La synthèse FM, c'est quoi ?

Vous avez lu notre guide d’achat de synthétiseurs de fond en comble, mais vous ne comprenez pas exactement ce qu’est la synthèse FM ? En bref, c’est une manière assez compliquée de créer des sons. Toutefois, cette réputation n’est pas tout à fait méritée. Dans ce blog, je vais vous expliquer le phénomène de synthèse FM, et comment vous pouvez en tirer avantage. Vous allez vite découvrir que ça vaut le coup d’y investir un peu de temps !

Contenu

Un peu d’histoire
La synthèse FM est-elle toujours utilisée ?
Pourquoi utiliser un logiciel FM ?
Existe-t-il du matériel de formation sur la synthèse FM ?
Avantages et exemples de la synthèse FM
Finalement, c’est quoi l’essence de la synthèse FM ?
Les possibilités de réglage de la synthèse FM

Un peu d’histoire

La synthèse FM (génération numérique de sons par Modulation de Fréquence) a été découverte plus ou moins par accident par John Chowning, au début des 70s, en expérimentant avec un synthé analogique de son université. Chowning remarque que les fréquences aiguës peuvent modifier le timbre de sa forme d’onde de base : c’est ainsi qu’est née la synthèse FM ! Le brevet a été par la suite racheté par Yamaha, qui l’a utilisé dans son synthétiseur DX7, un modèle qui changera le monde de la musique.

Synthétiseurs FM utilisables

Avant l’invention de la synthèse FM, c’est la synthèse analogique (soustractive) qui est à l’ordre du jour. Elle permet de créer de beaux sons, mais a néanmoins certaines limites. À l’époque, les premiers samplers constituent la seule alternative, mais ils ne sont pas exactement abordables… Grâce à la synthèse FM, le processus de créer des sons inédits devient accessible à tout le monde. Quelques années plus tard, quand les prix des samplers et des ROMplers commencent à tomber, la synthèse FM commence à perdre de sa popularité. Beaucoup plus tard, après l’arrivée des synthétiseurs logiciels (entre autres au format VST), les synthés FM reprennent du terrain. Et c’est à partir de là que les choses commencent vraiment à décoller.

La synthèse FM est-elle toujours utilisée ?

La plupart des claviers, workstations et synthétiseurs modernes ne sont pas basés sur la synthèse FM. Dans ce contexte, FM n’est pas exactement mainstream. La situation était bien différente dans les 80s, quand les claviers et synthés FM dominaient les ventes. Certes, aujourd’hui encore, divers synthétiseurs utilisent la synthèse FM, dont les workstations Yamaha Montage et, plus récemment, le Yamaha Reface DX. Cependant, la meilleure façon d’expérimenter la synthèse FM est avec un logiciel. Et le choix est gigantesque ! En effet, de nombreux synthés FM sont disponibles gratuitement en téléchargement au format VST. Ma préférence personnelle est Native Instruments FM8, de loin le meilleur synthé algorithmique que je connaisse. Non seulement parce qu’il offre de nombreuses possibilités sonores, mais aussi parce qu’il ne demande que très peu de puissance de calcul de votre processeur. FM8 n’est peut-être pas le VST le plus complet ou offrant la meilleure qualité sonore, mais sa capacité à utiliser des dizaines d’instances (suffisant pour créer une production musicale complète) sans surcharger le processeur est quelque chose que je vraiment apprécie. FM8 est inclus dans les célèbres packs Native Instruments Komplete et Komplete Ultimate.

Pourquoi utiliser un logiciel FM ?

La synthèse FM a la réputation d’être compliquée et difficile à appréhender, une conception qui n’est pas entièrement justifiée. La raison pour laquelle les compositeurs et producteurs des 80s préféraient travailler avec des sons d’usine est parce que le DX7 n’était pas exactement convivial : son interface limitée ne stimulait pas la créativité. C’est donc le DX7 qui est difficile à appréhender, et pas la synthèse FM elle-même.

