synthèse à modulation de fréquence

[Pistol]

Hello, je voudrais savoir s'il existe un synthé qui pratique la synthèse à modulation de fréquence, plutôt que la modulation de phase ?

Pistol.

[ri0h]

FM ou PM, ça a son importance si tu fais de la radiocommunication, mais pour une mise en pratique de synthèse sonore, on revient exactement au même.

Si tu as des connaissances en Maths je dirais de fin Lycée en S (dérivées, intégrales, cosinus, notion de phase), tu as une explication assez claire de la différence entre les deux, qui dans le cas de la synthèse sonore, revient "en gros" à une différence de notation mathématique, où on raisonne en variation de fréquence pour l'un, et variation de phase pour l'autre.

https://www.st-andrews.ac.uk/~www_pa/Sc ... page1.html" onclick="window.open(this.href);return false;

Si Yamaha a implémenté de la PM dans ses synthés, ça a du être pour des raisons pratiques, ils avaient quand même acheté le brevet de la FM à Chowning pour le commercialiser dans des synthétiseurs. Et même si ils n'ont pas exactement implémenté ça, le résultat sonore est le même que sur les travaux des pionniers comme John Chowning ou Jean-Claude Risset qui utilisaient des programmes développés dans les années 60 et 70 pour ordinateurs de labos.

https://www.youtube.com/watch?v=988jPjs1gao[/video] https://www.youtube.com/watch?v=JQRxTGLp8AY[/video]

[Pistol]

Effectivement, merci riOh pour le lien, pas de souci pour comprendre ces équations (au moins jusqu'au 12.2!) et c'est lumineux:
- dans le cas de la FM c'est le signal du modulateur qui modifie la fréquence du porteur
- dans le cas de la PM c'est la dérivée du signal du modulateur qui modifie la fréquence du porteur.

* Conséquence pour tous les synthés PM dont le signal du modulateur est une onde sinusoïdale exclusivement (Yamaha DX7 et consorts): à une fréquence donnée, PM sonne identique à FM car la dérivée du modulateur est aussi une onde sinusoïdale.

En revanche, lorsque le modulateur diminue en fréquence, l'amplitude de sa dérivée tend vers des valeurs plus faibles et réciproquement. Ce qui, à mon avis, explique pourquoi sur ces synthés, l'effet de la modulation s'entend nettement plus sur les notes aiguës que les graves.
--> pour cela je serais tout de même curieux d'entendre sur un synthé FM la "force" de la modulation sur la tessiture du clavier.

* Conséquence pour tous les synthés PM dont le signal du modulateur n'est pas forcément une onde sinusoïdale exclusivement (Yamaha FS1R et d'autres): le son devrait varier selon que l'on utilise la PM et FM puisque la dérivé du modulateur est une onde différente. Mais tout en restant dans le même genre de spectres sonores.

Pour autant ma question reste ouverte... si qqun connaît un synthé FM.

Pistol

[choque]

Certains Yamaha à 4 op comme le Tx-81Z et le DX 11 ont 8 formes d'ondes ( ils sont aussi multitimbral x8 parts ) il y a aussi le V50, le TQ-5 et le YS-200 qui utilisent le même moteur . ...

[Yohda]

En revanche, lorsque le modulateur diminue en fréquence, l'amplitude de sa dérivée tend vers des valeurs plus faibles et réciproquement. Ce qui, à mon avis, explique pourquoi sur ces synthés, l'effet de la modulation s'entend nettement plus sur les notes aiguës que les graves.
--> pour cela je serais tout de même curieux d'entendre sur un synthé FM la "force" de la modulation sur la tessiture du clavier.

En FM, plus la note est haute, plus l'effet de la modulation est intense, donc on se retrouve vite avec un son qui a beaucoup plus d'harmoniques que sur les notes basses. La PM n'a pas ce problème et le timbre reste constant sur tout le clavier.

De même on ne peut pas faire de feedback de modulation en FM car cela change la note de base, encore un fois la PM n'a pas ce problème.

Voilà pourquoi on utilise la PM et non la FM, sachant que la FM ne présente pas d'avantage en contrepartie.

En synthé FM, il y a des modulaire avec des osc analos ou digitaux.

Mon avis après des années d'expérimentation c'est que la FM ne vaut pas la PM, c'est certainement ce que ce sont dit les concepteurs de chez Yamaha etc...

[SmashedTransistors]

La modulation de fréquence en analogique pose des problèmes de réalisation pratique : modulations rapides et taux de modulation élevés allant jusqu'à taper dans les fréquences négatives, ce qui nécessite de concevoir un oscillateur analogique capable d'osciller à rebours (through zero oscillator)... ça existe, mais c'est pas donné.

[SmashedTransistors]

La FM est source de problème de detuning quand on chaine trois opérateurs (ou plus) en série car le signal modulateur complexe peut avoir une composante continue. C'est vrai en numérique autant qu'en analogique. J'ai déjà utilisé de la FM dans un vsti pour des raisons d'optimisation, mais je me suis limité à 2 opérateurs pour cette raison.

[Pistol]

En FM, plus la note est haute, plus l'effet de la modulation est intense, donc on se retrouve vite avec un son qui a beaucoup plus d'harmoniques que sur les notes basses. La PM n'a pas ce problème et le timbre reste constant sur tout le clavier.

n'est-ce pas justement le contraire? C'est en PM que la dérivée du signal de modulation augmente avec la fréquence.

