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ESSAI DE CLASSIFICATION DE QUELQUES Mi~THODES DE PR]~PARATION SONORE DU SIGNAL MUSICAL

par Andr6 MOLES Docteur 6s Sciences **

SOMMAIRE. - - L'auteur,,aprJs avoir rappel5 que l'gtude physique objective da signal musical est basde sur la reprd- sentation tridimensionnelle du son : niveau L, hauteur H, durge O, anamorphose logarithmique des coordonndes : amplitude A,/rJquence f, temps t, prgsente une classification de divers procddds de (( prdparation )) ou de trans- ]ormation d'un signal sonore basJe sur cette reprdsentation, procdd~s qui /ournissent une mdthode ggnJrale d'apprg- hension des proprigtJs esthJtiques de ce signal. Ayant distinguJ les ob]ets sonores dlJmentaires dont nous percevons la durde individuelle 0 des signaux complexes dvolutifs aa long du temps t, il classe selon les variables L (ni~,eau), H (hauteur), 0 out (durJe ou temps), les pr@arations qu'il d@eint sommairement et sur lesquelles il donne quelques indications. Parmi les plus gdngraIes, on distingue les dgcoupages (de/rgqucnces, ite ni~eaux ou de durge), les inversions, les transpositions et les r@dtitions. L'ensemble de ces prgparations /orme un programme d'dtude d'ensemble du signal musical, dont la rdalisation n'est qu' dbauch~e et dont l'autcur signale les multiples applications tant d des gtudes esthdtiques ou psychologiques sur la perception de la musique qu'h des trauaux de synthdse qui [ont l'ob]et de la nou~,elle musique concrete. �9

La structure du signal musical est exprim6e objectivement par la repr6sentation tridimen- sionnelle : fr6quence ], amplitude A, temps t, qui en donne seule une image complete au physicien, ou par l'anamorphose logarithmique de ce diagramme : hauteur H, niveau L, 'dur6e 0 qui en exprime l'aspect psychophysique.

Ce diagramme accessible exp6rimentalement par divers proc~d6s, permet de distinguer dans le signal sonore : une macrostructure correspondant h la partition et h son 6volution dans le temps, et une microstructure dans laquelle les constantes physiques 6voluent en gardant un caract~re de parent6 ~troit qui donne naissance ~ la notion d'ob]et sonore, pr6sentant un centre d'int6rgt. On appellera cellule sonore un groupe d'objets sonores distincts ayant meme centre d'int6r~t, c'est-h-dire appar- tenant ~ la mgme famille ; la cellule sonore est interm6diaire entre la microstructure et la macro- structure..

L'~tude c~es propri6t6s de cette succession d'objets sonores ne peut se faire que d'un point de rue statistique : la m6thode g6n~rale consistera h faire subir au signal musical des modifications dont on recherchera l'influence sur la perception par un certain hombre de sujets. Ce sont donc ces modi- fications, appel6es en terminologie concrete (( pr6pa- rations ~) qui feront l 'objet de l'6tude. On peut classer ces pr6parations h partir du diagramme tridimensionnel selon la variable envisag6e; la

plupart revenant h faire des sections dans le diagramme selon certains plans.

A p p e ] a n t p r 6 p a r a t i o n Ha, Hb, ..., La, Lb, . . , 0a, 0b, ... les op6rations effectu6es sur le signal sonore selon le param~tre sur lequel on agit, nous distinguerons :

Famille H. Pr@aration H~ : les d~coupages h partir de l'axe

d'une partie de la gamme acoustique (filtre passe- haut).

Pr@aration Hb : les d6coupages h partir de l'infini d'une pattie de la gamme acoustique (filtre passe-bas).

Ces pr6parations H~ et Hb d6finissent les registres ; la musique concrete discerne trois registres essentiels :

grave < 400, 400 < medium < I 600,

I 600 < aigu.

Pr@aration Ho : les d6coupages en bandes de largeur S, parrot lesquels les plus int6ressants sont :

le d6coupage medium H~4oo. 1 coo, qui sufflt transmettre la pattie reconnaissable du signal musical ;

le d6coupage en octaves Hr162 et le d6coupage en 1/3 d'octave Hc(1/3oc~.).

