Effets et processeurs de signal - Compresseur

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C'est sûrement le processeur de signal le plus important. Le compresseur agit sur la dynamique [Dynamique ] du signal d'entrée en en réduisant l'ampleur quand celle-ci dépasse un certain seuil; la réduction est exprimée par un rapport, comme par exemple 3:1. Ceci signifie que quand le signal dépasse le seuil, la partie du signal au-delà de celui-ci en est réduite à 1/3:

Effets et processeurs de signal - Dynamique normale et compressée

Dynamique normale et compressée

La figure précédente (partie de gauche) illustre le signal qui se présente à l'entrée du compresseur. On y voit également les grandeurs de référence exprimées en dBu et nous pouvons remarquer que le signal a une dynamique de 50 dB. La figure montre encore le seuil choisi pour l'action du compresseur: -20dB. Cependant, dans la partie droite de la figure, on peut voir le résultat d'une compression 3:1. La partie du signal en-deçà du seuil n'a pas varié alors que la partie supérieure a été réduite à 1/3, donc la partie de dynamique supérieure au seuil de 30 dB s'est réduite à 10 dB. La dynamique totale a donc été réduite de 50 dB à 30 dB.

Voyons maintenant en détail les contrôles du compresseur:

  • Seuil (En anglais: Threshold): cette valeur est exprimée en dB et détermine le seuil au-delà duquel le compresseur entre en action.

  • Rapport de compression (En anglais: Ratio): il mesure la réduction de l'ampleur du signal au-delà du seuil. Certains rapports-type sont:

    • 1:1 - Absence de compression, le signal de sortie est pareil que le signal d'entrée.

    • 2:1 - Le signal au-delà du seuil est diminué de moitié. Si le signal dépasse le seuil de 10 dB, sa valeur sera réduite à 5 dB au-dessus du seuil.

    • Les autres valeurs sont 3:1, 4:1, etc. Pour des valeurs supérieures à 10:1 le compresseur se comporte pratiquement comme un limitateur [Limitateur ] .

    La figure suivante illustre la courbe de compression d'un compresseur pour différentes valeurs du rapport de compression:

    Effets et processeurs de signal - Courbes de compression

    Courbes de compression

    La figure montre l'ampleur du signal de sortie en fonction de celui d'entrée. On peut voir que jusqu'à la valeur du seuil, l'ampleur du signal de sortie est pareille à celle du signal d'entrée. Au-delà, intervient la compression selon le rapport fixé.

  • Temps d'attaque (En anglais: Attack time): il indique le temps mis par le compresseur pour entrer en action après que le signal ait dépassé le seuil. Le temps d'attaque est exprimé en millisecondes. Dans la figure suivante sont comparées deux situations avec temps d'attaque court et long.

    Effets et processeurs de signal - Temps d'attaque d'un compresseur

    Temps d'attaque d'un compresseur

    Prolonger un temps d'attaque signifie que le signal qui a dépassé le seuil (jusqu'à ce que le temps d'attaque soit passé) n'est pas compressé. Une fois le temps d'attaque épuisé, le compresseur réduit l'ampleur du signal: la partie initiale des sons est ainsi mise en relief. Imaginons le son de la grosse caisse d'une batterie dont l'enveloppe [Enveloppe du son ] a au départ la forme illustrée par la figure, rehaussée par la couleur verte:

    Effets et processeurs de signal - Compression et enveloppe ADSR

    Compression et enveloppe ADSR

    En appliquant la compression, l'enveloppe prend la forme de la figure ci-dessus, rehaussée par la couleur rouge. Ceci fait resortir l'attaque de la grosse caisse par la production d'un son plus sec. Les deux exemples extrêmes du son de la grosse caisse de la batterie se trouvent dans les genres techno et jazz. Dans la techno, si la grosse caisse n'est pas tout à fait synthétique, son son devrait être très sec, bref, agressif et en conséquence on applique une forte compression (par exemple 4:1) avec un temps d'attaque lent (par exemple 100ms). Dans le jazz, en revanche, le son de la grosse caisse doit presque être considéré comme le son d'un autre instrument et en conséquence a une queue longue, presque un retentissement. Dans ce cas on emploiera un rapport de compression plus doux (par exemple 2:1) et un temps d'attaque très bref (10 ms) pour capturer complètement l'enveloppe du son. Pour des raisons physiques il n'est pas possible de réaliser des compresseurs analogiques avec temps d'attaque nul ou trop petit car les circuits imposent un temps physique de réaction à une variation de signal. Un temps d'attaque nul peut être simulé sur un signal échantillonné et mémorisé dans une RAM. Dans ce cas, le compresseur connaît déjà tout le déroulement du signal qu'il doit manipuler et il est donc possible de réaliser une compression avec un temps d'attaque nul, même si ce n'est pas en temps réel.

  • Temps de relâche (En anglais: Release time): c'est le temps dont a besoin le compresseur pour revenir à une compression nulle, soit à un rapport 1:1 après que le signal d'entrée soit descendu en-deçà du seuil. Il permet une action plus douce à la manipulation du compresseur.

  • Temps de retenue (En anglais: Hold time): Après que l'ampleur du signal d'entrée soit arrivée en-deçà du seuil, le compresseur réduit son action durant le temps de relâche jusqu'à revenir au rapport de compression 1:1. Le temps de retenue permet de retarder le début du temps de relâche après la descente du signal en-deçà du seuil. En d'autres termes, il permet au compresseur de rester en action plus longtemps.

