Professionnel

Composition Pro

L'analyseur spectral

Notions enseignées :

• Qu'est-ce qu'un spectre audio ?
• La fenêtre d'analyse spectrale
• Travail des harmoniques d'un son

Qu'est-ce qu'un spectre audio ? [Professionnel] [Composition Pro]

Le son est tout simplement une vibration de l'air ou de la matière qui le véhicule, le propage ou le répercute (eau, mur, ...). Cette vibration débute par exemple à l'intérieur d'un instrument de musique quand le musicien le fait vibrer, en pinçant une corde, en frappant une touche, etc. Cette vibration est alors propagée dans l'air autour de l'instrument, arrive finalement à l'oreille de l'auditeur et est enregistrée par lui en tant qu'impression sonore.

Pour représenter un signal sonore, on mesure la pression de l'air à des intervalles réguliers et on mémorise ces valeurs. Ce genre d'opération se produit lorsqu'un concert est enregistré avec un microphone et un enregistreur digital. En rejouant cette séquence à l'aide d'un haut-parleur, vous pouvez reproduire le son tel qu'il a été enregistré. A cause de la bande de fréquence à laquelle l'oreille est sensible, pour avoir une reproduction de bonne qualité, il est nécessaire d'échantillonner le signal sonore 44100 fois pas seconde, avec un niveau de précision suffisant. Cette série de valeurs est appelée représentation temporelle du signal. Elle donne la valeur de la pression de l'air à n'importe quel moment du concert enregistré. Voilà comment cela apparaît par exemple dans la fenêtre audio de Pizzicato :

Un mathématicien appelé Joseph Fourier a établi au 19e siècle qu'un signal de ce genre peut toujours être décomposé comme la somme de sinusoïdes et cosinusoïdes de fréquences et d'amplitudes fixes. En pratique, cela veut dire que le son d'un orchestre symphonique complet peut être réduit à la somme d'une série de sinusoïdes avec des amplitudes et des phrases spécifiques, sans variation pendant toute la durée de la symphonie. Quand on y pense, c'est assez fascinant ! Mais il ne faut rien changer à ces fréquences ou amplitudes, sous peine que la symphonie devienne une obscure confusion sonore.

Cette manière de représenter un son d'une durée déterminée est appelée représentation en fréquences ou spectre de fréquences du son. En théorie, vous pouvez intervertir la représentation du temps et celle du spectre de fréquences sans perdre d'information durant le processus (ce qui signifie que vous conservez le son exactement comme il est). En pratique, vous ne pouvez pas effectuer cela avec un nombre infini de fréquences, car vous devez quantifier les fréquences que vous analysez, ce qui affecte le résultat sonore.

Pizzicato vous permet d'analyser une portion d'un signal sonore pour voir ce qu'il représente en terme de fréquences. Vous pouvez alors modifier ces fréquences (en effacer, en ajouter, modifier le spectre, le filtrer, etc.) et ensuite resynthétiser le signal dans la fenêtre audio. C'est une manière d'expérimenter la création sonore. Nous allons maintenant voir comment faire cela en pratique.

La fenêtre d'analyse spectrale [Professionnel] [Composition Pro]

Lorsque vous sélectionnez une section d'un signal sonore dans la fenêtre audio (voyez la leçon sur la fenêtre d'édition audio), vous pouvez cliquer le fond de la fenêtre avec le bouton droit de la souris, obtenir le menu contextuel et puis l'article Analyse spectrale...

• Ouvrez un fichier son de type WAV via l'article Fichier, Ouvrir un fichier audio... Vous pouvez ouvrir un de vos fichiers personnels ou si vous avez une licence Pizzicato (donc, pas en mode démo), vous trouverez plusieurs fichiers audio dans DataFR / Librairies / Librairies musicales / Audio / Papelmedia. Faites attention de ne pas modifier ces fichiers, cela pourrait avoir un impact sur les sons générés par Pizzicato par la suite. Pour éviter un incident, faites une copie d'un de ces fichiers et ouvrez-la.

• Sélectionnez une portion du fichier, par exemple un segment d'une ou deux secondes. Cliquez le fond de la fenêtre avec le bouton droit de la souris et sélectionnez dans le menu contextuel l'article Analyse spectrale... La fenêtre d'analyse spectrale apparaît :

• Cliquez le bouton Analyse et Pizzicato va maintenant analyser la portion de signal sélectionnée et afficher ses fréquences. En fonction de la durée du signal et de la précision de fréquence requise, cette opération peut prendre un certain temps. Une barre colorée au-dessus de la fenêtre vous indique la progression du calcul en cours. Ensuite, Pizzicato va afficher le spectre, par exemple :

• En déplaçant la souris à travers la fenêtre, vous pouvez voir la fréquence et l'amplitude exactes pointées par la souris, dans le coin inférieur gauche de la fenêtre.

• Juste au-dessus du spectre se trouve une échelle avec les fréquences. En dessous de la fenêtre, vous avez une barre de défilement qui vous permet de visionner le reste du spectre (du côté droit).

• A gauche de la barre d'outil de la fenêtre, vous pouvez sélectionner une valeur de zoom horizontal pour voir les fréquences plus précisément ou sur un spectre plus large.

• Les trois zones de texte suivantes spécifient la gamme de fréquence et la précision de l'analyse. Par défault, la fréquence la plus basse analysée est au niveau des 20 Hz et la fréquence la plus haute au niveau des 4000 Hz. Dans cette tranche, il y a une valeur pour chaque pas de 1 Hz. Cela signifie que les fréquences analysées seront par exemple : 20 - 21 - 22 - 23 - ... 3998 - 3999 - 4000 Hz. Vous pouvez modifier ces valeurs et cliquer à nouveau sur Analyse pour voir un spectre plus précis. Attention, plus la gamme est large et précise, plus l'analyse est longue.

