Qu'est-ce que le Vocoder

Le vocodeur a été inventé dans les années 1920 à des fins de communication et de communication. Cependant, son véritable objectif a été découvert dans la musique électronique, où il est devenu un outil clé pour créer des voix robotiques. Près de cent ans après son apparition, le vocodeur est activement utilisé dans l'industrie musicale, mais tout le monde ne sait pas comment fonctionne cet instrument unique et comment l'utiliser. Dans ce texte, vous apprendrez comment la Seconde Guerre mondiale a rendu les synthétiseurs vocaux populaires, comment fonctionne le vocodeur et comment l'utiliser correctement.

Le développement du vocodeur a commencé en 1928 grâce au travail d'un ingénieur nommé Homer Dudley aux Bell Labs. À la fin des années 1930, le résultat final était atteint et, en novembre 1937, Dudley reçut le premier brevet pour son invention et en 1939, le deuxième. L'idée principale de Dudley était de recréer l'appareil vocal humain à l'aide de l'électronique. À l’aide de composants et d’effets électroniques, l’ingénieur a cherché à imiter le plus fidèlement possible le fonctionnement des organes humains de la parole, reproduisant les sons créés par le passage de l’air à travers diverses parties du corps humain, comme les poumons et d’autres organes.

En 1939, les Bell Labs ont présenté au public un appareil de synthèse vocale appelé VODER (Voice Operating Demonstrator) à travers une série de démonstrations à New York et à San Francisco. L'appareil comportait une paire d'oscillateurs commutables et un générateur de bruit comme source audio. Un chemin vocal dédié composé de filtres à dix bandes était relié à un clavier sensible à la vélocité qui contrôlait l'intensité du filtrage. La hauteur du son était modifiée à l'aide d'une pédale. Des touches supplémentaires étaient chargées de générer les lettres « P », « D », « J », ainsi que les combinaisons sonores « JAW » et « CH ».

VODER était un appareil complexe qui nécessitait une formation spécialisée et une formation de plusieurs mois pour son utilisation. Pour les démonstrations quotidiennes, les Bell Labs ont spécialement formé 20 personnes, qui se sont relayées pour présenter le nouveau produit à toutes les personnes intéressées. Au cours de la manifestation, VODER a prononcé la phrase « Bon après-midi, public de la radio ! »

En 1949, le convertisseur vocal KO-6 a été développé, qui codait la parole et les informations à un débit de 1 200 bits par seconde. En 1953, un autre vocodeur est apparu, le KY-9 THESEUS, qui non seulement augmentait la vitesse de traitement à 1650 bits par seconde, mais utilisait également différents composants. Grâce aux matériaux modifiés, il a été possible de réduire le poids du vocodeur de 55 tonnes pour SIGSALY à 256 kilogrammes pour KY-9. Enfin, en 1961, avec la sortie du convertisseur HY-2, il fut possible de réduire le poids du vocodeur à 45 kilogrammes, ainsi que d'augmenter la vitesse d'encodage à 2400 bits par seconde. Le HY-2 a été le dernier vocodeur industriel utilisé dans les systèmes de communication sécurisés, tandis que l'instrument est resté dans le secteur grand public.

En 1948, le scientifique allemand Werner Mayer-Eppler, qui s'intéressait particulièrement à la synthèse vocale, publia une thèse sur la synthèse vocale et la musique électronique du point de vue de la synthèse sonore. Ses connaissances jouèrent plus tard un rôle important dans la création du studio de musique électronique de la radio ouest-allemande (WDR) à Cologne en 1951.

La première utilisation d’un vocodeur pour créer de la musique a eu lieu en 1959, également en Allemagne. Entre 1956 et 1959, Siemens a développé le synthétiseur Siemens, capable de convertir le son en parole. En 1968, Robert Moog, fondateur de la société Moog, a développé l'un des premiers vocodeurs spécialement conçus pour être utilisés dans l'industrie musicale. Ce vocodeur a été commandé par l'Université de Buffalo.

Depuis, l’histoire du vocodeur a évolué d’elle-même, et il est devenu largement utilisé dans tous les domaines de l’audio et de la vidéo. L'instrument s'est fait connaître du grand public grâce au groupe Kraftwerk, qui a assemblé indépendamment un vocodeur pour ses expériences et l'a utilisé depuis sa création en 1970. L'exemple le plus célèbre et le plus populaire d'utilisation d'un vocodeur était l'album de Kraftwerk « Trans-Europe Express », que nous avons examiné en détail dans une revue d'instruments de musique inhabituels d'artistes électroniques allemands.

Comment fonctionne un vocodeur ?

Il est préférable d'utiliser deux signaux plutôt qu'un seul. Le vocodeur nécessite deux sources sonores pour fonctionner :

1. Opérateur : signal sonore initial ;
2. Modulateur : signal avec différentes caractéristiques harmoniques qui déterminent le son de l'opérateur.

Le son passe à travers une « banque de filtres » spéciale qui analyse le signal du modulateur, le divise en bandes de fréquences et applique un filtre à chaque bande. Les filtres sont toujours ajustés de manière à ce que le point de coupure soit exactement au centre de chaque plage du signal du modulateur. Quelle que soit la densité de découpage, le signal dans chaque plage est filtré au centre.

Ensuite, le signal opérateur est fourni au modulateur, qui traverse tous les filtres. Le vocodeur ajuste le point de coupure de chaque filtre en fonction des harmoniques et des harmoniques du signal du modulateur.

Pour comprendre le principe de fonctionnement d’un vocodeur, on peut faire une analogie avec la voix humaine. Le son de la voix est formé par les signaux des opérateurs et des modulateurs. Lorsque nous prononçons des mots, un flux d’air traverse les cordes vocales, créant ainsi le signal opérateur original. En même temps, d’autres parties de l’appareil vocal vibrent, générant un signal modulateur. Ces caractéristiques affectent directement le son de la voix.