En général, on pourrait dire que la synthèse FM n’est pas super compliquée, mais qu’elle offre un grand nombre de possibilités !

Ces possibilités quasi infinies peuvent constituer un problème si vous voulez produire un synthétiseur matériel, car vous êtes pratiquement contraint à remplir le panneau entier d’éléments de commande. Une opération coûteuse : chaque potentiomètre ou slider coûte de l’argent. C’est pourquoi le DX7 ne possède qu’un seul slider et de nombreux boutons membranes. Cette disposition des commandes, bien différente de celle des synthés analogiques populaires à l’époque, ne facilitait pas les choses. L’avantage d’un logiciel est que son interface peut être conçue de manière à offrir à l’utilisateur une expérience plus conviviale. L’écran de votre moniteur offre suffisamment d’espace pour toutes les commandes nécessaires, et fournit un aperçu que le DX7 ne pouvait pas offrir.

Existe-t-il du matériel de formation sur la synthèse FM ?

Certainement, et nombreux de ces articles sont écrits par des scientifiques pour leurs pairs. La synthèse FM se prête bien à une approche technique, avec des termes mathématiques qui sont du charabia pour le musicien moyen. C’est pourquoi mes blogs sont rédigés dans un langage plus accessible ! Toutes ces mathématiques abstraites ne vous servent à rien, le plus important c’est d’écouter et d’expérimenter. Si un jour vous rencontrez une fonction de Bessel sur Internet, évitez-la à tout prix. Vous n’avez vraiment pas besoin de savoir cela !

Avantages et exemples de la synthèse FM

#1 Un synthétiseur basé sur des samples embarque des sons dits statiques. Les sons FM, par contre, sont extrêmement musicaux et variables. Ils sont moins susceptibles de souffrir de « l’effet mitraillette », un phénomène qui se produit souvent chez les samples. Les différents sons d’une caisse claire samplée commencent à se ressembler lorsqu’ils sont joués en boucle. Aujourd’hui, les samples de type « round robin » offrent un son plus réaliste. Ce problème n’existe pas chez un synthétiseur FM bien conçu !

#2 Un autre avantage est que la synthèse FM permet de créer toute une avalanche de sons différents. À cet égard, la synthèse FM est infiniment plus complète que la synthèse analogique ou analogique-virtuelle. La FM excelle dans les situations où deux objets métalliques se touchent (pensez, par exemple, aux cloches, vibraphones et xylophones), mais c’est loin d’être son seul point fort. En effet, elle se prête tout aussi bien à la création de sons d’instruments à vent, de basses, de sons de percussions, de pianos Rhodes, d’orgues et d’autres instruments similaires. Bien entendu, la synthèse FM permet de réaliser une énorme palette de sons synthétiques purs. Qui plus est, les simulations d’instruments acoustiques ne représentent qu’un petit échantillon des possibilités de la synthèse FM !

#3 La synthèse FM permet donc de créer des sons aux timbres très riches et variés. Cela signifie en même temps que les sons FM peuvent être modifiés (de manière subtile ou plus importante) de façon différente par rapport aux autres méthodes de synthèse. Écoutons attentivement les 5 extraits audio suivants, chacun représentant un son basé sur un DX-EPiano caractéristique. Cet EPiano figure parmi les sons FM les plus connus de tous les temps : sa variante samplée (statique) peut être retrouvée dans quasiment tous les claviers, synthés et pianos numériques ! Dans les extraits audio ci-dessous, vous allez apercevoir des modifications subtiles ou importantes, chacune étant le résultat d’un ou deux petits changements de paramètres FM. Découvrez par vous-même la polyvalence de la synthèse FM !

Exemple audio 1 : 5 sons EP

Finalement, c’est quoi l’essence de la synthèse FM ?

La proposition suivante est essentielle, donc notez-la, imprimez-la et ne l’oubliez jamais :

La synthèse FM n’est rien d’autre que du « vibrato rapide ».