• Cette fenêtre peut aussi être utilisée dans un cas spécifique. Si vous sélectionnez une période complète d'un son dans la fenêtre audio (ce qui signifie une montée et une descente totale d'un son périodique comme celui d'une flûte ou d'un violon...), vous pouvez alors utiliser le bouton Harmoniques et Pizzicato va analyser les valeurs harmoniques (les multiples de la fréquence de la note) et les afficher dans la fenêtre. Pour sélectionner uniquement une période du son, zoomez dans la fenêtre audio de manière à voir le tracé du signal individuel, ensuite, sélectionnez par exemple une valeur de zéro et glissez vers la droite jusqu'à une valeur similaire à celle du signal. En utilisant un zoom important, vous constaterez que la plupart des sons ont un modèle de signal répétitif. Vous devez alors sélectionner la durée d'un seul cycle.

• Le bouton Synthèse vous permet d'inverser le processus. Pizzicato va recréer le signal depuis l'analyse spectrale vers la sélection de la fenêtre audio. Notez que vous pouvez changer la sélection avant de faire cela et placer par exemple la copie modifiée quelque part ailleurs dans la fichier audio. La boîte de texte qui se trouve juste à sa droite spécifie l'amplitude du signal synthétisé, par défaut 50 %.

• Vous disposez de trois outils pour modifier le spectre : un crayon, un effaceur et le tracé d'une ligne. Sélectionnez un de ces outils et utilisez-le à l'intérieur de la fenêtre pour modifier le spectre. Attention, un petit changement dans le spectre peut créer des modifications inattendues dans le signal audio. Vous pouvez le constater facilement de cette façon. Une application possible est par exemple de filtrer quelques fréquences dans un signal. Vous pouvez par exemple transformer des voix de manière très amusante.

• Avec un clic droit dans la fenêtre, vous pouvez atteindre un menu contextuel pour sauver ou charger un spectre sous forme de fichier. Cela peut être utile si vous travaillez une création sonore et voulez la remodeler sous forme de spectre. Vous pouvez alors l'enregistrer et le rouvrir plus tard.

• Le menu appelé Amplitude se trouve sur la barre d'outils. Il contient quatre articles qui peuvent être affichés : Cosinus, Sinus, Amplitude, Phase. Nous n'allons pas expliquer ici la signification mathématique précise de ces expressions. Simplement, disons que le signal peut être défini comme la somme d'ondes sinusoïdale et cosinusoïdale ou bien comme l'association de l'amplitude et de la phase d'une onde sinusoïdale. La phase est le début du signal, le moment où débute une one sinusoïdale. Travailler sur l'amplitude est le meilleur moyen de changer l'amplitude, mais vous pouvez aussi transformer la phase. Ou bien modifier directement les sinus et cosinus, mais le résultat sera probablement beaucoup plus aléatoire qu'avec un simple filtrage d'amplitude. En modifiant la phase d'un signal vous pouvez complètement modifier le signal original.

• Pour dessiner un nouveau spectre, sélectionnez sa gamme et sa précision et cliquez le bouton Nouveau. Le spectre est alors remis à zéro et vous pouvez en dessiner un nouveau.

Travail des harmoniques d'un son [Professionnel] [Composition Pro]

Vous pouvez dessiner un nouveau spectre basé sur les séries harmoniques et synthétiser le son correspondant.

• Créez un nouveau spectre en cliquant le bouton Nouveau. Cliquez le bouton Filtre... Le dialogue suivant apparaît :

En cochant la case à cocher, Pizzicato va appliquer un filtre sur le spectre, basé sur la note que vous sélectionnez dans le dialogue ci-dessus (vous pouvez aussi introduire n'importe quelle fréquence). Ce filtre va agir pour afficher et utiliser seulement les multiples d'une fréquence de note. Par exemple, si vous avez une note de 220 Hz, Pizzicato va utiliser uniquement les harmoniques de cette note qui sont [220, 440, 660, 880,...].

Le Facteur de désaccord harmonique peut être utilisé pour fausser toute la construction harmonique ou pour multiplier les fréquences. Par exemple, si vous indiquez 1,1 comme valeur, les harmoniques deviendront [220, 220+220*1.1=462, 462+220*1.1=704,...].

L' Elargissement du pic harmonique permet d'étendre légèrement chaque harmonique. Par exemple, si la valeur est 1 et la précision de 1 Hz dans la fenêtre spectrale, les harmoniques ci-dessus seront présents, mais pour l'harmonique 440, il y aura aussi les f'réquences 439 et 441, etc...

En cliquant OK, Pizzicato va filtrer toute fréquence du spectre courant qui n'est pas dans ces spécifications. Vous pouvez alors utiliser les trois outils mentionnés ci-dessus (crayon, effaceur et ligne) pour créer un spectre et vous allez voir que seules les harmoniques spécifiées dans le dialogue apparaîtront. Vous pouvez par exemple dessiner un spectre comme celui-ci, autour de Do 1, en fixant l'élargissement du pic harmonique à 4 :

Vous pouvez alors le synthétiser à nouveau dans la fenêtre audio et écouter comment il sonne. Ensuite, modifiez, synthétisez et écoutez à nouveau. Vous pouvez combiner ce type de manipulation avec la création d'un synthétiseur pour créer et modifier vos propres échantillons sonores.

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