TubeOhm. ALPHA-RAY synthétiseur virtuel analogique. Manuel de l utilisateur V 1.0

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1 TubeOhm ALPHA-RAY synthétiseur virtuel analogique Manuel de l utilisateur V 1.0 TubeOhm 2012

2 A propos d Alpha-Ray: L idée de l Alpha-Ray nous est venue après que plusieurs utilisateurs de nos instruments nous aient demandé où trouver les connaissances de base sur les synthés virtuels ou vrais synthés hardware. Ce manuel est donc aussi un didacticiel sur les bases d un synthé virtuel s appuyant sur la synthèse soustractive. Par souci de clarté, quelques explications préliminaires sur les fonctions de base : VCO ou DCO Le terme VCO vient des anciens circuits analogiques et signifie voltage controlled oscillator ou en français oscillateur contrôlé en tension. Comme au 21ème siècle tout est contrôlé en numérique, DCO signifie digital controlled oscillator. Le ou les oscillateurs du synthé sont en fait ses sources sonores, à l instar des cordes pour une guitare. Ainsi en appuyant une touche, le VCO reçoit une tension de contrôle lui indiquant à quelle fréquence (ou note) osciller. Le DCO quant à lui reçoit une information numérique lui indiquant à quelle fréquence osciller. Le résultat en fin de compte est le même.

3 Chaque VCO/DCO peut générer différentes formes d ondes, telles que SINUS, DENT DE SCIE, RAMPE, CARRÉ, TRIANGLE et BRUIT. Chacune de ces formes d ondes contient plus ou moins d harmoniques, et sonne différemment. Un VCF peut modifier plus ou moins le contenu harmonique d un signal et donc façonner ainsi le son. VCF/DCF Le VCF/DCF est un des composants les plus importants d un système de synthèse. VCF signifie voltage controlled filter, DCF est ainsi un filtre contrôlé numériquement. Qu il soit contrôlé par une tension ou numériquement, l effet est le même. Le contrôle agit en fait sur la fréquence de coupure. La fréquence de coupure est la fréquence à partir de laquelle les fréquences élevées sont atténuées. Nous parlons ici d un filtre LP (Low Pass, passe-bas). La donnée exprimée en db est la pente du filtre. La pente du filtre exprime en fait l atténuation des fréquences élevées observée à chaque doublement de fréquence (octave). Comme le filtre peut être commandé en tension et qu il atténue plus ou moins de fréquences, on parle de SYNTHÈSE SOUSTRACTIVE. Le filtre atténue ainsi tout ou partie du contenu spectral total d un signal. Q ou résonance du filtre Si la sortie du filtre est réinjectée à son entrée, il y a effet de couplage et le filtre finit par auto-osciller. Il peut être utilisé alors comme source de son. Le son du filtre devient de plus en plus agressif lorsqu on augmente la valeur de Q, Lorsque l on atteint Q=1, le filtre se met à auto-osciller.

4 VCF / VCA / PITCH ADSR On utilise par ex. un générateur d enveloppe F-ADSR ou un LFO pour moduler la fréquence de coupure du filtre, ceci pour agir dynamiquement sur le contenu harmonique d un son. La fréquence de coupure du VCF est périodiquement augmentée puis diminuée par le LFO. Un générateur d enveloppe agit sur la fréquence de coupure du filtre depuis l appui d une touche de clavier jusqu à son lâcher. Le générateur d enveloppe ou générateur ADSR Pratiquement tous les synthés utilisent des générateurs d enveloppe pour obtenir des sons évoluant dynamiquement. Une enveloppe est composée de plusieurs segments définis en amplitude et temps. Les générateurs d enveloppe les plus courants sont les générateurs ADSR. Lorsque l on appuie une touche du clavier, le générateur démarre et met un temps défini par ATTACK (A) pour atteindre un maximum. Le maximum atteint, l enveloppe décroît en

