Les LFO
A l'instar des enveloppes, les LFO sont des modules communs à l'ensemble des générateurs de son, synthétiseurs et échantillonneurs. Tout le monde croit les connaître, alors que la plupart d'entre eux recèlent nombre de fonctions bien souvent inexploitées...
On ne le répétera jamais assez, LFO sont les initiales de Low Frequency Oscillator,
ou en français, oscillateur à basse fréquence. Peut importe que notre oreille
ne perçoive pas les fréquences inférieures à 20 Hertz, puisque le rôle du LFO,
contrairement à celui de l'oscillateur, n'est pas de produire une forme d'onde audible,
mais de moduler de manière périodique tel ou tel paramètre d'un son (hauteur,
fréquence de coupure, amplitude, largeur d'impulsion d'un signal carré, panoramique...).
Avant d'étudier concrètement la manière dont certains synthétiseurs
exploitent le LFO, je vous propose d'énumérer les principaux caractéristiques qui lui
sont liés.
Les paramètres du LFO
Nombre : un instrument possède plus ou moins
de LFO (deux par programme sur le Korg M1, six
par patch sur le D-50 Roland, huit par voice sur
le Yamaha SY77, etc).
Forme d'onde : généralement sinusoïdale, triangulaire, carrée, en dents de scie
ou aléatoire. Plus rarement, on rencontre le bruit blanc, voire un signal quelconque, (délivré
par un oscillateur, un contrôleur continu, une enveloppe...), échantillonné
à la fréquence du LFO. C'est le cas du Matrix 6, que nous commenterons dans la
partie 2 de ce dossier.
Plage de fréquence : s'échelonne entre quelques centièmes et quelques dizaines,
ou quelques centaines de Hertz (0,1 Hz correspond à une période toutes les dix secondes,
20 Hz à vingt périodes par seconde, etc). Plus la fréquence est élevée
(elle atteint carrément les 250 Hz sur les Bit 01/99), plus l'effet du LFO, lorsqu'il
agit sur la hauteur, se rapproche de la synthèse par modulation de fréquence.
Réglage de la fréquence : exprimé par une valeur numérique, et plus rarement,
en Hertz (de 0.08 Hz à 21 Hz sur les SQ-1/SQ-2 Ensoniq, de 0,08 Hz à 18,14 Hz sur l'E-mu III...).
Parfois, la fréquence peut être influencée par un paramètre tel que la hauteur de
la note ou sa vélocité.
Humanisation : la fréquence du LFO est soumise à des fluctuations aléatoires (Micro-Wave...).
Une variante consiste à induire de légères modifications de fréquence pour chaque
voie de polyphonie de l'instrument (S1000, E-mu III...). Dans ce cas, pour un accord de trois
notes soumises à un LFO d'une fréquence de 5 Hz, les première, seconde et troisième
notes seront par exemple modulées à 4,9 Hz, 5,1 Hz et 4,96 Hz.
Synchronisation : à priori, le LFO émet une forme d'onde en permanence, pour être déclenché
dès l'instant où un message de note-on est détecté, et ceci jusqu'à
l'extinction du son. La synchronisation permet de faire repartir le LFO en début de cycle
chaque fois qu'une note est enfoncée.
Polarité : inverse la phase du LFO. Il arrive même que cette phase soit réglable en degrés,
comme sur le SY77.
Délai : suite à l'appui sur une touche du clavier, le LFO n'entre en action qu'une fois
la période de délai écoulée (parfois exprimée en temps, de 0 à
21,69 secondes sur l'E mu III...). Il s'agit le plus souvent non pas d'une brusque apparition,
mais d'une montée progressive (fade-in), bien que le LFO ne démarre pas pour autant
à l'enfoncement de la touche. Sur certaines machines, il existe à la fois un réglage
de délai et un réglage de fade-in. Parfois, le temps de délai peut être
influencé par un paramètre tel que la hauteur de la note ou sa vélocité.
Enveloppe : plus évoluée que le délai,
l'enveloppe contrôle avec précision
l'évolution du taux de modulation du LFO
dans le temps. Tout comme le délai, elle
concerne le niveau de sortie global du LFO, ou
éventuellement, le taux de modulation d'un
seul paramètre.
Nombre de paramètres susceptibles d'être
modulés : hauteur d'un oscillateur,
largeur d'impulsion (PWM), fréquence de
coupure d'un filtre, résonance, amplitude,
panoramique, fréquence d'un autre LFO,
etc.
