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La saturation expliqué avec des notions théoriques et pratiques.

 

saturation et amplitude

La saturation expliqué avec des notions théoriques et pratiques.

Schéma Explicatif pour mieux comprendre la saturation

La théorie

Le volume du son augmente la hauteur de la courbe représentative du son (amplitude). La « limite » placée par le gain (les seuils, threshold en anglais) peut donc être atteinte. Lorsque la courbe atteint cette limite, une partie du son est supprimée, c‘est cela que l’on appel : la saturation. Par contre si l’on monte le volume et le gain, la courbe gagne en hauteur mais la limite fixée par le gain est aussi augmentée : ce qui permet d’éviter la saturation.

La pratique

Après la théorie, passons à la pratique et observons comment notre cerveau par le biais de nos oreilles interprète les choses :

La perception auditive des sons dépend de la manière dont le son est traité. Les paramètres qui influent sur l’allure d’une courbe représentative d’un son (l’amplitude) se retrouvent aussi dans la manière dont le son est perçu par nos oreilles. Ces paramètres sont multiples.

Les conséquences

Le premier, le plus évident est la différence d’instruments. Le volume, lui, nous fait percevoir le son avec plus ou moins de puissance et se traduit par une amplitude plus ou moins importante. La hauteur de la note jouée, qui se perçoit par un son plus ou moins aigu, correspond à une variation de fréquence. Lorsqu’on parle d’un son amplifié, d’autres paramètres entrent en jeu, comme le gain. Celui-ci fixe un seuil à partir duquel la courbe, si elle l’atteint, est « détruite ». On parle alors de saturation, qui peut prendre différentes formes : distorsion, fuzz, overdrive…

signal carré

Enregistrement

Si vous posez un micro à 20 cm d’un réacteur de Boeing, vous allez expérimenter un exemple typique de saturation (overdrive) : le son est tellement fort que votre micro ne sera pas capable de l’enregistrer fidèlement.

Les systèmes d’enregistrement, de traitement et de restitution du son ont tous un volume maximum au-delà duquel le signal est soit déformé soit perdu. Les adeptes de la guitare électrique ont été permi les premiers à exploiter ce phénomène pour en tirer de nouveaux sons (généralement) agressifs.
Un signal sinusoïdal amplifié à l’extrème finit par saturer et se transforme peu à peu en signal carré.

LOUDNESS

Après avoir situer le contexte de la saturation dans son ensemble, je vais vous parler de la distorsion qui est surement la forme de saturation la plus exploitée dans les productions actuels.

 

Comme beaucoup d’inventions, la découverte de la distorsion en temps qu’utilisation musicale est arrivé par accident, vers la fin des années 50. Ce sont donc nos amis rockeurs a qui l’on doit l’expansion de cette pratique : AC/DC, Led Zeppelin puis ensuite les Punk : Sex Pistols, The Exploited; puis l’Heavy Métal avec Judas Priest, Black Sabbath; puis le Grunge avec Soundgarden, Nirvana etc …
La distorsion est l’effet de prédilection des guitaristes de hard rock et de métal car elle augmente les harmoniques du son. C’est un effet qui est très précis mais très « bourrin », le son qui en sort va être très brouillon surtout si vous l’utilisez avec beaucoup de puissance et avec une disto très énergique.

La distorsion continue a être utilisée de nos jours, elle s’est même généraliser jusqu’a être réutilisée par d’autre courants musicaux plus éloignés du métal comme : l’electro ou le dubstep.
Dans nos productions numérique c’est un effet qui se répand de plus en plus et qui permet de booster les sons tout en leur ajoutant un grain bien particulier.

Dans différents contextes

Resituons le contexte, depuis les années 80/90, avec les normes radios et l’arrivée des machines digitales , nous sommes inconsciemment rentré dans se qu’on appel : la course au gros son compressé. A savoir qui aura le son qui tape le plus, qui aura le son le plus puissant tout en respectant bien sur la limite des 0 db imposée par les différents supports (Vinyles, puis cd, puis mp3).
C’est donc dans cet environnement de guerre auditive que des artistes comme par exemple Justice ou Skrillex ce sont servis de la distorsion afin de repousser les limites de la « loudness war », cette fameuse guerre du bruit à laquelle se sont livrés de nombreux producteurs.

La distorsion se distingue des effets audio par le simple fait qu’à la base, cette altération était perçue comme négative et non voulue. Elle était souvent le résultat d’un fonctionnement aux limites d’un matériel audio. Par exemple le son qui est produit par des enceintes que l’on aurait mises à trop fort volume, ou encore celui qu’on entend lorsqu’on pousse à fond le volume d’input d’un ampli sur lequel on aurait branché un micro.