5 un temps défini par DECAY (D) jusqu à un niveau défini par SUSTAIN (S) et reste à ce niveau jusqu au lâcher de la touche. Dès le lâcher de la touche, l enveloppe décroit jusqu à 0 en un temps défini par RELEASE (R). 'A' définit le temps requis par l enveloppe pour aller de 0 à son maximum. 'D' est le temps mis pour aller du maximum au niveau de SUSTAIN. 'S' est le niveau de SUSTAIN 'R' définit le temps que met le son pour s arrêter une fois la touche lâchée. >>ATTACK, DECAY, SUSTAIN, RELEASE<< Ces générateurs ADSR sont utilisés dans un synthé pour diverses tâches, et généralement l utilisateur en dispose de plusieurs. Un générateur ADSR contrôle la fréquence de coupure du filtre Un 2ème contrôle l amplitude ou volume par le biais d un VCA Un autre générateur peut contrôler le PWM ou la fréquence des VCOs Un VCA est un 'voltage controlled amplifier', c est à dire un ampli contôlé en tension. Un DCA est un ampli contrôlé numériquement PW et PWM PW est la largeur d impulsion et définit la forme ou rapport cyclique d un signal carré d un VCO. PWM est la modulation de la largeur d impulsion. La largeur d impulsion ou rapport cyclique peut ainsi être modulé par un LFO ou par un générateur ADSR. FM ou modulation de fréquence Avec l Alpha-Ray, il est possible de moduler la fréquence de VCO 1 par la fréquence de VCO 2. Il en résulte des harmoniques supplémentaires dans le signal généré par VCO 1.

6 Osc SYNC ou synchro des oscillateurs A chaque fois que le signal de VCO 2 franchit 0, VCO 1 redémarre avec une phase nulle. Ceci n est cependant possible que si la fréquence de VCO1 est supérieure ou égale à la fréquence de VCO 2. On dit alors que VCO 2 synchronise VCO 1. PHASE Considérons par ex. le signal sinus. Une période complète du signal s étend sur 360 degrés. Une phase nulle ou phase 0 signifie que le signal sinusoïdal démarre avec une amplitude nulle. Le maximum positif est atteint à 90 degrés, le prochain passage par 0 à 180 degrés, le maximum négatif à 270 degrés, et le prochain passage par 0 à 360 degrés. Si PHASE est activé, un VCO démarre à chaque appui d une touche avec une phase nulle et une amplitude nulle.

7 Nous avons ainsi un démarrage prédéfini du signal. Si PHASE est désactivé, le VCO démarre avec une amplitude quelconque.. Est-ce important? Oui, si l on souhaite un basse punchy, il est nécessaire d avoir un démarrage prédéfini du signal. Mais pour les cordes, c est exactement le contraire. Comme chaque VCO démarre à chaque fois avec une phase nulle, il peut en résulter des claquements dans le démarrage du son. Donc «cordes» >> PHASE désactivé! ANALOG DETUNE J ai eu la chance il y a quelques temps de tester un vieux synthé analogique. Qu est ce qui différencie un synthé réel d un synthé virtuel analogique (VA)? Comment se fait-il que le hardware sonne différemment du software? J ai remarqué à cette occasion qu un vieil appareil est plutôt instable en terme de fréquence. Même le comportement à l octave n était pas toujours garanti.. Je parle ici en fait de désaccords minimaux qui provoquaient des BATTEMENTS. Ces battements sont plutôt agréables à l oreille. En clair: si l on appuie une touche 10 fois consécutives, on n obtient jamais exactement la même fréquence. Par ex. d abord 440 Hz, puis 440,02 Hz, puis Hz, etc. Des combinaisons de notes jouées produisent ainsi un effet de phasing ou un léger effet de chorus. Et ceci sans en effet spécial supplémentaire.. Voilà le truc.. Il est bien sûr possible de simuler ceci. Si ANALOG est activé, une faible valeur aléatoire est rajoutée à la tension de contrôle des VCOs. DETUNE permet de régler l amplitude du signal aléatoire rajouté.