Taux de modulation direct : profondeur avec laquelle
le LFO agit sur tel ou tel paramètre. Selon
les instruments, le taux de modulation se règle
en sortie du LFO et/ou à l'entrée
du paramètre modulé.
Taux de modulation indirect : profondeur avec laquelle
un contrôleur (molette de modulation, aftertouch...)
commande en temps réel l'action du LFO
sur tel ou tel paramètre. Le taux de modulation
indirect peut soit se cumuler avec le taux de
modulation direct, soit en déterminer le
pourcentage (taux de modulation indirect à
zéro: pas de modulation directe, taux de
modulation indirect au maximum: modulation directe
maximum). Sauf exception, la modulation indirecte
est insensible au délai et autres enveloppes,
puisque le LFO est censé agir immédiatement
sous contrôle du musicien.
Sans avoir la prétention d'être exhaustive,
cette liste permet d'évaluer plus précisément
les immenses possibilités du LFO. Bien
sûr, aucun instrument n'implémente
ces caractéristiques dans leur intégralité.
Afin de concrétiser ces différentes
notions, penchons-nous sur le fonctionnement des
oscillateurs à basse fréquence de
divers instruments. Un examen que nous poursuivrons
la prochaine fois, avant de passer à la
pratique.
Roland Juno-1/2
Rien de bien compliqué au niveau du Juno.
La forme d'onde du premier LFO, sinusoïdale,
est dirigée en direct vers la fréquence
de coupure (taux de modulation VCF LFO) et vers
la hauteur des oscillateurs (taux de modulation
DCO LFO). Par ailleurs, cette même forme
d'onde transite via la molette de modulation,
mais cette fois-ci uniquement vers la hauteur
(taux de modulation MOD SENS), et bien entendu
sans passer par le délai.
Un second LFO, dont seule la vitesse est réglable,
s'applique à la largeur d'impulsion de
certaines formes d'ondes de l'oscillateur. Deux
des paramètres 'tone modify'
influent globalement en plus ou en moins sur la
vitesse des LFO (mod rate) et sur les taux de
modulation directs (mod depth).
Yamaha DX7
Malheureusement unique, le LFO du DX7 demeure
toutefois très souple d'emploi: waveshape
(six formes d'ondes: sinusoïdale, triangulaire,
en dents de scie ascendantes ou descendantes,
carrée et aléatoire), speed (vitesse
comprise entre 0.1 Hz et 60 Hz), delay (jusqu'à
3 secondes), PMD pour Pitch Modulation Depth (taux
de modulation de hauteur), AMD pour Amplitude
Modulation Depth (taux de modulation d'amplitude),
et sync (redémarrage du LFO en début
de cycle à chaque note enfoncée).
Le LFO agit globalement sur la hauteur des six
opérateurs d'une voix en fonction d'un
réglage de sensibilité (PMS pour
Pitch Modulation Sensitivity), et individuellement
sur l'amplitude en fonction d'un réglage
de sensibilité par opérateur (AMS
pour Amplitude Modulation Sensitivity). N'oublions
pas qu'en synthèse FM, l'amplitude d'un
opérateur porteur agit sur le volume, et
celle d'un opérateur modulateur sur le
timbre.
En dehors des taux de modulation directs (PMD
et AMD), il est possible de commander le LFO en
réglant la profondeur (range) ainsi que
la commutation on/off vers la hauteur et l'amplitude,
des quatre contrôleurs suivants: modulation
wheel, foot control, breath control et aftertouch
(par canal).
Yamaha SY77
Rappelons qu'un son de SY77 est composé
de un à quatre éléments,
AFM (modulation de fréquence) ou AWM (lecture
d'échantillons). Le LFO ressemble étrangement
à celui du DX7, en plus évolué:
six formes d'ondes (les mêmes), vitesse,
délai, AMD, PMD, mais également
FMD, pour Frequency Modulation Depth (fréquence
de coupure des deux filtres de chaque élément).
Le paramètre sync cède sa place
à un réglage de phase: chaque fois
qu'une touche est enfoncée, le LFO redémarre
à un point du cycle à déterminer
(de 0 à 360 degrés). Progrès
considérable, on peut désormais
diriger la modulation de hauteur indépendamment
vers chacun des six opérateurs, en fonction
d'un réglage individuel de sensibilité
(PMS pour Pitch Modulation Sensitivity). Le pendant
de l'AMS et du PMS pour le filtre se nomme LFO
Cutoff Sens (de -7 à +7, +7 correspondant
à un taux maximum, et -7 à un taux
maximum de phase inversée).
