Synthé-modulaire

Quelques lamas, sur la cordillère des ondes
 
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 Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.

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Yohda
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MessageSujet: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Lun 7 Fév - 21:24

Modulation de Fréquence Exponentielle :

C'est celle que l'on retrouve le plus souvent sur les synthés analogique, comme son nom l'indique elle consiste à moduler la fréquence d'un oscillateur par un autre de manière exponentielle. Les entrées 1V/oct. que l'on trouve sur la majorité des VCO ont une réponse exponentielle (pour chaque volt, la fréquence double)

Ce qu'il est important de comprendre c'est que ce type de FM ne peut pas être utilisé en temps que synthèse à part entière car cette technique ne permet pas de conserver la fréquence originale de la porteuse : plus l'on monte l'intensité de la modulation plus la fréquence de la porteuse change, on ne peut donc varier l'amplitude de modulation dans le but de changer uniquement le contenu spectral.

Cette technique peut être utile pour produire des effets ou encore des sonorités où la tonalité n'a pas d'importance.

L'utilisation classique se fait avec des enveloppes, Sample and Hold etc...

Modulation de Fréquence Linéaire :

Plus rare dans le monde analogique, mais assez courant dans les VCO modulaires, la modulation de fréquence linéaire est celle utilisé comme type de synthèse à part entière : elle permet de conserver la fréquence de la porteuse et de n'affecter uniquement que le contenu spectral.

L'amplitude de la modulation est généralement appelée Index, plus l'on monte l'index plus le contenu spectral s'enrichit d'harmoniques. Varier l'index de modulation permet donc de changer le contenu harmonique de la porteuse et est appelé FM dynamique.

C'est une modulation bipolaire, la dérivation doit parcourir la même distance en positif et en négatif. Par exemple, avec une porteuse à 1000Hz, un index de 10% balayera ça fréquence de 1100Hz à 900Hz. La moyenne des 2 donnant toujours 1000Hz, la fréquence est donc préservée (alors qu'en exponentiel, une modulation bipolaire de 1V donnera un balayage allant de 2000Hz à 500Hz, la moyenne des 2 donne 1250Hz, la fréquence de la porteuse n'est donc pas préservée)

Sur la grande majorité des oscillateurs analogiques l'index de modulation est limité à 100% de modulation, c'est à dire que si votre porteuse est à 1000Hz, la dérivation maximum est de 1000Hz car même si l'on peut monter la fréquence de la porteuse à bien plus de 2000Hz, on ne peut descendre en dessous de 0Hz.

Donc pour obtenir un effet intense, la porteuse doit avoir une fréquence élevée, car avec une fréquence basse la modulation est très subtile voir quasi imperceptible.

Attention, si votre modulateur n'est pas bien centré autours de 0V et contient un DC-offset, les parties positive et négative de la modulation ne seront plus équivalentes et la fréquence de la porteuse ne sera pas conservée. De même si vous forcez l'index au delà des 100%, il se produira le même phénomène.

L’entrée de fréquence linéaire est aussi utilisée pour produire des vibratos. Le rendu est généralement plus musical qu'en exponentiel.

Modulation de Fréquence Linéaire Through Zero :

Extrêmement rare dans le monde analogique, il n'existe que 2 designs commercialisés : le Zeroscillator de Cyndustries et le Teezer de Ian Friitz (dispo en DIY).

La principale différence par rapport aux VCO classiques, c'est que les Through Zero permettent de s'affranchir de la limitation de 100% de l'index de modulation car, comme leur nom l'indique, ils sont capable de dépasser le 0Hz et d'aller dans les fréquences négatives (qui sont les mêmes que les positives, mais inversées en polarité).

Ils permettent donc de produire bien plus d'harmoniques et l'on peut obtenir un effet intense même lorsque la fréquence de la porteuse est basse.

La Modulation de Phase :

A priori on pourrait penser que la modulation de phase n'a aucun rapport avec la FM et pourtant c'est ce type de synthèse qui est utilisé dans le fameux DX7 Yamaha (et autres synthés réputés FM).

Bien qu’une modulation lente ne soit perceptible, à partir de quelques Hz le rendu est similaire à un vibrato et dans les vitesses audio est équivalent à la FM linéaire.