8 Et d un coup le son n est plus aussi stérile et froid. L effet est cependant assez subtil, et on le perçoit surtout quand on le désactive ; de plus il dépend du son utilisé. MODULATION La modulation est l influence de la fréquence, de l amplitude ou du contenu harmonique d un générateur de son par d autres composants tels qu le LFO. On parle de VIBRATO si la fréquence d un oscillateur est modulée, et de TRÉMOLO si l amplitude, c est à dire le volume, est modulée. Selon la forme d onde de l oscillateur, par ex. un signal carré, il est possible aussi de modifier dynamiquement son rapport cyclique par un LFO. On parle alors de PWM ou PULSE-WIDTH-MODULATION, ou modulation de largeur d impulsion. LFO Un LFO est un oscillateur à très basse fréquence (low frequency oscillator). Sa gamme de fréquence est typiquement 0.01 Hz 40 Hz. Le LFO est utilisé en général pour moduler d autres composants tels que VCO/DCO, VCF/DCF et VCA/DCA. F-ADSR Le bouton F-ADSR définit l amplitude de la modulation de la fréquence de coupure du filtre par l enveloppe ADSR.

9 K-TRACK Le bouton K-Track décale la fréquence de coupure du filtre parallèlement à la hauteur de la note jouée. Sans l effet du K-Track, les notes hautes seraient plus atténuées, la fréquence de coupure du filtre demeurant fixe. VELOCITY Il est possible d influencer la fréquence de coupure du filtre ou le volume du son par la vitesse de jeu. Un jeu plus fort a pour effet alors de plus de fréquences élevées dans le contenu spectral ou un volume du son plus fort.. VCF I/II Ce bouton commute entre un filtre LP en échelle, ou un filtre LP à variable d état. Ces filtres sonnent différemment.. P-Mod (ulation) ou modulation de la hauteur de note d un VCO La fréquence du VCO st contrôlée dynamiquement. La source de modulation peut être LFO 1, LFO 2 ou encore Pitch ADSR. Le bouton P-MOD définit l amplitude de la modulation de fréquence Pour rappel: effet de sirène!

10 Modulation PW (PWM) Le bouton PWM définit l amplitude de la modulation de la largeur d impulsion. Chacun des 3 VCOs peut générer un signal carré. Il est possible de moduler le rapport cyclique de ce signal carré. Tout d abord de manière statique par le bouton PW. D un point de vue technique, ceci modifie le contenu spectral du son. Un rapport cyclique de 50% est riche en tonalité «pleine», une impulsion de 10% pour 90% de pause produit en revanche un son nasal, à coloration medium. Réponse en fréquence

11 Réponse en fréquence Grâce à PWM = Modulation de largeur d impulsion il est possible de modifier dynamiquement le rapport cyclique par LFO 1, LFO 2 ou par l enveloppe Pitch. LFO 1 / 2 modifient le contenu spectral des VCOs de manière cyclique, au rythme de leur fréquence. L enveloppe Pitch influence la largeur d impulsion, c est à dire le contenu harmonique des signaux des VCOs.

12 PW = Pulse Width, largeur d impulsion Définit une valeur fixe du rapport cyclique du signal carré. Il est possible de moduler le rapport cyclique par PWM. Overdrive (poly) et le filtre HP 6dB D un point de vue technique, les signaux des VCOs sont modifiés par une courbe de transfert non linéaire. Il en résulte une distorsion de ces signaux. Exemple: si un signal sinus est déformé ou distordu, il contiendra des harmoniques supplémentaires. Sinus sans distorsion

13 Contenu harmonique Sinus distordu Contenu harmonique Le signal contient plus ou moins d harmoniques selon l importance de la distorsion. Comme par ex. une dent de scie verra aussi son contenu harmonique enrichi, celle-ci en

14 deviendra plus présente et perceptible. Le réglage optimal pour DRIVE est %. Trop de DRIVE augmentera notablement la distorsion telle que celle-ci sera perçue comme désagréable. A l inverse une légère distorsion apporte au son une note crunchy plutôt agréable. Le filtre passe-haut 6dB Le filtre passe-haut 6dB atténue les fréquences basses et influence ainsi le son. Des réglages extrêmes atténuent complètement le spectre des basses, et l instrument gagne en présence dans les médiums et en améliore la perception. En travaillant avec le filtre principal (LP) de l Alpha-Ray, nous nous sommes aperçus que les fréquences basses restaient toujours d amplitude constante. Simplement, le réglage de la fréquence de coupure du filtre a pour effet d agir sur le spectre des fréquences élevées. Spectre du bruit ans filtre passe-haut Réponse en fréquence