Un vocodeur fonctionne de manière similaire : il modifie le signal original en raison des caractéristiques du signal supplémentaire.

Tout signal audio peut être un opérateur ou un modulateur. Les producteurs utilisent souvent des sons synthétisés comme opérateurs et la voix comme modulateur. Un exemple d'utilisation d'un vocodeur dans la musique est le morceau « Trans-Europe Express » de Kraftwerk. L'opérateur est le signal du synthétiseur et le modulateur est la parole ordinaire.

Une utilisation plus expérimentale du vocodeur peut être vue dans le morceau « Nightcall » de Kavinsky. Cet effet peut être recréé à l'aide d'iZotope VocalSynth en configurant le patch pour générer des accords à partir de deux ondes sonores et du bruit blanc en tant qu'opérateur, modulés par la voix.

Comment utiliser un vocodeur

Pour qu'un vocodeur soit aussi impressionnant que de nombreux enregistrements commerciaux, l'opérateur du signal doit être riche en harmoniques. Plus l'opérateur est riche et varié, plus l'impact du modulateur est fort.

Il est préférable de commencer à expérimenter avec des patchs qui utilisent ou sont basés sur la forme d'onde sonore en dents de scie. Les signaux d'onde de rampe sont généralement de plus en plus riches que les ondes triangulaires ou sinusoïdales. Il est également recommandé de compresser ou de saturer le signal de l'opérateur avant de l'introduire dans le vocodeur. Cela mettra en évidence l’effet du signal traversant le banc de filtres.

La voix agissant comme modulateur nécessite une attention particulière. Lorsque vous écrivez des mots, vous devez être très clair et précis, en mettant l'accent sur chaque son. Quel que soit votre type de voix, il est important que l’articulation soit prononcée. C'est la précision et la clarté qui créent l'effet vocodeur caractéristique qui donne une voix robotique. Remarquez comment, dans « Nightcall » de Kavinsky, chaque mot est prononcé clairement et lentement. Lorsque vous travaillez avec un vocodeur, il est important de surveiller l'articulation pour éviter la distorsion.

La hauteur de la voix n'est pas aussi importante lors de l'utilisation d'un vocodeur. Concentrez-vous sur les autres caractéristiques de la voix : timbre, profondeur, clarté et définition. Au lieu d’expérimenter l’étendue, il vaut mieux travailler l’expression et l’intonation.

Quels paramètres contrôlent le fonctionnement du vocodeur ?

Les vocodeurs matériels et logiciels (VST) ont généralement un ensemble de paramètres similaire. Dans la plupart des cas, leurs réglages sont similaires : bien que les noms des commandes et des paramètres puissent varier selon les fabricants, leur essence reste à peu près la même.

Nombre de bandes

La commande Bandes contrôle la manière dont le signal audio est divisé en différentes plages de fréquences. La position de cette commande détermine en combien de parties le signal du modulateur sera divisé. Contrairement aux vocodeurs logiciels et aux plug-ins, les appareils plus anciens ont une limite quant au nombre de plages de fréquences dans lesquelles le signal peut être divisé. Pour créer un son robotique traditionnel similaire au style Kraftwerk, il est recommandé de définir le paramètre Bands dans la plage de 8 à 12 valeurs.

Gamme de fréquences

Ce paramètre détermine la plage de fréquences qui sera utilisée dans le processus de traitement du signal de l'opérateur. Lors de l'utilisation du vocodeur, seules les fréquences comprises dans cet intervalle spécifié seront prises en compte, le reste sera ignoré. Pour améliorer la clarté audio, il est recommandé de définir la limite supérieure au-dessus de 5 kHz.

Formant

Certains modèles de vocodeur disposent d'une fonction de réglage des formants, souvent appelée « Shift ». Avec cette option, l'utilisateur peut modifier la largeur ou l'étroitesse des bandes pour filtrer l'audio. Augmenter les formants rend le signal traité plus clair, tandis que les réduire rend le signal traité plus sombre et plus profond.

Généralement, l'ajustement des formants est utilisé pour ajuster le vocodeur aux voix féminines ou masculines, le décalage rendant la voix robotique plus féminine ou masculine. Certains modèles de vocodeur, au lieu d'ajuster les formants, disposent d'un paramètre « Gender », qui vous permet d'ajuster le genre de la voix résultante.

Sourd

La parole humaine dans n'importe quelle langue est toujours accompagnée de sons dits plosifs. Un son explosif se produit au moment où, pour le prononcer, il faut faire passer un courant d'air à travers les lèvres fermées, par exemple lors de la prononciation des lettres « P » et « B ». Les plosives ne sont pas des sons vocaux, c'est pourquoi on les appelle souvent des sons sourds.

Les sons non vocaux n'ont pas de hauteur spécifique et constituent du bruit sur toute la gamme de fréquences que le vocodeur ignore. Mais il ne faut pas se réjouir de l'exclusion de tels bruits : imaginez à quel point les mots familiers sonnent sans les lettres « P » et « B » (« habituel » – « riche », « problème » – « rolema »).

Pour éviter que le vocodeur ne manque des sons plosifs et « avale » des lettres dans des mots, les fabricants ajoutent un paramètre spécial « Unvoiced » à la section des paramètres. Cette commande est reliée à un générateur de bruit, qui corrige les défauts de fonctionnement du vocodeur : plus le paramètre est tourné, plus la correction est forte. Le générateur de bruit reproduit un signal avec une forme d'onde sonore similaire au signal de l'opérateur. Toutes les plosives sans hauteur et transitionnelles restent dans le signal, les lettres des mots sont préservées et la parole sonne correctement après le vocodeur.