L'un des r6sultats que fournissent ces pr6pa- rations, effectu6es sur la musique symphonique

* S6rie d'expos6s relatifs aux t ravaux du GrtOUPI~MENT DES AEOUSTICIENS DE LANGUE FRAN~AISE (G. A. L. F.).

** D u CENTRE D']~TUDES I~ADIOPItONIQUES de la RADIO- DIFFUSIOI~-T~2LEVISION FRAN~AISE.

�9 N. D. L. R, : Summary (intended, on the author's. request,/or English language readers and abstracting services).

In this paper, the author, a[ter having reminded the reader o] the 3 dimensional representation o/sound objects : Level L, .Pitch H, Duration O, pre~iously given in this review, presents a general classification o[ the various ways o / " preparation " or trans]ormation o[ the shape o[ any sound signal. These processes give methods that make it possible to grasp the esthetical properties o/the signal. A[ter having di~erentiated

the elementary sound objects, whose individual duration 0 is perceived as a whole,/tom complex evoIutive signals lasting an indefinite time t, the author, alter the 3 parameters L (Level}, H (Pitch), 0 or t (duration or time), classifies the preparations ~,hich he briefly describes and whose properties are summarized. Among the most general ones, are the "cu t t ings" (o[/requencies, o[ levels or durations), inversions, tr ans positions and repetitions.

All these preparations constitute an all-round program/or the study o[ musical signals, the numerous applications o] which to esthetics and psychology o/music and phonetics are outlined. They make it possible the use o[ apparatus ]or experimental and synthetic music.

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2/4 traditlonnelle, est de faire 6merger objectivement la notion d'instrument de musique comme syst~me producteur d'une certaine portion du signal com- plexe, en mettant au premier plan pour le carac- t6riser les notions de /ormant. Le d6coupage en bandes de plus en plus 6troites amine h la limite d'intelligibilltd de la musique, c'est-h-dire h la bande la plus 6troite du signal susceptible d'etre identifi~e, et il est remarquable que cette limite, variable avec le morceau consid6r6-- ce qui amorce une classifica- tion des compositions musicales par intelligibilitd-- puisse descendre au voisinage de 1/3 d'octave pour la musique orchestrale classique (B~ETHOVSN, MOZART), si cette bande est bien choisie.

Prdparation Hd : C'est une combinaison, effectu6e par exemple au magn6tophone, d'un certain nombre de bandes unitaires construisant ainsi une sorte de spectre canneld et l'on peut se fixer pour but la recherche du spectre cannel6 fournissant h l'auditeur les impressions d'une synth~se plus ou moins parfaite du signal initial.

Prdparation He : Ce sont celles que la musique concrete appelle transpositions totales, qui consistent h multiplier l'ensemble des fr6quences par un coefficient ~ passant de ZAi(co~) h ZA~(o~) ou h d6placer le spectre de H~ h H~q- AH. Fr6- quemment utilis~es pour les objets sonores de la musique concr6te oh elles sont r6alis6es par des appareils sp6ciaux, elles pr6sentent l'inconv6nient de r6duire en mgme temps la dur6e dans la mgme proportion ~. Elles ne sont donc utilisables en musique qu'aux fins d'une acc6lSration corr61ative du rythme ou dans certains artifices tels quel'6li- mination de la virtuosit6 de l'ex6cutant : le morceau est interprdt6 h demi-vitesse h l'octave inf6rieure et replac6 par transposition totale dans sa tessiture habituclle.

Prdparations H~ : Celles-ci consistent h transposer une m6lodie H(t) ~voluant dans un intervalle AH 1 darts une autre m61odle kH(t) ~ H o 6voluant dans un intervalle kH~ ~ -H 0 diff6rent ; on r6alise ainsi une compression ou une dilatation de fr6quences. L'un des proc6d6s permettant th6oriquement de parvenir h ce r~sultat est l'usage du Vocoder. Cc sont des transpositions de gamme de frdquence, dans lesquelles la variable t ou 0 n'est pas touch6e dans son 6volution, contrairement au cas de la trans- position totale. Si K = 1, on retombe sur la trans- position 'classique, telle qu'elle cst connue en musique ; de la tcssiture//1 on passe h la tcssiture H~ q- H 0. On notera la possibilit6 de r6aliser par ces proc6d6s des micromdlodies, syst6me exploit6 en particulier par JSrg MxGnn vers 1932.