15 Spectre du bruit avec filtre passe-haut Réponse en fréquence Afin d0introduire une dynamique supplémentaire, le filtre passe-haut 6dB dispose d un 2ème mode. Ce mode est sélectionné par le bouton LINK VCF Le mode 'LINK-VCF' couple le filtre HP (passe-haut) 6dB avec le contrôle complet de la fréquence de coupure du filtre principal. Par complet, nous entendons cutoff, Velo, KTrack, LFO Modulation.

16 Explication de termes: LP = lowpass ou passe-bas. Un filtre passe-bas laisse passer toutes les fréquences inférieures à sa fréquence de coupure. Les fréquences supérieures à sa fréquence de coupure sont atténuées avec une pente de 12 ou 24 db par octave (doublement de la fréquence). HP = highpass ou passe-haut. Le filtre HP laisse passer toutes les fréquences supérieures à sa fréquence de coupure. Les fréquences inférieures à sa fréquence de coupure sont atténuées avec une pente de 6dB par octave Comportement d un passe-haut

17 Que réalise en fait le couplage des filtres? Une petite réflexion: en fait le filtre HP 6dB est situé avant le filtre principal LP. Venons-en au filtre de l Alpha-Ray. Le filtre HP 6dB (passe-haut) a pour effet d atténuer les fréquences basses. Le filtre principal LP (passe-bas) quant à lui atténue les fréquences élevées. Selon le réglage de la fréquence de coupure du filtre principal et du réglage du filtre HP 6 db, il est possible d obtenir une bande passante réduite. Cette combinaison permet en fait d obtenir un filtre passe-bande à largeur de bande variable! Un exemple simplifié: Le filtre HP ne laisse passer que les fréquences au-delà de 1'000 Hz, le filtre principal coupe à partir de 5'000 Hz. La bande passante résultante est dans ce cas Hz ( ). Le domaine de fréquences du synthé se situe donc de 1000 à 4000 Hz. Donc la combinaison HP plus LP donne BP (passe-bande) Et là, attention au piège: Si par ex. le filtre HP coupe toutes les fréquences inférieures à 5'000 Hz et que par ailleurs le filtre principal LP coupe toutes les fréquences supérieures à 5'000 Hz, alors dans ce cas nous n entendrons.. rien. Il devrait être clair pourquoi.. Si le filtre HP ne laisse passer que les fréquences atténuées par le filtre principal, le signal sera en fait de plus en plus faible. Poursuivons.. Si maintenant nous synchronisons le contrôle total du filtre principal au filtre HP, nous obtenons alors un filtre passe-bande contrôlé par VELO, VCF ADSR sur toute la gamme de fréquences sonores.

18 Comme il s agit ici d un comportement de filtre passe-bande, cela signifie que les fréquences basses seront aussi filtrées, selon la configuration du filtre. Il en résulte un son plus précis, et la modulation du filtre est mieux perçue. LFO 1 et 2 Alpha-Ray dispose de 2 LFOs pour diverses tâches de modulation. LFO 1 et 2 disposent chacun de 11 formes d ondes. Ils peuvent grâce au bouton SYNC être synchronisés au clavier pour démarrer avec une phase nulle. Grâce au bouton BPM, il est possible de synchroniser la fréquence des LFOs à l horloge du programme hôte. Si par ex. le programme hôte est reglé à 120 BPM, la fréquence des LFOs pourra être ajustée à 1/16,1/8,1/4,1/2, 1, 2, 4 de l horloge hôte. Grâce à M-LFO2, il est possible de moduler la fréquence de LFO 1 par LFO 2. La fonction aléatoire de LFO 2 produit des valeurs aléatoires générées à la fréquence de LFO 2. Ces valeurs aléatoires peuvent être envoyées à toute destination de modulation. WAVE permet de sélectionner la forme d onde. Le joystick PITCH et MODULATIONS Il y a plusieurs fonctions possibles pour le joystick de modulation, ceci pour augmenter encore les possibilités de jeu et de modulations en temps réel. Le Pitch (ou fréquence) est attribué à la direction X et affectera donc la fréquence des

