Modulation unipolaire et bipolaire ; Modulation d’amplitude : AM, RM et frequency shifter.

Différence signal unipolaire et bipolaire :

Un signal unipolaire est soit uniquement positif ou négatif, par exemple de 0V à +10V, comme un générateur d’enveloppe (ou 0V à -10V pour l'enveloppe inversée), alors qu’un signal bipolaire oscille autour du 0, négativement et positivement, par exemple –5V à +5V, généralement comme un LFO ou un VCO.

On peut transformer un signal bipolaire en unipolaire et inversement en leur ajoutant un offset, par exemple si l’on ajoute un offset de +5V à la modulation bipolaire de –5V +5V on obtient le même résultat que la modulation unipolaire : 0V à +10V (-5 + 5 = 0 et 5 + 5 = 10)

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Modulation d’Amplitude (AM) :

La Modulation d’Amplitude est une modulation unipolaire, typiquement un signal est envoyé dans l’entrée d’un VCA et l’amplitude du VCA est modulé par un autre signal.

C’est le même principe que le tremolo, mais ici nous nous intéressons aux applications à vitesse audio, ce qui a pour conséquence de produire de nouvelles harmoniques.

L’AM produit la somme et la différence de toutes les harmoniques des 2 signaux et conserve les signaux originaux dans le signal résultant.

Par exemple 2 sines pures sans harmoniques :
500Hz et 100Hz

On obtiendra donc ces 2 mêmes fréquences, plus la somme et la différence des 2 :
Somme : 500 + 100 = 600
Différence : 500 – 100 = 400

On aura donc 4 harmoniques en sortie :
100 ; 400 ; 500 ; 600 Hz

Ceci est un exemple avec des signaux simples ne contenant pas d’harmoniques, bien entendu plus les signaux originaux contiennent d’harmoniques plus le signal résultant sera complexe et riche en harmoniques.

Modulation en Anneau (Ring Modulation) :

Ce modulation tire son nom des premiers circuits qui étaient composé par un anneau de diode, d’où le nom de ring qui lui va bien vu que le résultat sonne souvent métallique.

De nos jour on utilise plus souvent un 4 quadrant multiplier qui est bien moins sujet à la distorsion et qui produit généralement un son plus propre. (ce qui n’est pas forcément un avantage pour les mordu d’analo…ce qui fait que des circuits de "Real Ring Mod" sont réapparus depuis quelques temps)

La RM est une modulation bipolaire, la polarité de la porteuse étant inversé pendant la phase négative du modulateur.

Pour le son elle est très semblable à la AM, la majeur différence entre les 2 tient du fait que la RM supprime les signaux originaux, on se retrouve donc uniquement avec la somme et la différence des 2 signaux.

Avec le même exemple que la AM cela donne :

500Hz et 100Hz

Somme : 500 + 100 = 600
Différence : 500 – 100 = 400

Seulement 2 harmoniques en sorties :
400 ; 600 Hz

Une application qui est intéressante avec les RM, si elle sont DC capables, c’est de les utiliser pour mélanger 2 LFO et ainsi obtenir une nouvelle modulation plus complexe.

Une astuce pour les Ring Mod : si l’on envoi le même signal dans les 2 entrées, on obtient un signal au double de la fréquence en sortie ! Pratique pour des modulations etc….

Frequency Shifter :

Nous arrivons à la forme la plus complexe de modulation d’amplitude : le frequency shifter.

Sur le principe le frequency shifter fonctionne presque comme la RM, sauf que là on peux séparer la somme et la différence et n’en garder qu’un ou mixer les 2 comme bon nous semble.

Généralement il dispose de 2 sorties : Up (somme) et Down (différence), ce qui permet d’obtenir des effets stéréo très larges en branchant l’un à gauche et l’autre à droite etc…

Mais le FS permet une autre application appellé "Barber Pole".

(Terme qui décrit bien l’effet, voir : [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] )

Le principe est de créer l’illusion que l’effet monte ou descend indéfiniment (comme le Barber pole lorsqu’il tourne, il semble monter à l’infini)

Pour ce faire il faut feedback une des sorties du FS vers son entrée (Sortie UP pour que l’effet monte et sortie DOWN pour qu’il descende)

L’effet produit se rapproche du son d’un phaser mais, à mon sens, à la fois plus subtil et plus ample ( !)