Pour les contrôles externes du LFO (un pour
la hauteur, un pour l'amplitude, un pour le filtre),
nous avons droit à l'aftertouch, ou à
n'importe quel contrôleur continu compris
entre 0 et 120. Un second LFO (sub LFO) est réservé
à la hauteur, et ce globalement, pour les
six opérateurs (comme sur le DX7). Ses
paramètres sont: forme d'onde (triangulaire,
dents de scie descendante, carrée et aléatoire),
vitesse, PMD, time et mode (delay ou decay). En
mode delay, le délai équivaut au
paramètre time, tandis qu'en mode decay,
une fois le temps écoulé, l'action
du LFO décroît. Tout ce que nous
venons d'énoncer s'applique de façon
similaire à un élément AWM
(dénué toutefois de sub LFO), à
ceci près, bien entendu, que la notion
d'opérateurs disparait.
Enfin, le LFO d'un élément influe également sur le panoramique, avec un taux
que l'on régulera éventuellement par l'intermédiaire d'un contrôleur
continu ou de l'aftertouch.
Le voyage au pays du LFO continue. C'est au tour des S1000, Bit 01/99, D-50 et Matrix 6 de nous livrer leurs secrets. Mais d'ici peu, nous passerons à la pratique...
En deux parties, au travers de différents exemples, nous aurons fait le tour de quasiment tous les paramètres du LFO. Cette fois-ci encore, comme vous allez le constater, certains constructeurs rivalisent d'ingéniosité pour tirer un maximum de profit de ces espiègles modules que sont les oscillateurs à basse fréquence.
Akai S1000/S1100
Les échantillonneurs S1000/S1100 comportent
deux LFO dont la forme d'onde est unique (sinusoïdale).
Contrôlant la hauteur, le premier d'entre
eux est réglable en fréquence, délai
et taux de modulation (profondeur). Chacun de
ces trois paramètres peut évoluer
en plus ou en moins suivant la hauteur de la note
(augmentation de la vitesse ou diminution du taux
dans les aigus, du délai dans les graves,
etc). Un suivi de clavier original !
D'autre part, modulation, vélocité
et aftertouch par canal sont capables d'influer
sur le taux. Pas de synchronisation on/off (démarrage
en début de cycle pour toute nouvelle touche
enfoncée), mais une fonction 'desync',
qui lorsqu'elle est validée, induit de
subtiles nuances en modifiant légèrement
la fréquence du LFO pour chaque note jouée
(ou plus exactement, en cas d'empilage, pour chaque
voie de polyphonie).
Plus sobre, le second LFO se charge du panoramique:
vitesse, taux, délai et position dans l'espace
stéréo via la molette de modulation.
Crumar Bit 01/99
Au nombre de deux, les LFO des Bit 99 (version
clavier) et Bit 01 (version expandeur), deux synthétiseurs
italiens Crumar assez peu répandus, sont
plutôt performants pour des instruments
analogiques de cette catégorie. Ils comportent
chacun trois formes d'ondes (triangulaire, dents
de scie, carrée), une fréquence
sensible à la vélocité, un
délai, ainsi qu'un taux sous contrôle
éventuel de la molette de modulation.
Les Bit 99/01 sont parmi les seules machines à
diriger le signal du LFO vers la molette après
qu'il ait transité par le délai.
Les quatre sources à moduler (oscillateurs
1 et 2, fréquence de coupure du filtre
et amplitude) sont susceptibles d'être influencées
simultanément par les deux LFO. Une particularité
aussi rare qu'intéressante. Enfin, pour
être précis, signalons que la fréquence
de coupure n'est modulée par le LFO qu'à
condition que l'enveloppe du filtre soit en service.
Roland D-50
Le D-50, l'un des plus riches en LFO, n'en possède
pas moins de trois par tone, soit un total de
six par patch: aucun risque de monotonie ! A vous
de déterminer lequel des trois agira sur
la largeur d'impulsion du signal carré,
la fréquence de coupure et l'amplitude
de chacun des deux partiels d'un tone. Taux et
phase (normale ou inversée), sont réglables
indépendamment pour toutes ces destinations.
Les paramètres d'un LFO sont les suivants:
forme d'onde (triangulaire, dents de scie, carrée,
aléatoire), vitesse, délai et synchronisation.