Dans la figure suivante on peut observer l'action d'un compresseur dans toutes ses phases:

Effets et processeurs de signal - Compresseur en action

Compresseur en action

Ci-après est présenté le son pur d'une grosse caisse de batterie et par la suite le même son manipulé par un compresseur qui en modifie l'enveloppe ADSR.

Grosse caisse de batterie   [Piste 39]

Effets et processeurs de signal - Grosse caisse de batterie  [Piste 39]

Grosse caisse de batterie avec compresseur   [Piste 40]

Effets et processeurs de signal - Grosse caisse de batterie avec compresseur  [Piste 40]

Pour avoir une meilleure perception de l'intervention du compresseur, il est utile d'observer son action sur l'enveloppe ADSR. Ci-après on peut voir l'enveloppe d'un coup de grosse caisse extrait du son précédent, puis la même enveloppe après l'action du compresseur. La confrontation des deux figures montre clairement l'opération du compresseur.

Effets et processeurs de signal - Grosse caisse de batterie

Grosse caisse de batterie

Effets et processeurs de signal - Grosse caisse de batterie avec compresseur

Grosse caisse de batterie avec compresseur

7.14.1. Chaîne latérale

(En anglais: Side-chain ou Key input)

Le circuit compresseur peut être considéré comme un amplificateur contrôlé par une tension où la tension-contrôleur est celle du signal d'entrée même. Si cette tension dépasse le seuil, le compresseur entre en action. Il n'est pas nécessaire que le compresseur soit contrôlé par la tension du signal d'entrée, on peut utiliser n'importe quel signal contrôleur. Cette caractéristique des compresseurs permet toute une série d'artifices très intéressants. Voyons comme exemple le cas où la grosse caisse de la batterie est couverte par une note jouée simultanément par la guitare basse, surtout sur les temps impairs (1 et 3 de la musique en 4/4). Ceci est dû au fait que les contenus en fréquence des deux sons se ressemblent, on les confond donc facilement. Voyons comment mettre en évidence la grosse caisse de la batterie quand elle est percutée. D'abord, compressons la caisse comme nous l'avons vu tout à l'heure, en utilisant un rapport de compression élevé et un temps d'attaque lent pour mettre en avant l'attaque de la caisse, le "punch". Ensuite, on prend un autre compresseur et on l'applique au signal de la basse en faisant contrôler l'entrée side-chain par le signal de la caisse. Ceci a pour effet d'abaisser le volume de la basse quand la caisse est percutée, par conséquent le son de cette dernière prédominera. Après l'attaque, le compresseur entre en phase de relâche et à ce moment-là le volume de la basse augmente lentement; quand le son de la caisse est épuisé, le compresseur arrête son action et le son de la basse revient à son volume de départ.

Quand on applique à l'entrée side-chain d'un compresseur la fréquence d'un LFO[9 ], on produit un effet trémolo [Tremolo ] .



7.14.2. Courbes de compression

Nous avons pu voir la forme de la courbe de compression au changement du rapport de compression. Ce type de courbe est appelé "genou dur" (en anglais: hard knee) et présente une brusque variation de la pente du gain. Un autre mode d'action, appelé "genou mou" (en anglais: soft knee) présente une variation plus douce et permet au compresseur un fonctionnement plus souple. Nous reportons ci-après les deux cheminements de la courbe de compression:

Effets et processeurs de signal - Cheminements soft et hard knee de la courbe de compression

Cheminements soft et hard knee de la courbe de compression



7.14.3. Réponse du compresseur au signal d'entrée

Les compresseurs agissent sur le signal selon le cheminement de la tension d'entrée. On observe deux modes d'action:

  • De pic (en anglais Peak): le compresseur répond aux pics du signal et mesure donc exactement la grandeur de la tension à l'entrée

  • Valeur efficace (en anglais: RMS - Root Mean Square): le compresseur répond à la valeur efficace du signal, et assume donc un fonctionnement plus doux et avec moins de sursauts



7.14.4. Compresseur avec point de rotation

En anglais: Rotation Point Compressor

Dans ce cas, la courbe de compression s'identifie avec la ligne droite à gain unitaire. A sa rotation, on peut voir qu'au dessus du seuil une compression se produit, alors que le signal en-deçà du seuil est amplifié.

Effets et processeurs de signal - Compresseur avec point de rotation

Compresseur avec point de rotation



7.14.5. Compresseur multi-bande

Ce dispositif est en mesure de réaliser une subdivision du signal en bande de fréquence et d'effectuer une compression différente sur chaque bande. Pour ce faire, le dispositif monte un circuit crossover [Le crossover ] qui subdivise le signal en bandes. Chaque sortie du crossover est envoyée à l'entrée d'un compresseur différent, chacun doté de ses propres contrôles, indépendants des autres.

Effets et processeurs de signal - Compresseur multi-bande

Compresseur multi-bande

Ceci permet une compression plus raffinée. Généralement, les signaux à haute fréquence sont compressés avec des temps d'attaque et de relâche rapides alors que les signaux à basse fréquence sont comprimés avec des temps d'attaque et de relâche plus lents. Ceci amène la compression à suivre de manière plus précise les caractéristiques du signal d'entrée.





[9 ] Low Frequency Oscillator: c'est un oscillateur en mesure de produire des formes d'onde à basse fréquence (0 - 10 Hz).








  • ajouté le 13-11-2009 20:29
    Qui a écrit cet article? J'aimerais l'utiliser pour un travail à l'université.