Ce procédé comporte plusieurs avantages par rapport a la FM Lin :

-L'index n'est plus limité aux 100% comme pour la FM linéaire des VCO les plus courants.

-Si le modulateur contient un DC offset, cela n'aura pas d'incidence sur la fréquence de la porteuse.

-De même on peut feedback la porteuse vers son entrée de modulation de phase pour obtenir de nouvelles formes d'ondes et conserver la fréquence de la porteuse, ce qui est impossible en FM.
(Par ex : feedback un triangle vers l'entrée PM peut permettre d'obtenir une saw)

Ces 2 derniers avantages sont les raisons pour lesquelles les synthétiseurs numériques comme les DX utilisent cette technique et non une autre.

Cette technique est malheureusement très rarement implémentée dans les modulaires hardwares à l'heure actuelle. En analogique, il existe le Wiard Oscillator mais celui ci ne permet pas de moduler la phase de la sine, mais uniquement des autres formes d'ondes classiques (triangle, saw, square).

En numérique le MOTM E350 Morphing Terrarium propose aussi cette technique.

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Yohda
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MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Mar 8 Fév - 0:32

Je vous propose une petite expérience afin de constater par vous même que les logiciels comme FM 8, malgrès l'acronyme FM dans leurs titres, utilisent en réalité la Modulation de Phase :

Partir d'un patch vierge sur FM 8.

-Mettre l'OP1 sur SAW
-Ratio de l'OP2 sur 0, offset sur 0.01Hz
-Envoyer l'OP2 moduler l'OP1 à fond.

Si vous écoutez l'OP1 vous ne devriez entendre aucune modulation, en effet comme je l'écrivais plus haut, avec une modulation lente, la modulation de phase est imperceptible. Si c'était réellement de la FM on devrait entendre le pitch de l'OP1 monter et descendre à la vitesse déterminée par l'OP2.

Mais on peux tout de même entendre la modulation de phase à cette vitesse en utilisant une astuce : il faut mettre les mêmes parametres que l'OP1 sur l'OP3 (mais ne pas moduler l'OP3!) et de mixer les 2 sur la sortie.

On entendra alors le déphasage entre les 2 OP à la vitesse deteminé par l'OP2. Si l'on stop la modulation, il n'y a plus de déphasage entre les 2 OP.

Voilà la démonstration que FM8 utilise bien la Modulation de Phase et non la FM.
C'est d'ailleurs pour cela que FM8 permet les feedback des OP.



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YellowMagicDaitô
Petit lama
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MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Mer 9 Fév - 8:02

Merci pour toutes ces précisions sur ces différentes formes de FM et sur la modulation de phase qui à ce que je crois d'ailleurs, ont déclenché un vif débat sur un autre forum que je ne citerai pas silent
On en parlait justement pas plus tard qu'hier avec Seb et ça complète parfaitement le sujet! cheers

J'essaye de bidouiller pour obtenir quelque chose d'approchant avec la demo du nord modular G2, bien que mes connaissances soient encore très fragmentaires. Le little phatty, seul analogique que j'ai, ne semble pas malheureusement capable de donner un résultat bien satisfaisant...mais bon il est déja très bien pour le reste^^.

Merci encore!
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Yohda
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MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Jeu 10 Fév - 4:36

Merci Yellow, ça fait plaisir !
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cernu
Petit lama


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MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Ven 25 Fév - 12:06

Merci Yohda pour ces précisions. J'essaie d'approfondir mes connaissances sur la FM grâce à ton tuto. A la tienne Je suis du genre visuel, j'aime bien les dessins : study

- pour le FM linéaire : la porteuse (qui a la fréquence la plus élevée) est modifiée non pas dans son amplitude mais dans sa fréquence. Comme cela :

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]
Je suis tombé la dessus, c'est assez marrant, et ça aide beaucoup :
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]


- pour la FM exponentiel : c'est là que j'ai besoin de confirmation, je ne suis pas sûr ... La porteuse serait modifiée non pas dans sa fréquence mais dans son amplitude ? Comme cela ? :

Signal de modulation :
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]
Signal de la porteuse :
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]
Signal modulé :
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

C'est donc de la modulation d'amplitude ou je me goure complétement ? confused

Bref, faut que j'achète absolument un oscilloscope ... Suspect
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MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Dim 27 Fév - 0:10

Yohda,

si on prend cette illustration de la modulation de phase :


source wikipedia

et qu'on regarde bien l'influence de la modulation sur le signal de sortie,

on s'aperçoit que ce n'est pas le niveau de modulation qui change la fréquence en sortie, mais la pente de la modulation, ce de la façon suivante : plus la pente est abrupte et positive, plus la fréquence en sortie est élevée, et inversement bien sûr.