Il y a 2 façons d’obtenir cet effet :
-Avec le modulateur en basse fréquence (LFO)
-Avec le modulateur accordé à la fréquence de la porteuse mais avec un léger « shift » de quelques Hz

Cette 2nd technique produit un effet plus ample mais ne fonctionne pas avec des signaux comme le bruit blanc qui n’ont pas de fréquence qui leur est "propre" (vu que le bruit blanc occupe toute les fréquences au même volume)




J’espère ne pas avoir été trop confus et ne pas avoir oublié trop de choses, si une partie ne vous semble pas claire ou que vous pensez qu’il manque des infos, n’hésitez pas à m’en faire part

(avec la voix de chirac)
J'ai pas réussi à chopper le bip-bip mais j'ai coincé le tube d'aspirine ......

Non, joli résumé de ces mystères électroniques qui sentent bon l'ésotérisme et l'odeur des électrons surchauffés ....

Merci Meka !

superbe vulgarisation !!
Claire simple et précise !!

Merci

simple et efficace merci.
Par contre aurais tu des exemples de RM "classiques" à diode et d'autres basés sur les quadrants ?

Ce genre d'article a quelque chose qui me plait bien: Ça donne envie de potasser le sujet en profondeur (internet, bouquins, etc...)
Vulgariser (dans son sens "rendre clair") est le meilleur moyen de donner le goût aux débutants (comme moi) de chercher à bien connaître le fond des choses.
Merci Yohda

premier post pour un grand merci !
c'est vraiment cool d'expliquer plus précisemment ces notions.
concernant le frequency shifter, quel module le permet ?

Ouah. Je viens de trouver (tardivement) ce post et je tenais à dire : MERCI ! (et : encore !)

Effectivemment tres bon post ,et qui a le meritte d'etre clair,merci Yodha.

belle remontée de post ! Intéressant en effet...

je suis un piètre "technicien" mais j'ai envie d'explorer un peu plus la modulation d'amplitude.
je voudrais savoir si le résultat sonore est influencé par :

- l'emploi d'un VCA log ou lin
- le niveau du signal de modulation (seuil ?)

par avance merci

Citation :

je voudrais savoir si le résultat sonore est influencé par :

- l'emploi d'un VCA log ou lin

Oui, la forme d'onde qui module n'aura pas la même influence dans les 2 cas, par contre je ne pourrais pas dire comment les différences vont se manifester (assez subtils je pense ?)

Citation :

- le niveau du signal de modulation (seuil ?)

Là je ne suis pas sûr, mais il me semble que le niveau de modulation influe juste sur le niveau des harmoniques rajoutées, sauf par ex si le modulateur dépasse la plage de modulation (si le modulateur est une sine il pourrait se rapprocher de l'effet d'une square)

Je vais essayer de vérifier ce soir.

merci yohda.
pour le choix du vca, j'ai posé la question à mon père qui m'a dit sans hésiter "lin" !

ça vaut peut-être le coup d'atténuer la porteuse ou le modulateur pour voir (et entendre).
moi aussi j'expérimenterai ces trucs dès que possible. avec oscilloscope en parallèle.

voici les essais avec porteuse sinus / modulateur dent de scie.
photo 1 avec VCA linéaire
photo 2 avec VCA exponentiel
c'est déroutant car je ne comprends pas bien ce qui se passe avec le VCA lin.
y-a-t-il une histoire d'offset ?

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Salut!

La première photo avec le VCA lin est touta-fait normale. En effet, le modulateur étant centré sur zéro volt, il ne va ouvrir le VCA que sur son cycle positif. Il faut donc un VCA disposant d'un contrôle de gain initial, ou alors mixer un offset avec le modulateur de façon a ce que ce dernier soit unipolaire. C'est ce que je fais avec le cwejman VCA 4MX.

La deuxième photo avec le VCA expo, là, je ne comprends pas ce qu'il se passe. Il y a carrément une half rectification qui se produit.

De mon côté je fais souvent de la AM et j'ai eu l'occasion de tester en lin ou expo (module doepfer A132-3 disposant d'un switch lin/expo). Le résultat est relativement similaire, mais les niveaux sont plus délicats à gérer en expo. Comparativement au cwejman, le doepfer à moins d'headroom et sature plus vite. Il tord un peu le signal, mais cela reste raisonnable. Mais il est beaucoup commode que le cwejman grâce à son contrôle de gain.

Par contre, à l'opposé de la FM, la AM est à mon sens bien plus intéressante dans le rendu audio, lorsque le modulateur est à fréquence supérieure que la porteuse.
Ce la permet d'obtenir des formes d'ondes complexes de ce genre : (sine modulée par une square de fréquence supérieure)

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PS : je crois qu'il y a une petite coquille dans le premier poste expliquant la RM.