Famille L.

Prdparation L~ : Celle-ci consiste h d6couper tous les signaux de grandeur inf6rieure h une limite L 0. Quand L o est de l'ordre de grandeur du bruit de fond, c'est i'op6ration faite par certains dispositifs anti-bruit d'enregistrement sur film (passe-haut).

A. MOLES [ANNALES DES T]f~L~COMM-~JNI~TION$

Prdparation Lb : Celle-ci d6coupe sur l'axe L tous les signaux de niveau inf6rieur ~ une certaine limite L o (passe-has). C'est l'op6ration d'dcr~tage qui est pratiqu6e par exemple dans des dispositifs r6ducteurs de dynamique et dans un grand nombre de canaux 61ectroacoustiques, le t616phone en particulier.

Pr@aration Lo : Celle-ci consiste ~ transmettre du signal initial la pattie dont le milieu est compris entre L e t L + AL, c'est le fihrage d'amplitude passe-bande et il pr6sente un grand int6r~t th60rique.

Pr@aration Lj : Dilatation et compression de dynamique (hyper-contraste et hypo-contraste) per- mettant de passer d'une dynamique L 1 h une dynamique L~ = ~r 1 ~ l'aide d'un transducteur caract@istique non lin6aire. Si la compression de contraste est une r~gle presque syst6matique de l'enregistrement, l'expansion de contraste n'a ~t6 jusqu'ici pratiqu6e qu'h tr~s petite 6chelle et sur des signaux d6jh comprlm6s au pr6alable.

Famille LH.

Prdparation LH~ : C'est la combinaison LcH~ consistant h d6couper, dans le plan harmonique L, H, un rectangle. La position et les dimensions minima de ce rectangle d6terminent la (c partie intelligible du signal musical )) oppos6e h sa partie proprement esth6tique.

Prdparatlon LHb : Toute r~partition L(H) repr6sente h chaque instant un spectre, c'est-h-dire un timbre. La pr6paration LHb a pour but de faire correspondre h u n spectre LI(H1) un autre spectre L2(Hz) par une relation quelconque, par exemple de transposition de t imbre:

LI(H1) -~ /[L2(H2)]. Pratlquement, c'est le Vocoder qul doit permettre

de r6aliser ces sortes d'op6rations, dont les plus simples se ram~nent aux transformations Hc et H 1.

PB]~PABATIONS TEMPORELLES

Nous serons conduit h discerner ici deux cas, selon qu'on a affaire h un objet sonore d6fini par sa dur6e 0 = k log t ou hun signal d'ensemble Svoluant au cours du temps t, et h classer les pr6parations 0 de robje t sonore lui-mgme ou celles, t, de la s6quence de notes complexes formant le signal.

Famille 0.

Pr@aration 04 : Celle-ci consiste h d6couper dans la note complexe toutes les valeurs 0 < 01, c'est la coupure d'attaques dont on salt qu'elle 61imine une part essentielle des caract6res des objets sonores naturels.

Pr@aration Ob : C'est, de mgme, celle qui con- siste fi d6eouper dans la mgme note tous les 616merits au-dessus d'une valeur 0 o. Un cas patti-

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t. 9, n ~ 7-8, 1954]

culi~rement int6ressant est celui off 00 correspond pr6cis6ment h l 'attaque de la note complexe et off on ne conserve que celle-ci qui fournit, m~16 en g6n6ral h u n spectre continu assez intense, un spectre de raies appr~clablement diff6rent du corps de la n o t e (STocKI-IAUSEN),

Pr@aration 0r : C'est le d6coupage conservant une fraction seulement du corps de la note complexe. Son 6tude est int6ressante pour la musique tradi- tionnelle, car on peut rechercher les dur6es 0 minimum caract6ristiques d'un type de signal donn6 et, d'exp6riences assez dispers6es, il r6sulte que des dur6es 0~i~ souvent in/~rieures h la dur6e d'une note complexe d'un objet sonore unique peuvent gtre caract6ristiques d'un compositeur, c'est-h-dire condenser dans un intervalle extraordinairement bref et darts un seul spectre de tales assez d'616ments typiques pour d6finir l'usage fair par ce compositeur de l'orchestre dans son ensemble, point qui m6ri- terait d'gtre d6velopp6.