Lorsque cette synchronisation est validée,
une fois toutes les notes relâchées,
la pression sur une nouvelle touche fait repartir
le LFO en début de cycle. Notons que la
hauteur, dont nous n'avons pas encore parlé,
est pilotée par le premier des trois LFO.
Dans ce cas, le taux, commun aux deux partiels
d'un tone, est contrôlable par l'intermédiaire
de la molette de modulation et de l'aftertouch
par canal (il s'ajoute au taux fixe).
Au niveau du partiel, un paramètre à
trois positions offre les options suivantes: off
(pas de LFO sur la hauteur), on (influence du
LFO sur la hauteur), A&L (influence du LFO
sur la hauteur, uniquement par le biais de l'aftertouch
et de la modulation). Enfin, en plus des modes
sync on et off, ce premier LFO implémente
la fonction sync key (le LFO repart en début
de cycle à chaque note jouée).
Oberheim Matrix 6
Modulation matricielle oblige, la section LFO
du Matrix 6 est un modèle du genre. Les
LFO 1 et 2 (incluant un réglage de synchronisation)
disposent chacun de sept formes d'ondes: triangulaire,
dents de scie ascendante, descendante, carrée,
aléatoire, bruit et échantillonnée.
Cette dernière n'est autre que l'une des
vingt sources de modulation énumérées
dans l'encadré ci-contre, 'samplée'
à la fréquence du LFO. Fréquence
qui, en plus d'un réglage fixe, peut être
contrôlée par l'une des vingt sources
de modulation (à un taux à déterminer),
mais aussi par l'aftertouch canal (LFO 1) et par
la hauteur de la note jouée (LFO 2).
On rencontre également un réglage
de taux, influencé si nécessaire
par le paramètre ramp (sorte d'enveloppe
mono-segment utilisée pour induire un délai),
ainsi que par l'une des vingt sources de modulation.
Le LFO 1 se dirige vers la hauteur des deux oscillateurs
(taux indépendants), et vers les trois
enveloppes. Sans entrer dans les détails,
il s'agit de les déclencher à partir
d'une position à définir, c'est-à-dire
d'un angle de phase de la première demi-période
du cycle du LFO. Pour sa part, le LFO 2 se dirige
vers la largeur d'impulsion du signal carré
des deux oscillateurs (là encore, les taux
sont indépendants). Il existe un troisième
LFO, commun à l'ensemble des patches du
Matrix, exclusivement dédié au vibrato
(contrôle de la hauteur des oscillateurs).
La fréquence et/ou l'amplitude sont modulables
par une pédale et/ou par une molette. De
par la souplesse de la modulation matricielle,
le signal en sortie du LFO 1 et du LFO 2 (deux
des vingt sources), est capable de moduler une
ou plusieurs destinations (au nombre de trente
et une) à un certain taux. Des possibilités
illimitées! Tout ceci est bien beau, mais
que faire d'un LFO, aussi puissant soit-il ?
|
Matrix
6 et modulation matricielle
|
| Les
vingt sources Enveloppe 1/2/3 LFO 1/2 Vibrato Ramp Clavier (hauteur) Portamento Tracking generator Clavier (note-on/off) Vélocité d'enfoncement Vélocité de relâchement Pression par canal Pédale 1/2 Molette 1/2 Molette 3 (molette 2 inversée) Les trente deux destinations DCO 1/2 : fréquence DCO 1/2 : largeur d'imulsion (PW) DCO 1/2 : forme d'onde (passage progressif de sawtooth vers tri) FM : modulation de fréquence du filtre par le DCO 1 VCF : fréquence de coupure VCF : résonance VCA 1/2 : amplitude Enveloppe 1/2/3: délai Enveloppe 1/2/3: attaque Enveloppe 1/2/3: décroissance Enveloppe 1/2/3: relâchement Enveloppe 1/2/3: amplitude LFO 1/2 : vitesse LFO 1/2 : amplitude Portamento : amplitude |
En matière de LFO, les applications les plus courantes sont au nombre de quatre: modulation de hauteur (vibrato), d'amplitude (trémolo), de timbre et de largeur d'impulsion d'un oscillateur rectangulaire. Voici la manière dont elles influent sur le son.