19 VCOs. La modulation est attribuée à la direction Y. La modulation de Pitch comprend son propre LFO dont la fréquence est réglable par FRQ. M-W agit sur la modulation de fréquence des LFOs dans le déplacement Y du joystick. M-W définit la modulation maximale lorsque la fin de course en Y est atteinte. FIX définit dans quelle mesure une modulation de base par le LFO est déjà effectuée. La modulation des VCOs par les LFOs peut de plus être définie en AFTER TOUCH. Ceci est pris en charge par le réglage A-T. P-W signifie Pitch-Wheel, et définit la transposition maximale supérieure et inférieure en demi-tons des VCOs en direction X du joystick. Le bouton VCF contrôle la valeur de la fréquence de coupure en AFTERTOUCH. Si MF est activé, la fréquence de coupure du filtre est modulée par le LFO et selon l AFTERTOUCH.

20 Le Portamento a aussi plusieurs fonctions. Si Portamento est activé, les notes jouées sont liées avec une durée définie par le bouton PORT. Le 2ème mode s appelle AUTO-PORTA et n est actif que si Alpha-Ray est en mode monophonique. AUTO-PORTA est activé par le bouton situé directement à gauche du réglage PORT. En mode AUTO-PORTAMENTO, les notes individuelles sont jouées sans portamento. Si en revanche une note est jouée (note 2) alors que la précédente (note 1) est toujours active (touche maintenue appuyée), alors le portamento entre en jeu et le son glissera de la hauteur de la note 1 jusqu à la hauteur de la note 2. Le bouton MONO-POLY commute Alpha-Ray du mode polyphonique à 10 voix au mode monophonique ä 1 voix. Section des effets La section effets comprend 4 effets distincts. Ces effets sont connectés en série à la sortie du synthé. OVERDRIVE>> CHORUS>>DELAY>>REVERB

21 Le signal total passe d abord par un overdrive monophonique à 2 étages. Celui-ci fonctionne comme une boîte de distorsion pour guitare. DRIVE 1 produit une distorsion modérée, DRIVE une distorsion plus prononcée. MIX ajuste le coefficient de distorsion. Le chorus à 3 étages étoffe le son. Si CHORUS 1 et CHORUS 2 sont simultanément activés, alors le chorus se trouve dans un 3ème mode. FREQ ajuste la modulation du chorus et MIX mixe la sortie du chorus avec le son original. Delay peut fonctionner soit en mode normal, soit en mode R-L (effet delay stéréo). BPM-SYNC permet de synchroniser les temps de delay au tempo du programme hôte. Les réglages DELAY et FEEDBACK ajustent respectivement les temps du delay et le feedback (réinjection). MIX mixe la sortie du delay avec le son original. Puis finalement le signal passe par une réverb. Afin de disposer de possibilités sonores supplémentaires, il est possible de configurer la réverb en un genre d écho avec lequel il est possible de percevoir clairement toutes les réflexions individuelles. Ceci dépend du réglage des différents paramètres.

22 SIZE définit le pre-délai, et rajoute au signal réverbéré un délai propre. Celui-ci se nomme PREDELAY. ROOM définit la taille de la salle, DECAY le temps total d extinction de la réverb. FEEDBACK et DIFFUSION agissent sur la densité de la réverb. PRE_DMP et DMP sont 2 filtres passe-bas. PRE_DMP est situé en amont de la réverb, DMP en aval. Les 2 filtres ont pour effet d atténuer les fréquences élevées de la réverb. Il est possible ainsi de réaliser l effet fût d essence. MIDI LEARN Pratiquement tous les réglages de l Alpha-Ray peuvent être télécommandés par des réglages hardware! Un clic droit sur un réglage ouvre un menu d options. Si l on sélectionne MIDI-LEARN le réglage concerné de l Alpha-Ray attend des données MIDI envoyées par le contrôleur MIDI hardware. Il suffit alors simplement de tourner le bouton hardware, normalement les données MIDI CC sont émises, le bouton software réagit. Alpha-Ray reçoit toutes les données, y compris les données du clavier, sur le canal 1! PATCH et BANK ainsi que SAVE et LOAD On désigne par patch chaque programme de son individuel. Tous les réglages individuels d un son sont sauvegardés dans un patch. Le suffixe du fichier est ***. FXP 'P' pour Program.