Pr@aration 0a : Cette op6ration - - dilatation ou compression de la dur6e - - se famine par d6finition pour les objets sonores uniques h la transposition totale (H,), la r~ciproque n'6tant pas vraie.

Prgparation Oo : Inversion. L'application du temps sur l'espace cr66e par l'enregistrement permet d'inverser la durde et de d6velopper des objets sonores sym6triqucs (en coordonn~es) d'objets donn6s. La diff6rence accentu6e qui s'impose h leur audition est due, pour une grande part, h la per- ception logarithmique de la dur~e qui change pour nous l'6chelle des amorgages et des extinctions, ce que montre clairement l'anamorphose logarithmique qui conduit de t h 0.

Pr@aration Of : R6p6tition. Cette pr6paratio n qui consiste h introduire artificiellement une p6rio- dicit6 dans un signal par r6p6tition au bout d'un d61ai 00 d'une note complexe donn6e, peut se r6aliser soit par l'artifice de la boucle ferm6e, soit par l'interm6diaire du magn6tophone h plusieurs tgtes. C'est surtout une m6thode de synth6se.

Pr@aration Og : ~volution. C'est une modification de la pr6paration 0t pr6c~dente dans laquelle la p6rio- diclt6 n'est pas parfaite, mais off l'on introduit un degr6 de p6riodicit6 plus ou moins 61ev6 en faisant 6voluer un ou plusieurs des param~tres de la note complexe au cours des r6p6titions successives. En dehors des appareils sp6ciaux destin6s hr6alisercette pr6paration, il faut noter que certains dispositifs acoustiques, tels que les chambres d'6cho, r6alisent de fa~on tr~s approximative ce type d'6volution.

F a m i l l e t.

Ces pr6parations sont, dans le principe, dlstlnctes de celles qui ont 6t6 envisag6es pr~c6demment : les pr6parations les plus int6ressantes sont les d6cou- pages r6p6t6s rempla~ant le signal par un silence.

Pr@arations t~ : Pr616vements. Ce sont des d6coupages pr61evant dans la continuit6 du signal

QUELQUES MI~THODES DE PRI~PARATION SONORE 3/4

des intervalles qu'on 6tudiera pour un centre d'int6rgt propre. Ces pr~l~vements peuvent avolr a priori n'importe quelle dur6e, mais l'exp6rience montre que l 'objet du pr61~vement varie d'int~r~t selon sa longeur, d'une fa~on qui n'est pas arbi- traire. Ainsi, les pr616vements les plus intSressants se situent aux environs de 3 h 10 secondes, d61ai qui coincide avec la saturation psychologique dans la perception temporelle : c'est le seuil sup6rieur des durSes. On fixe ainsi d'une fa~on qui n'est pas arbitraire une r6gion s6parant microstructures et macrostructures, dont la distinction pouvait sembler a priori gratuite. On discerne au-dessous cellules et objets sonores dont les transformations entrent dans la famille 0 pr6cit6e.

Pr@arations tb : Ce sont des d6coupages p6rio- diques. Ceux-ci, effectu6s sur un signal dont l'6vo- lution ne pr6senta pas de p6riodicit6 rigoureuse par d6finition, fourniront comme r6sultat un signal d6coup6 erratiquement du point de rue s6mantique. Ils donneront sensiblement les mgmes r6sultats qu'un d6coupage erratique comme l'ont montr6 LICKLIDER et POLLAK.

Pr@arations tc : Ce sont les d6coupages bas6s sut l'organisation s6mantique ou esth6tique du signal, telle qu'elle nous est donn6e a priori, par exemple dans le signal phon6tique. Ces d6coupages temporeJs, qui s'effectuent au magn6tophone, fournissent la configuration temporelle du signal et d6gagent tr~s clairement les 616ments n6cessaires de celui-ci: ainsi, la s61ection des consonnes et transitoires et d'un 6chantillonnage des voyelles suffit h conserver l'intelligibilit6 d'un discours r~duit h 15 % de sa dur6e initiale.