Le vibrato
L'amplitude de la forme d'onde du LFO commande
la hauteur du signal modulé en fonction
d'un taux à déterminer. Plus ce
taux est élevé et plus le signal
s'écarte de part et d'autre de sa hauteur
d'origine (de manière cyclique, à
la fréquence du LFO). Sur ce schéma,
la hauteur augmente d'une octave au cours de chaque
demi-période d'amplitude positive du LFO.
Elle diminue d'autant au cours de chaque demi-période
d'amplitude négative.
Quelques idées : vibrato sur des
instruments à cordes tels que le violon
(LFO sinusoïdal ou triangulaire, taux contrôlé
par la molette de modulation ou par l'aftertouch),
séquence à l'octave (LFO carré,
fréquence fonction du tempo, taux de modulation
réglé de manière à
produire un intervalle de douze demi-tons), sirène
d'ambulance (LFO carré, taux de modulation
réglé de manière à
produire un intervalle de quarte), sirène
de police américaine (LFO triangulaire,
fréquence élevée)...
Le trémolo
L'amplitude de la forme d'onde du LFO commande
le volume du signal modulé en fonction
d'un taux à déterminer. Plus ce
taux est élevé et plus le signal
s'écarte de part et d'autre de son volume
d'origine (de manière cyclique, à
la fréquence du LFO). Sur ce schéma,
le volume est multiplié par deux au cours
de chaque demi-période d'amplitude positive
du LFO. Il est divisé d'autant au cours
de chaque demi-période d'amplitude négative.
Quelques idées: trémolo sur
des instruments à vent tels que la flûte
(LFO sinusoïdal ou triangulaire, taux contrôlé
par la molette de modulation ou par l'aftertouch)...
La modulation du timbre
L'amplitude de la forme d'onde du LFO commande
la fréquence de coupure du filtre du signal
modulé en fonction d'un taux à déterminer.
Plus ce taux est élevé et plus le
signal s'écarte de part et d'autre de son
timbre d'origine (de manière cyclique,
à la fréquence du LFO: le nombre
d'harmoniques croît et décroît).
Quelques idées : effet wah wah sur
des instruments tels que la guitare ou l'orgue
(LFO sinusoïdal ou triangulaire, taux contrôlé
par la molette de modulation ou par l'aftertouch),
sonorités typiquement synthétiques
(taux de modulation élevé, résonance
au maximum), hélicoptère (bruit
blanc modulé par un LFO triangulaire rapide),
vagues (bruit blanc modulé par un LFO sinusoïdal
assez lent)...
La largeur d'impulsion
L'amplitude de la forme d'onde du LFO commande
la largeur d'impulsion d'un signal rectangulaire
en fonction d'un taux à déterminer.
Plus ce taux est élevé et plus le
signal s'écarte de part et d'autre de sa
largeur d'impulsion d'origine (de manière
cyclique, à la fréquence du LFO).
Enfin, pour les heureux possesseurs de synthétiseurs
dont la fréquence du LFO est exprimée
en Hertz, ils pourront se reporter au tableau
ci-dessous.
Tempo/Fréquence du LFO
60/1 Hz
63/1,05 Hz
66/1,1 Hz
69/1,15 Hz
72/1,2 Hz
75/1,25 Hz
78/1,3 Hz
81/1,35 Hz
84/1,4 Hz
87/1,45 Hz
90/1,5 Hz
93/1,55 Hz
96/1,6 Hz
99/1,65 Hz
102/1,7 Hz
105/1,75 Hz
108/1,8 Hz
111/1,85 Hz
114/1,9 Hz
117/1,95 Hz
120/2 Hz
123/2,05 Hz
126/2,1 Hz
129/2,15 Hz
132/2,2 Hz
135/2,25 Hz
138/2,3 Hz
141/2,35 Hz
144/2,4 Hz
147/2,45 Hz
150/2,5 Hz
153/2,55 Hz
156/2,6 Hz
159/2,65 Hz
162/2,7 Hz
165/2,75 Hz
168/2,8 Hz
171/2,85 Hz
174/2,9 Hz
177/2,95 Hz
180/3 Hz
183/3,05 Hz
186/3,1 Hz
189/3,15 Hz
192/3,2 Hz
195/3,25 Hz
198/3,3 Hz
201/3,35 Hz
204/3,4 Hz
207/3,45 Hz
210/3,5 Hz
213/3,55 Hz
216/3,6 Hz
219/3,65 Hz
222/3,7 Hz
225/3,75 Hz
228/3,8 Hz
231/3,85 Hz
234/3,9 Hz
237/3,95 Hz
240/4 Hz