Citation :

"Une astuce pour les Ring Mod : si l’on envoi le même signal dans les 2 entrées, on obtient un signal au double de la fréquence en sortie ! Pratique pour des modulations etc…."

Cela ne fonctionne que dans le cas de signaux sinus. A noté aussi, qu'en sortie le signal devient unipolaire.

Djo, tout d'abord merci pour ton intérêt pour le sujet.
effectivement j'ai un potard de gain initial sur le vca. je comprends pourquoi il faut l'ouvrir à fond...

Citation :

La deuxième photo avec le VCA expo, là, je ne comprends pas ce qu'il se passe. Il y a carrément une half rectification qui se produit.

je n'avais pas fait gaffe que l'onde modulée était à l'inverse de la SAW modulateur.
qu'entends-tu par half rectification ?
je ne crois pas avoir touché quoi que ce soit sur l'oscilloscope qui aurait pu inverser le graphe de l'entrée 1.

je recommencerai demain pour affiner tout ça.

Citation :

Ce la permet d'obtenir des formes d'ondes complexes

ma curiosité me conduit vers ce monde étrange.
le rendu est différent de la hard synchro.

aut' question.
si le vco modulateur joue juste, peu importe l'accord de la porteuse du moment que sa fréquence est supérieure au modulateur, le signal qui sortira du vca sera juste aussi ?
je pense par exemple moduler le vco porteuse par un S/H...

baronrouge a écrit:

je n'avais pas fait gaffe que l'onde modulée était à l'inverse de la SAW modulateur.
qu'entends-tu par half rectification ?
je ne crois pas avoir touché quoi que ce soit sur l'oscilloscope qui aurait pu inverser le graphe de l'entrée 1.

A priori, vu le premier graphe, je pense que c'est l'entrée 2 (modulateur) qui est inversée. Car en toute logique c'est lorsque le modulateur est dans son cycle positif que le VCA va s'ouvrir.


Half Wave rectifier :
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Les alternances négatives sont supprimées.

Mais dans ton graphe, en fonction de la polarité du modulateur, un coup ce sont les alternances positives qui sont supprimées, un coup les négatives. Et à ça, on ajoute bel et bien l'AM. Là, je ne comprends vraiment pas comment tu obtiens ce résultat!

Citation :

aut' question.
si le vco modulateur joue juste, peu importe l'accord de la porteuse du moment que sa fréquence est supérieure au modulateur, le signal qui sortira du vca sera juste aussi ?
je pense par exemple moduler le vco porteuse par un S/H...

Si par "juste", tu entends musicalement harmonique, je dirais non. Les fréquences porteuse/modulateur sont étroitement liées.

Citation :

L’AM produit la somme et la différence de toutes les harmoniques des 2 signaux et conserve les signaux originaux dans le signal résultant.

Donc pour sonner "juste" en sortie, les deux signaux doivent être accordés.

Par contre, il est intéressant de moduler l'amplitude du modulateur. De cette façon, l'intensité du contenu harmonique évoluera. -> AM qui module de la AM!

j'avais le switch inverseur de l'entrée 2 de l'oscilloscope enclanché.
ça explique l'inversion.
j'essaierai de reproduire le phénomène 2 et de comprendre mieux ce qui se passe...

discussion avec Mr Usson : ses VCA sont lin. mais une version AC et une version DC.

Ah oui, l'intérêt du couplage AC est de supprimer la composante continue sur les signaux audio et de ce fait, les recentrer autour du 0V.

Mais cela n'explique pas le deuxième graphe que tu as obtenu. Je pense que c'est au niveau de l'oscillo que tu as dû enclencher un mode particulier.

D'autre part, en utilisant les VCA d'Yves, que se soit en version AC ou DC, le résultat devrait être le même, car en général les signaux issus de VCO sont bipolaires. Donc le couplage AC ou DC du VCA n'influe en rien dans ce cas.

Merci yodha pour ces précisions!

Je viens de tomber dessus!
Un grand merci Yodha, car après moult lecture sur ces sujets, dont le bouquin d'Allen Strange que je lis péniblement en ce moment, je comprends enfin toutes ces notions. C'est enfin clair, et pas ennuyeux une seconde. Et puis quel plaisir de lire enfin tout ça en Français. A ma connaissance, je ne connais aucun livre en Français sur tout ces sujets. Tu n'as jamais eu l'idée de le faire?
C'est vraiment bien écrit, et surtout compréhensible par tous!