Pr@arations td : Ce sont les inversions globales du signal qui mettent en 6vidence les r61es respectifs des objets sonores et de l'6volution, dans l'intelli- gibilit6 (s6mantique) ou la capacit~ d'appr6hension (esth6tique) du signal ; leur 6rude fournit des donn6es nombreuses sur l'importance du (( code ~), c'est- h-'dire de ce qu'on conna~t a priori des r~gles d'orga- nisation dans la perception esth6tique.

L'une des techniques essentielles des nouvelles musiques et, en particulier, de la musique concrete consiste h d6velopper h partir d'un objet sonore quelconque des s6ries de ~r notes complexes ~ class6es en families, et dont la plupart seront obtenues par des pr6parations analogues h celles dont nous pr6- sentons ici une tentative de classification. L'6tude syst6matique de ces pr@arations, des proc6d6s techniques qui permettent de les r6aliser et des r6sultats qu'elles fournissent, pr6sente doric un grand int6rgt non seulement pour l'6tude analytique du signal musical et, en particulier, de la musique traditionnelle, mais aussi pour la synth~se de sons nouveaux qui est un des buts des musiques exp6rimentales r6centes.

Manuscrit re~u le 20 mai i953.

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A. M O L E S [ANNALES DES TI~LI~COMMUNIC&TION$

BIBLIOGRAPHIE

Nous rdduisons ici la bibliographie h nos travaux ant6rieurs traitant de questions eonnexes.

MOLES (A.). Sur la structure physique du signal musieal, Th~se, Fac. Sciences, Paris (1952).

SCHAEFFER (P.), MOLES (A.). A la recherche d'une musique concrete, Editions dtt:Seuil, Paris (1952).

MOLES (A.). Etude et reprdsentation de la note complexe en acoustique musicale. Ann. Tglgcommunic., Fr. (nov. 1952), tome 7, n ~ t l , pp. 430-438.

MoLEs (A.). Comment peut-on mesurer Ie message parld. Folia phoniatr. (1952), 4, n ~ 3, p. 170.

Mo~Es (A.). Sur la coloration des bruits blanes en aeoust~que, Onde l~lectr., Fr. (juin 1953), 3 3 , n ~ 3t5, pp. 285-286.

Mor~s (A.). The characterization of sound objects by use of the level recorder in musieal acoustics. (La caraetfrisation des objets sonores au moyen de l'enregistreur de niveau en aeoustique musicale.) Proeeedin.gs of the ~ st I. C. A. Congress of Elec- tro-acoustics, Delft 1953, pp. 241-244.

COMPTES RENDUS DE LIVRES (suite de p. 200)

LANDRAC (J.). E n r e g i s t r e m e n t d e s s o n s . Eyrolles, Paris (1954), 24,5 • t6,5, 232 p., 171 fig. et photos, 3 tabl., 37 rdf. bibl. Pr ix : l 900 F. (Collection du (( Centre d'Enseignement de la Radiodiffusion-T616- vision fran~aisc ,.) [Don de l'6diteur].

Cet ouvrage est la reproduction d'un cours profess6 par l 'auteur au Centre d'Enseignement de la Radiodif- fusion-T616vision frangaise. I1 s'adresse donc particu- li6rement aux techniciens de cette administration; cependant, il doit intdresser tous ceux qui, soit par leur profession, soit par leur gofit, veulent s'initier aux diverses techniques de l'enregistrement sonore.

II comprend naturellement trois grandes parties, rela- tives chacune ~ l'un des trois syst~mesmondialement utilis6s aujourd'hui :

- - enregistrement sur disque, - - enregistrement optique, - - enregistrement magn6tique,

et nous ne pouvons que nous r6jouir de voir paraltre un livre de langue franCaise concernant ces diverses techniques ~ la veille de la r6union h Paris d'un Congr~s International de l'Enregistrement.