Comme une image est plus parlante qu’un millier de mots, je vais essayer de vous dire quelque chose sur la théorie de la synthèse FM à l’aide de quelques images. En étudiant de l’audio avec un oscilloscope, vous remarquerez que quasiment tous les types de synthétiseurs algorithmiques (ce sont, entre autres, les synthés à base de synthèse analogique, FM ou additive) représentent l’audio comme des figures telles qu’une sinusoïde, un triangle, une dent de scie ou un carré (image 1). Une répétition d’une telle figure est appelée un cycle. Les images 2 et 3 montrent qu’un cycle peut être large ou étroit. Plus le cycle est large, plus le son sera grave.

Image 1 (de haut en bas) : sinusoïde, carré, triangle, dent de scie

Image 2 : son grave

Image 3 : son aigu

Vibrato standard

Si vous utilisez la roue de modulation d’un synthé pour créer un vibrato naturel, la hauteur de la tonalité monte et descend. Cela signifie que les cycles deviennent plus larges et plus étroits. (Vous pouvez aussi voir ces figures lorsque vous zoomez sur un tel son dans votre logiciel audio.) Sur l’image 4 ci-dessous, vous voyez que la sinusoïde ne présente pas beaucoup de changements pendant ce vibrato naturel. C’est parce qu’un vibrato standard est aux alentours de 4 à 5 Hz, soit 4 ou 5 vibrations par seconde. Cela peut paraître rapide, mais comparé aux répétitions ultra rapides des figures d’un son audible, c’est plutôt lent. C’est donc pourquoi le vibrato n’a pas de grande influence sur la forme des figures.

Image 4 : son avec vibrato

Vibrato rapide

Parlons enfin du vibrato rapide de la synthèse FM. Qu’arriverait-il si l’on applique un vibrato de 100 Hz au lieu de celui de 4 à 5 Hz, et que le son lui-même est aussi joué à 100 Hz ? La situation se produit que les changements de forme d’un cycle se produisent au cœur de chaque cycle (donc au cœur de chaque figure) du son 100 Hz. En ce moment, la sinusoïde commence à changer de forme, et c’est ça ce qu’on appelle la synthèse FM ! Ci-dessous, vous pouvez voir que, de cette manière, la figure est d’une forme quelque part entre celle d’une sinusoïde et celle d’une dent de scie. Les vrais connaisseurs ont peut-être remarqué que cela ressemble un peu à l’effet qu’a un filtre passe-bas sur une dent de scie !

Image 5 : son avec synthèse FM

Exemple audio 2 : un vibrato dont la vitesse ne cesse d’augmenter. Le résultat est un son qui ne ressemble en rien à la sinusoïde originale.

Sinus ou sinusoïde ?

Encore un détail que vous pouvez oublier immédiatement : dans le monde de la synthèse sonore, l’onde sinusoïdale est aussi appelée sinus ou sinusoïde. Les mathématiciens et les physiciens diront que le sinus est le rapport d’un angle, et que la figure doit porter le nom de sinusoïde.

Les possibilités de réglage de la synthèse FM

Vous commencez à comprendre à quel point la synthèse FM est étendue ? Réfléchissez un moment à toutes les possibilités de réglage :

la fréquence de la forme d’onde de base
la fréquence du vibrato rapide
la profondeur du vibrato rapide (l’image 5 ci-dessus montre comment vous pouvez ajuster la distance horizontale entre les points roses en haut et en bas de l’image)
la figure (la forme d’onde) de la forme d’onde de base (notez que pas tous les synthétiseurs FM offrent la possibilité de sélectionner une autre forme d’onde que la sinusoïde. Même le populaire DX7 ne disposait que d’une seule forme d’onde : la sinusoïde.)
la figure (la forme d’onde) du vibrato rapide

N’oubliez pas que, malgré toutes ces possibilités de réglage, la base n’est constituée que d’une seule forme d’onde de base et d’un seul vibrato rapide. La synthèse FM peut donc sembler bien plus compliquée qu’elle ne l’est en réalité !

Comment utilisez-vous la synthèse FM ? N’hésitez pas à partager votre expérience dans les commentaires ci-dessous !

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