23 On désigne par bank une banque de 128 sons ou patchs. Le suffixe du fichier est ***.FXB 'B' pour Bank. La démarche suivante permet de sauvegarder ses propres sons: 1: le son devra avoir son propre nom afin de pouvoir être retrouvé plus tard. 2: il devra être sauvegardé dans un répertoire. Le nom: Un clic gauche sur le champ du nom en change la couleur et permet la saisie du nom du patch dans le champ. Ainsi il faut toujours commencer par saisir le nom du son dans la fenêtre. SAVE -PATCH permet au sélectionneur de fichier de reprendre ce nom, et de sauvegarder le fichier en 1 clic. Il est recommandé de créer son propre répertoire pour ses propres sons. Par ex. 'Alpha-Ray-mes-sons'. LOAD permet de charger un son préalablement sauvegardé. COPY permet de copier un son d une position de la banque à une autre. Par ex. Copie de la position 1 à la position 55. SAVE LOAD BANK Une banque complète est un fichier comprenant 128 sons individuels. Si une banque est chargée dans Alpha-Ray, celui-ci dispose alors des 128 sons de la banque.

24 Il est possible de sauvegarder et de charger sa propre banque. Création d une banque: Tout d abord on a besoin de patchs Le plus possible! Si on a créé 128 propres sons, il sera possible de les saisir dans une propre banque de sons. Tous les patchs sont nommés avec un nom évocateur et sont rassemblés dans un répertoire. A présent, un peu de travail manuel est nécessaire.. Tout d abord, par sécurité, la banque de sons courante est à sauvegarder dans un répertoire de son choix. Par ex.: c:\tubeohm\alpha-ray\bank\ Puis on sélectionne Patch 1 et on charge son propre patch en position 1. Puis on sélectionne Patch 2 et on charge un autre propre patch en position 2, etc.. jusqu à ce que les 128 positions soient occupées par ses propres patchs! Il suffit ensuite de sauvegarder par SAVE BANK la banque complète avec un propre nom, par ex. : MY-FIRST BANK.FXB Et c est tout.. Encore un tuyau: En maintenant appuyée la touche Ctrl du clavier du PC tout en cliquant un réglage de Alpha-Ray, il devient possible d ajuster ce réglage avec plus de précision.

25 Le sélectionneur de patchs: Un clic gauche sur le champ supérieur (point rouge) ouvre le sélectionneur de patchs. Celui-ci affiche alors la liste de tous les patchs de la banque courante. Il est ainsi facile d accéder directement à un patch particulier. Un clic direct sur un patch a pour effet de charger celui-ci immédiatement. Voilà, c est tout, bon amusement avec Alpha-Ray! Le mot de la fin: Alpha-Ray, le synthé en tant que tel, est un freeware. Tous les sons peuvent être utilisés sans restriction. Cependant le déverrouillage de la section d effets coûte Nous pensons que c est un prix très doux pour un tel instrument. Nous vivons de la vente de nos instruments, et c est pas évident en soi.. Ces 4.95 sont, si vous le souhaitez, votre contribution de sorte que nous puissions poursuivre le développement, et nous le comprenons comme un Merci de votre part. Nous vous souhaitons beaucoup de plaisir avec cet instrument! TubeOhm

V 1.0 2006 corr. 2009. Jacques Ferber. LIRMM - Université Montpellier II 161 rue Ada 34292 Montpellier Cedex 5

V 1.0 2006 corr. 2009. Jacques Ferber. LIRMM - Université Montpellier II 161 rue Ada 34292 Montpellier Cedex 5 V 1.0 2006 corr. 2009 Jacques Ferber LIRMM - Université Montpellier II 161 rue Ada 34292 Montpellier Cedex 5 Email: ferber@lirmm.fr Home page: www.lirmm.fr/~ferber Problématique: Comment créer des sons

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