[Pierre]

Je comprends pas pourquoi vous dites que le timbre (ou le spectre), varie selon la hauteur. En PM ou FM, il n'y a pas de raison que ça arrive si l'index de modulation et le rapport des fréquences sont constants.

[Pistol]

@Pierre: même si l'index de modulation ainsi que le rapport des fréquences sont constants, selon ma compréhension (et c'est l'objet du petit debat) en PM l'index est appliqué à la dérivée d'une fonction de modulation. Et par loi mathématique lorsque la fréquence d'une fonction cyclique augmente, l'amplitude de sa dérivée augmente aussi.

[Yohda]

n'est-ce pas justement le contraire? C'est en PM que la dérivée du signal de modulation augmente avec la fréquence.

Non, c'est bien un des inconvénients de la FM et une des raisons pour l'emploi de la PM. Il est facile de faire le test avec FM8 qui utilise aussi la PM et on entend bien dans les sons de DX que le timbre est constant et il a les fameuses basses typiques des années 80.

Je comprends pas pourquoi vous dites que le timbre (ou le spectre), varie selon la hauteur. En PM ou FM, il n'y a pas de raison que ça arrive si l'index de modulation et le rapport des fréquences sont constants.

As-tu essayé ? je peux t'assurer que c'est le cas en FM. C'est vraiment facile de n'avoir quasi pas de modulation si la fréquence de la porteuse est basse et d'en avoir beaucoup quand elle est haute.

@Pierre: même si l'index de modulation ainsi que le rapport des fréquences sont constants, selon ma compréhension (et c'est l'objet du petit debat) en PM l'index est appliqué à la dérivée d'une fonction de modulation. Et par loi mathématique lorsque la fréquence d'une fonction cyclique augmente, l'amplitude de sa dérivée augmente aussi.

Je ne saurais l'expliquer mathématiquement, mais en pratique, difficile de se tromper ;-) Il y a bien des raisons pour avoir utilisé la PM et non la FM, avoir le timbre variable en fonction de la note c'est quand même un gros défaut rédhibitoire pour un instrument de musique.

Si vous avez un vco avec une entrée FM linéaire c'est vraiment facile à tester.

Pour l’anecdote, les algorithmes des brevets de Chowning concernent bien la PM et non la FM.

[Yohda]

Je pense que ce qui génère de la confusion c'est que le "taux" de modulation est constant en FM :

si on prend une porteuse à 20Hz que l'on module à un taux de 10% de modulation le signal résultant ira de 18Hz à 22Hz, avec la porteuse à 1000Hz, comme le taux est constant le signal ira de 900Hz à 1100Hz.

Il aura donc parcouru une "distance" plus importante à 1000Hz qu'à 20Hz (200Hz vs 4Hz) et sera donc forcément bien plus notable.

En PM, la "distance parcourue" reste la même qu'elle que soit la fréquence de la porteuse et donc le timbre reste le même sur l'étendue du clavier.

[ri0h]

Tu es sûr de ça ? Parce que notre oreille entend sur une échelle logarithmique, et repérer une différence de 5Hz sur un sinus à 50 Hz n'est pas perçu pareil du tout que sur un sinus à 500 Hz. Dans le premier cas, ça correspond à une différence 3/4 de ton, et dans l'autre, tu n'entendras au mieux qu'un battement si tu joues le sinus à 500 et 505 Hz ensemble.

Pour moi, une modulation en fréquence doit être proportionnelle à la fréquence, sinon ça nous paraitrait complètement disproportionné pour une oreille humaine.

[Yohda]

EDIT : Je suis sûr de ce que j'ai écrit pour la FM et la distance, moins pour ce qui concerne le fonctionnement de la PM.

Par contre je suis complètement sûr de ce que j'avance sur les avantages de chacun.

[Yohda]

Les vco thru zéro sont justement une réponse à la limite de modulation de 100% sur les vco. Le zeroscillator peut atteindre plusieurs milliers de % de modulation.

[SmashedTransistors]

La FM en analogique c'est beaucoup de problèmes pour pas grand chose.

On obtient des résultats assez similaires à la FM/PM avec des modulateurs en anneaux ou mieux, en injectant un mix de plusieurs oscillateurs dans un wavefolder.

[Pierre]

Je suis tout a fait d'accord avec toi pour la pratique.
Mais ça reste un exercice de math/physique qui m'intéresse.

[SmashedTransistors]

Tout pareil pour moi. J'aime bien comprendre comment les différentes méthodes fonctionnent. Ca permet, entre autres, d'établir des relations entre des méthodes qui semblent différentes.

Par exemple, un wavefolder qui prend en entrée une dent de scie et une sinusoïde est équivalent à deux opérateurs en modulation de phase... hum... heu...
Faut que je fasses quelques essais comparatifs entre les deux méthodes sur mon G2..

[SmashedTransistors]

Après essais avec le G2 (modulaire numérique Clavia), je confirme que qu'injecter une dents de scie et un sinus dans un wavefolder permet d'obtenir la même chose que de la PM, avec la possibilité d'avoir un son de type "synchro" en modifiant l'amplitude de la dents de scie... cependant, pas mal d'aliasing avec le G2...

J'imagine assez bien une architecture analogique avec quatre oscillateurs et deux ou trois wavefolders