Cette illustration donne une définition de la PM très différente de la FM quelle qu'elle soit, on le voit bien en comparant avec les illustrations de cernu (qui sont FM et AM).

Et je n'ai pas trouvé cette modulation par la pente (qui ne repose que sur cette simple observation de l'illustration, je n'ai pas cherché plus loin) dans ta présentation de la modulation de phase.

@+
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Yohda
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MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Dim 27 Fév - 22:17

cernu a écrit:
Merci Yohda pour ces précisions. J'essaie d'approfondir mes connaissances sur la FM grâce à ton tuto. A la tienne Je suis du genre visuel, j'aime bien les dessins : study

- pour le FM linéaire : la porteuse (qui a la fréquence la plus élevée) est modifiée non pas dans son amplitude mais dans sa fréquence. Comme cela :

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Je suis tombé la dessus, c'est assez marrant, et ça aide beaucoup :
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- pour la FM exponentiel : c'est là que j'ai besoin de confirmation, je ne suis pas sûr ... La porteuse serait modifiée non pas dans sa fréquence mais dans son amplitude ? Comme cela ? :

Signal de modulation :
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Signal de la porteuse :
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]
Signal modulé :
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

C'est donc de la modulation d'amplitude ou je me goure complétement ? confused

Bref, faut que j'achète absolument un oscilloscope ... Suspect

Merci Cernu,

Non, il n'y a pas de modulation d'amplitude en FM, losrque je parle d'amplitude, je parle juste de la quantité de modulation.

En gros la FM Lin produit des résultats qui se rapproche des waveshapers : plus on monte l'index de modulation, plus il y a d'harmoniques sur le signal résultant, mais ça ne change pas le pitch (la fondamentale)

Alors qu'en FM expo il y a une dérive du pitch, plus l'on monte la modulation plus la fondamentale change. le résultat est inharmonique.

Je n'ai pas réussit à trouver d'illustration pour la FM expo. (comme c'est n'est pas un type de synthèse à proprement parler il n'y a pas beaucoup d'infos.)

Comme dit Ehgdae, ta dernière illustration représente une modulation AM, avec un VCA.

Pour visualiser tout cela plutôt qu'un oscilloscope, essaye un spectrogramme : perso j'utilise celui de Samplitude, cela aide beaucoup à comprendre car on peut voir la fondamentale et les harmoniques.


Citation :
on s'aperçoit que ce n'est pas le niveau de modulation qui change la fréquence en sortie, mais la pente de la modulation, ce de la façon suivante : plus la pente est abrupte et positive, plus la fréquence en sortie est élevée, et inversement bien sûr.

Cette illustration donne une définition de la PM très différente de la FM quelle qu'elle soit, on le voit bien en comparant avec les illustrations de cernu (qui sont FM et AM).
Oui, suivant les conditions d'utilisation FM et PM peuvent réagir différemment.

En effet, comme je le disait plus haut, si la modulation a une fréquence lente alors la PM ne répond pas comme la FM, ton exemple l'illustre très bien (pente adrupte = vitesse rapide).

Un peu d'info théorique en plus :

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cernu
Petit lama


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MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Dim 27 Fév - 23:47

Si Samplitude permet d'analyser ce genre de choses, je vais essayer de voir ça.

En tout cas, merci Yohda pour les efforts que tu fais par ici...

Je t'envourage vivement à continuer... pour tout ce qui concerne la théorie et la pratique de la synthèse sonore.