Avant d'entrer darts le vif du sujet, l 'auteur donne un certain hombre de g6n6ralit6s indispensables h con- naltre en ce qui concerne l'6tude des mouvements vibra- toJres : vibrations libres et forcdes, amortissement, mou- vements p6riodiques...

Le premier chapitre, relatif h l'enregistrement sur disque, est le plus long et le plus d~velopp6. Apr6s avoir fait rhistorique de la question, l 'auteur passe successi- vernent en revue les thdories de la gravure et de la lecture. II d6crit les principes de fonctionnement des divers types de graveurs (dlectro-mdcaniques, 61ectro-dyna- miques, 6lectro-magn6tiques), puis expose les m6thodes 61ectro-acoustiques de relevds des courbes de r6ponse (m6thodes de MEYER, de GUTTWErr~). I1 passe ensuite en revue les diverses causes de distorsion ~ t'enregistre- ment : t~te de gravure, taille du sillon, position du burin, d6fauts divers (pleurage, moirage, broutement), ainsi que la fa~.on de les mesurer, puis il donne un tableau r6capl- tulatif des divers modes d'enregistrement sur disques : 78, 45 et 33 tours. Dans le paragraphe suivant, l 'auteur d6veloppe le principe de fonctionnement des divers types

de lecteurs (dleetro-magn6tique, pidzo-dleetrique, 6lectro- dynamique) et pour chacun d'eux, il donne plusieurs de leurs principales caract6ristiques. Les divers facteurs produisant des distorsions h la lecture sont ensuite expos6s (vibrations du bras, effet de pince, sillon, bruit de fond, etc...) et, ~ ce propos, sont indiqu6s les moyens pratiques d'dviter ces diverses causes de d6formations. Pour terminer ce chapitre, quelques donn6es relatives

la fabrication des disques sont mentionn6es ainsi que quelques exemples de fabrications (fran~aise et 6tran- g~re) de graveurs, burins, saphirs et aiguilles qui sont les accessoires primordiaux, pour l 'obtention d'un bon enre- gistrement.

Le deuxi~me chapitre est consaer6 ~ l'enregistrement optique uniquement utilis6 dans le cinema. Apr~s en avoir donn6 l'historique, l 'auteur en expose les principes fondamentaux et donne quelques indications indispen- sables de sensitom6trie. I1 met ensuite en 6vidence les deux grands procdd6s d'enregistrement optique : ~ den- sit6 variable et ~ densit6 fixe et, pour chacun d'eux, il pr6cise ]e materiel utilis6, son mode de fonctionnement et ses qualit6s ; il est ainsi normalement amend h parler de la lecture optique (celluIe, entra~nement du film). Ce chapitre C e termine par un expos6 des diverses causes de distorsion : largueur finie du spot, effet de fente, imperfections du d6veloppement, bruit de fond ; quel- ques moyens de lutte contre ces divers facteurs sont d6crits, afin de tendre vers la bonne qualit6 acoustique.

Le troisi~me et dernler chapitre est r~serv6 ~ l'enregis- trement magn~ti~tue et, apr~s en avoir 6galement fair l'historique, l 'auteur rappelle, avec raison, les notions indispensables de magn6tisme. Puis, il expose longue- ment les prineipes g6n6raux de ce type d'enregistrement, d'application tr~s r6cente, en s6parant l'enregistrement, la lecture et l'effacement. Comme pour les autres cbapi- tres, les d6fauts affeetantle magn6tophone sont expos6s : distorsions lin6aire et harmonique, bruits de fond, imper- fections mdcaniques, polarisation, haute fr6quence, etc... Enfin, comme dans le premier chapitre, sont donn6es les diverses caract6ristiques 61eetroacoustiques et m6ca- niques de divers mat6riels, tant en ce qui concerne la lecture que renregistrement et l'effacement.

Signalons, pour terminer, que chaque cbapitre se termine par une bibliographie malheureusement un peu trop succinte, ce qui n'enl~ve rien h la clart6 de l'expos6 et ~ l'intdr~t que trouveront les ing~nieurs et techniciens de l'61ectro-acoustique, de l'enregistrement et du cin6ma,

la lecture de ce livre. Pt. LEHMANN.

(suite en p. 223)

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