec des sons générés par d'autres opérateurs. Les sons résultants peuvent être modifiés par des filtres et des enveloppes, créant ainsi des sons complexes et multidimensionnels.

La synthèse granulaire permet aux artistes de décomposer les sons en grains minuscules. Elle ressemble à la synthèse basée sur les échantillons, utilisant des sons préexistants pour créer des textures, des paysages sonores ou des sons en constante évolution. Les particules peuvent être superposées et sont généralement modulées par des outils d'étirement du temps et de changement de hauteur.