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MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Lun 28 Fév - 0:34

Yohda, merci à la fois pour tes articles et pour tes réponses... mais Embarassed je n'ai pas compris le lien avec cette question de pente. Par contre, à priori mais c'est idiot, la porteuse était pour moi toujours de fréquence plus élevée que la modulante or quand le taux est favorable à la modulante, on est presque dans de la synthèse additive avec la modulante comme fondamentale et la porteuse comme harmonique principale, mais avec en plus génération d'harmoniques supplémentaires. Oui, la synthèse par modulation est une bien riche trouvaille.
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Invité
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MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Lun 28 Fév - 0:43

ah oui, pour la visualisation de spectres, Acousmography est très ludique :

http://www.ina-entreprise.com/entreprise/activites/recherches-musicales/acousmographe.html

il dispose d'outils pour ajouter annotations, schémas, etc ...

voici un exemple que je m'étais amusé à faire :

http://vimeo.com/1491737

@+
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Yohda
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MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Lun 28 Fév - 1:36

ehgdae a écrit:
Yohda, merci à la fois pour tes articles et pour tes réponses... mais Embarassed je n'ai pas compris le lien avec cette question de pente.
Merci !

Je ne suis pas sûr de mon explication pour la pente, mais c'est à cela que ça me fait penser :

Si tu envois une tension fixe sur l'entrée PM cela ne s'entend pas, même si la tension est élevée.

Par ex si tu joues avec le potard manuel de PM, lorsque tu le tournes tu entends bien un changement de pitch, mais dès que tu arretes le pitch revient instantanément à l'origine, même si le potard n'est pas à sa position initiale.

Citation :
Par contre, à priori mais c'est idiot, la porteuse était pour moi toujours de fréquence plus élevée que la modulante or quand le taux est favorable à la modulante, on est presque dans de la synthèse additive avec la modulante comme fondamentale et la porteuse comme harmonique principale, mais avec en plus génération d'harmoniques supplémentaires. Oui, la synthèse par modulation est une bien riche trouvaille.
C'est marrant perso je fais quasi toujours l'opposé : la freq de la modulation plus rapide que celle de la porteuse.

Le truc interressant en FM lin, c'est que de nouvelles harmoniques se créent à la fois au dessus et en dessous de la porteuse (les fameuses sidebandes), donc si elle est suffisamment élevé on peut créer des subharmoniques en fonction de la fréquence de la modulation. (plus la modulation est rapide, plus il y a de distance entre les sidebandes)

Oui, trouvaille géniale que la synthèse par modulation !
Du coup il faudrait que je teste l'inverse pour avoir une idée du résultat.

Citation :
ah oui, pour la visualisation de spectres, Acousmography est très ludique :

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

il dispose d'outils pour ajouter annotations, schémas, etc ...
Merci pour le lien, il a l'air très sympa cet utilitaire !
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MechaSeb
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MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Dim 13 Mar - 5:25

Je me permet de rajouter le lien sur le Thru Zero qu'avait posté Yves :

Lien (au format .pdf) [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]
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dub halley
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MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Dim 13 Mar - 9:52

J'ai utilisé un micro (chant) en entrée FM (lin) dans mon Z3000 (tiptop audio)

Et bah ca pète !! Kiffe
Poussé dans ses derniers retranchement cela faisait même pensé à un "bit reducer" tellement cela tordait ...

Excellent !!!

La FM c'est vraiment un moyen puissant de faire vriller le son !!


Bananallama

EDIT : merci pour ce sujet épinglé très bien résumé par yohda !!
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robonom
Lama-mia !
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Localisation : Nantes L.A west coast

MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Ven 29 Juin - 1:17

Merci Yohda, pour ce tuto très intéressant.
Je signale tout de même quelques liens pétés :

Citation :
ah oui, pour la visualisation de spectres, Acousmography est très ludique :

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

il dispose d'outils pour ajouter annotations, schémas, etc ...

voici un exemple que je m'étais amusé à faire :

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

et en propose un en remplacement, que vous avez surement déjà vu, mais qui me fait toujours rire :
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]
On est tellement mieux en thru zero. albino
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http://www.martialfunk.net/artists-label-martialfunk/robonom
ripit
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MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Lun 28 Jan - 6:00

un autre through zero : le Rubicon d'intellijel (si je ne m'abuse, docteur mabuse)

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Yohda
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MessageSujet: Re: Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.   Lun 28 Jan - 6:19

Bien vu, et même le fameux WMD Phase Distortion Oscillator pour la modulation de phase.
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Modulation de Fréquence : Exponentielle ; Linéaire ; Through Zero et Modulation de Phase.
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