L'échantillonnage

L'échantillonnage (sampling en anglais) est une technique consistant en l'enregistrement d'un son appelé échantillon (sample) afin de pouvoir le reproduire et le modifier depuis un lecteur d'échantillon.

L'Histoire des échantillonneurs

 Mellotron

Le premier échantillonneur est le Mellotron, inventé dans les années 60. Les échantillons étaient enregistrés sur des bandes magnétiques de quelques secondes qui se déclenchaient lors de l'appui sur une touche du clavier. Plusieurs modèles ont été produits, ils sont encore aujourd'hui réputés pour leurs sons si particuliers de cordes et de choeurs, facilement reconnaissables.

 Fairlight CMI

Dans les années 70, la firme australienne Fairlight créé le CMI (Computer Musical Instrument). Les échantillons qui ne pèsent que quelques kilo-octets sont stockés sur disquette, l'instrument fonctionnant avec un double processeur informatique. Les séries CMI I, II, IIx et III seront produites entre 1979 et 1985 pour un prix atteignant 50 000 livres pour la série III soit environ 76 000 €. Jean-Michel Jarre l'utilisera en 1981 pour son album Chants Magnétiques.

Emulator II

Entre 1982 et 1990  E-MU Systems commercialise les échantillonneurs Emulator, plus abordables que les précédents samplers de chez Fairlight. L'album Zoolook de Jean-Michel Jarre sorti en 1988 utilise des samples de voix ethniques réalisés par les sampleurs Emulator et Fairlight.

 Akai S1000

Enfin, Akai pénètre dans le domaine de l'échantillonnage avec les modèles S900 (1986), MPC-60 (1988) et Akai S1000 (1988).

L'échantillonnage en pratique

De nombreux synthétiseurs actuellement commercialisés utilisent principalement l'échantillonnage pour produire des sons. L'immense atout de cette technologie est de pouvoir reproduire avec fidélité des enregistrements notamment d'instruments accoustiques. Il est ainsi possible d'interpréter une partition de pianiste sur un synthétiseur comme si on jouait sur un grand piano de concert, de réunir tout un orchestre symphonique dans un unique instrument. Les principales limites de l'échantillonnage sont la qualité des échantillons qui pour être parfaitement réalistes doivent être enregistrés dans d'excellentes conditions et d'autre part le besoin de mémoire pour les stocker. Les échantillons pèsent actuellement plusieurs mégaoctets, voire plusieurs dizaine de mégaoctets, une taille bien supérieure à celle offerte par les Fairlight CMI, pour une qualité sonore incomparable. Les synthétiseurs lecteurs d'échantillons doivent à l'instar des ordinateurs posséder une mémoire vive suffisante pour charger les sons avant le jeu du musicien et une mémoire morte conséquente (clé USB, disque dur intégré)

Les ordinateurs actuels sont des échantillonneurs bien plus puissants que les Fairlight, Emulator et autre Akai S900, bien que les sons de ces derniers soient particulièrement appréciés des nostalgiques si bien qu'il soit possible de les trouver sur le net. Certains synthétiseurs actuellement commercialisés possèdent un échantillonneur intégré. C'est le cas du Alesis Fusion que j'utilise.

Si vous avez compris le principe de la synthèse analogique dont j'ai fait l'exposé à cette page, vous savez que sur un synthétiseur le son est généré par un oscillateur offrant un certain nombre de formes d'ondes. En fait, le principe de l'échantillonnage est d'utiliser un sample comme forme d'onde, ce qui permet de passer d'un choix restreint à une infinité de formes d'ondes. Les enveloppes ADSR, LFO et filtres sont similaires. Le résultat est une plus grande variété de sons.

Nous allons réaliser l'échantillonnage d'un instrument accoustique, en l'occurence mon harmonium. Dans mon cas, il m'intéresse de l'échantillonner puisqu'il ne possède pas de sortie audio et j'aimerais en jouer sans déranger les voisins.

Je vais enregistrer une note de l'harmonium, un Do, grâce à un microphone. J'obtiens un fichier audio wave que je transfère par USB dans l'échantillonneur du Fusion. J'affecte cet échantillon à un Do C3* sur le clavier du Fusion. En appuyant sur la touche C3, je déclenche l'échantillon d'harmonium. Si maintenant j'appuie sur le Si juste en dessous (B2), mon sample est accordé à et j'obtiens un Si comme si je jouais cette note sur l'harmonium. Le procédé est simple : l'échantillon est "ralenti" c'est-à-dire lu à une fréquence moins élevée pour obtenir une note plus grave. Nul besoin d'enregistrer chaque note de l'harmonium, le sampleur étale automatiquement mon sample sur l'ensemble des octaves du clavier.

(* sur un clavier on désigne les notes par une lettre (A=La, B=Si, C=Do, D=Ré, E=Mi, F=Fa, G=Sol) et par un chiffre correspondant au numéro de l'octave. C3 correspond donc au Do de la troisième octave.)

Néanmoins, si le résultat sonore est excellent pour les notes proches de sample d'origine, plus on s'en éloigne plus le son est déformé (zone encadrée en rouge) : c'est ce qu'on appelle l'aliasing. Si on désire jouer l'instrument sur plusieurs octaves, on ne peut se contenter d'un seul échantillon. L'idéal serait de sampler chaque note mais cela prendrait du temps et surtout cela représenterait une taille importante en mégaoctets donc un temps de chargement long (plusieurs secondes) pour la mémoire vive du lecteur d'échantillons.

Personnellement, je travaille avec deux échantillons par octaves ce qui me permet d'obtenir une qualité sonore très satisfaisante.

La couleur sombre représente le sample, la teinte claire la zone de notes couverte par le sample.

Dernière étape : boucler les échantillons. En effet, le son de l'harmonium est continu, c'est-à-dire qu'il dure tant que l'on appuie sur une touche. Au contraire un piano est discontinu puisque la note meurt au bout de 2 ou 3 secondes. Par conséquent, pour notre sampling d'harmonium, il est nécessaire de faire une boucle pour que le son reste maintenu lors de l'appui sur la touche. Trouver les bons points de bouclage pour que le retour au début de la boucle soit imperceptible (absence de craquements) est souvent long et fastidieux.

Voilà, l'échantillonnage de l'harmonium est terminé. Je peux l'utiliser comme oscillateur pour créer de nouveaux sons (par exemple un harmonium avec une attaque plus lente ou un sustain long en modifiant l'enveloppe de volume), ajouter des effets (reverb, chorus), etc...

Le Fusion possède deux entrées qui permettent de connecter un appareil électronique. Il est donc possible d'échantillonner d'autres synthétiseurs sans recourir à un micro. Il suffit de connecter les sorties du synthétiseur aux entrées de l'échantillonneur du Fusion dans lequel s'effectue l'étape d'enregistrement.

Les applications de l'échantillonnages sont infinies. On peut utiliser n'importe quel source sonore : instrument accoustique, instrument électronique, voix humaine, bruits du monde extérieur (vent, voitures dans la rue, animaux, etc...).  La seule limite est celle de son imagination !