Matt Lupo - Digigram

Matt Lupo est technicien chez Digigram, il a lui aussi collaboré au développement du Moog Modular V. Il nous présente la technologie TAE mise en œuvre pour l'occasion, et nous démontrera par l'exemple, ce qu'elle apporte concrètement par rapport à d'autres logiciels du marché.

Précisions : cet article a déjà été publié sur le site http://www.kvr-vst.com en décembre 2002. Comme il contient des informations intéressantes sur la technologie TAE, et que vous n'êtes pas tous censés l'avoir lu, je me permets donc de le reproduire ici, traduit en français, avec bien entendu l'accord d'Arturia et de Matt Lupo qui en est l'auteur. Qu'ils en soient remerciés. Cyril Colom

Bonjour Matt peux tu te présenter à nos lecteurs ?

J'ai commencé à gagner ma vie à 17 ans en tant qu'organiste dans un orchestre professionnel. J'ai fait des études en électromécanique et je me suis très vite intéressé à l'électronique. Plus tard j'ai fais de la maintenance technique pour des studios d'enregistrement, et du dépannage d'instruments pour quelques magasins de musique. En 1982-83 j'ai commencé une carrière comme ingénieur du son dans une maison d'édition, puis je suis passé en Free Lens. J'ai depuis travaillé avec de nombreux artistes étrangers et Français. Depuis le début 2002 j'ai collaboré avec mon ami Xavier Oudin sur la réalisation du Moog Modular V et je collabore toujours avec Arturia sur certains produits. Actuellement, je travaille chez Digigram, en R&D dans le service Homologation.

Quand Arturia m'a présenté son projet, j'ai voulu en savoir plus sur la technologie TAE et j'ai décidé de faire quelques tests. Lors de ceux-ci je me suis focalisé sur les formes d'ondes en dent de scie, enregistrés sans filtrage et toujours au même niveau sonore. Les exemples ainsi que les différents graphiques que vous retrouverez dans cette page ont été réalisés dans les conditions suivantes :

- Synthétiseurs analogiques : les sons ont été enregistrés avec Wavelab sur une Terratec EWX 24/96 avec un Pentium III-550 Mhz
- Synthétiseur virtuels : les sons on été enregistrés dans Cubase
- Les graphiques des formes d'onde ont été enregistrés filtres complètement ouverts.
- Les spectres de fréquence ont été réalisés avec Soundforge

Tout d'abord commençons par une introduction à la technologie TAE :

TAE (acronyme pour True Analog Emulation) est une nouvelle technologie développée par Arturia, destinée à la reproduction numérique du comportement des circuits analogiques utilisés dans les synthétiseurs vintage.

Les algorithmes rassemblés sous le nom TAE garantissent un grand respect des spécifications originales. Dans le détail, TAE, ce sont des avancées majeures dans le domaine de la synthèse :

Des oscillateurs sans le moindre aliasing

Les synthétiseurs numériques classiques produisent de l'aliasing dans les hautes fréquences, et également lorsqu'on les utilise en mode FM ou lorsqu'on opère une modulation de largeur d'impulsion (PWM).

TAE permet la génération d'oscillateurs totalement dépourvus d'aliasing, et cela dans tout contexte (PWM, FM,…) sans surcharge du processeur.

Spectre de réponse fréquentielle du Pro 53 de Native Instrument
 
Spectre de réponse fréquentielle du Moog Modular V intégrant la technologie TAE
 
Spectre d'une forme d'onde C5 du Model E
 
Spectre d'une forme d'onde C5 d'un synthétiseur modélisé avec TAE

Une meilleure reproduction des formes d'onde

Les oscillateurs présents dans les synthétiseurs analogiques présentaient une forme d'onde marquée par la présence de condensateurs dans les circuits. La décharge d'un condensateur induit, en effet, une légère incurvation dans la forme d'onde originale (notamment pour les formes d'onde dent de scie, triangle ou carré). TAE permet la reproduction de la décharge de condensateurs.

Représentation temporelle de la forme d'onde «dent de scie» du Moog 3c
 
Représentation temporelle de la forme d'onde «dent de scie» du Model E
 
Représentation temporelle de la forme d'onde «dent de scie» grâce à TAE

 

De surcroît, les oscillateurs analogiques originaux étaient instables. En fait, leur forme d'onde variait légèrement d'une période à une autre. Si on ajoute à cela le fait que le point de départ de chaque période (en mode Trigger) pouvait varier avec la température et diverses autres conditions environnementales, on a là une caractéristique qui participe au son typique des synthétiseurs vintages.

TAE reproduit l'instabilité des oscillateurs, permettant en cela d'obtenir un son plus large et plus «grand».

Spectre saw du T Mercury
 
Spectre saw du Moog 55

 

Une meilleure reproduction des filtres analogiques

TAE permet d'émuler les filtres analogiques d'une manière plus précise que n'importe quel filtre numérique standard. En particulier, TAE garantit une reproduction fidèle du légendaire filtre passe-bas résonant Moog à 24 dB.

Courbes de réponse des filtres passe bas
Rouge : Filtre Passe-bas 24 dB d'un synthétiseur logiciel connu sur le marché
Pointillé : Le très sélectif filtre passe-bas 24 dB du Minimoog
Bleu : Le filtre passe-bas réalisé avec TAE, le premier filtre passe-bas numérique 24 dB aussi résonant.

La mise en oeuvre du soft clipping

Dans les synthétiseurs analogiques, et en particulier chez Moog, le filtre analogique résonant, tout comme les VCA, étaient assortis d'une fonction de limitation du courant permettant d'éviter que le signal ne sature brusquement. C'est que l'on appelle le soft clipping (ou saturation douce, en français).

TAE permet la reproduction de cette fonction de limitation du courant, contribuant à rendre le son plus naturel. Cela permet aussi de rendre les filtres auto-oscillants comme les synthétiseurs hardware originaux.

 
 
Fonction de transfert du soft clipping

Pourquoi enlever l'aliasing ?

Aliasing Quand il y a trop d'aliasing on peut entendre du bruit dans les hautes fréquences.
Sans aliasing Sans l'aliasing on entend uniquement les harmoniques du son.
Instabilité Avec l'instabilité des oscillateurs analogiques on a plus de sons de basses et moins de hautes fréquences
Stabilité excessive Avec des oscillateurs reproduits mathématiquement, on retrouve moins de sons de basse et des fréquences hautes non voulues
Accords statiques et confus Dans un accord, le mélange de trois notes ne peut être accompli correctement
Exemple d'accord synthétisé avec le Modular Avec les oscillateurs TAE, toutes les fréquences sont harmonieusement mélangées

Matt Lupo