La vie est ainsi faite, les échecs permettent d’avancer, les inventions et découverte arrivent souvent par hasard, les erreurs technologiques ont parfois permis de faire les plus formidables avancées et bien en audio c’est pareil : les effets indésirables du présent peuvent devenir les effets tant recherchés du futur … Donc n’oubliez pas la fortune sourit aux audacieux alors n’hésitez pas a expérimenter par vous-même.
Qui sait … vous allez peut-être créer le style ou les techniques de demain

DISTORSION d’amplitude

La distorsion d’amplitude :

Les enceintes monitoring sont fabriqués afin que le son qui en sorte soit le plus « neutre » possible. Etant conçues pour une utilisation d’écoute studio il faut en aucun cas que le son soit pas coloré ce qui risquerai de fausser le travail de l’ingénieur du son.
Ce qui différencie des enceintes hi-fi d’enceinte monitoring c’est justement que ces dernières sont très peu sujettes à la distorsion d’amplitude, ce qui implique une réponse en fréquence très linéaire.

NB : A noter quand même qu’une distorsion d’amplitude maîtrisée visant à réduire le niveau des aigus est nécessaire sur une enceinte monitoring sinon on obtiendrait un son aigre et inécoutable.
Les enceintes H-fi, elles, se distingue par la présence d’un système d’égalisation. L’egalisation qui a pour but d’appliquer une variation du niveau sonore en fonction de la fréquence afin d’obtenir un son voulu (vous savez lorsque vous tournez les boutons aigu, médium ou grave sur un instrument ou un ampli ou même le petit bouton « Bass Boost » qui permet de booster les bass).

 

La distorsion harmonique

On dit qu’il y a distorsion harmonique lorsqu’il y a apparition de fréquences multiples du signal d’entrée.
Par exemple, si on envoi à un haut-parleur un signal à 100 Hz, qu’ il restitue non seulement celui-ci mais aussi une harmonique à 200 Hz et 300 Hz et encore d’autres plus élevée.

Elle est obtenue de façon électrique par distorsion asymétrique du signal (écrétage alternant sur la partie positive puis négative du signal). Cette distorsion est appréciée dans le domaine musical pour son caractère harmonique et musical, il en résulte un son plus chaud, lorsqu’elles sont correctement dosées. (Deuxième harmonique : deux fois la fréquence du signal injecté et Troisième harmonique : trois fois la fréquence du signal injecté).

Les composants électriques les plus couramment utilisés sont les lampes (ou tubes) ou les transistors.
Les lampes étaient surtout utilisés dans les vieux ampli de guitare, et sont appréciées pour leur caractère chaleureux, doux. Puis les lampes ont été remplacées par des transistors. C’est ce dernier composant qui alimente les derniers amplis ou pédales d’effets pour guitare. Le son est quand à lui plus agressif et permet d’obtenir de grosses distorsions.

 
 

La distorsion d’intermodulation

Se produit entre deux fréquences et génère des fréquences non harmoniques, correspondant à la somme et à la différence des fréquences fondamentales.

En électronique analogique, l’intermodulation sert à désigner, un défaut de certains amplificateurs qui peut être particulièrement gênant pour les amplificateurs haute fréquences destinés aux radiocommunications.

Cette distorsion est peu connue. Elle apparaît lorsque vous soumettez vos enceintes à des sons contenant diverses fréquences, c’est à dire dans la majorité des cas.

Un peu de calculs

Il y a alors des signaux parasites qui s’ajoutent. Leurs fréquences sont alors de la forme :

f = a * ( b * f1 + c * f2)

f : fréquence de l’onde parasite
f1 et f2 : deux fréquences distinctes que doit retranscrire votre système audio.
a : un nombre entier positif
b et c des nombres entiers tels que (b * f1 + c * f2) > 0

Cet effet est audible lorsque l’on pousse le volume des enceintes à l’extrême et qu’elles commencent à saturer. On peut également entendre de l’intermodulation sur des platines vinyles ou des enregistrements à bandes dont le signal enregistré était à trop fort volume. Enfin, c’est également cet effet qui se produit sur sur certaines radios, lorsque la fréquence fm n’est pas bien calée.

Pour la mesurer : Envoyez au moins deux fréquences distinctes à vos enceintes, et mesurez le spectre audio en sortie : les pics dans la courbe ne correspondant pas aux fréquences enyoyées et à leurs harmoniques sont dus à la distorsion d’intermodulation.

NB : De façon générale, pour un même niveau sonore, de gros moniteurs génèrent moins de distorsion d’intermodulation que les petits.

Pour aller plus loin

 

Si vous souhaitez avoir un cours particulier ou une formation personnalisée, vous pouvez réserver un créneau sur le calendrier ci-dessous.

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