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Spatialisation du son

Une des applications les plus intéressantes que j’ai découverte avec la mise en œuvre de la S.I.M. de l’IRCAM est l’utilisation de plusieurs logiciels associés en interaction à l’usage de Max/FTS pour générer une spatialisation paramétrable et dynamique du son.

Dans cet article, je vais lister les quelques outils de spatialisation dont j’ai pu trouver des traces (articles, programme) sur le W.E.B. ou dans les publications. J’avoue qu’un fois de plus j’ai orienté ma recherche vers ce qui concerne l’IRCAM et sa S.I.M. même si au final, il y a une dérive de part ma curiosité et mon butinage sur le W.E.B.; j’ai ainsi étudié et noté ce qui se faisait ailleurs.

Court rappel sur la spatialisation du son

Plutôt que de réinventer la roue, je vous propose de lire un article intéressant d’Ariane Dutto sur l’histoire de « La mise en espace de la musique » et plus particulièrement le paragraphe « Une technologie au service de la spatialisation », il y a même des exemples sonores du travail de Pierre Boulez sur « Répons » (1984) et de Xu Yi sur « Le plein du vide » (1997).

Mais qu’est-ce que la spatialisation ?

Il existe plusieurs définitions de la spatialisation… Ici je ne m’intéresserai qu’à une seule de ces définition, à savoir : La spatialisation du son dans l’espace, via l’utilisation d’un modèle virtuel d’analyse et de la positionnement des sources de restitution dans l’espace sonore. Sachant qu’avec cette technique le positionnement peut être en 3D, c’est-à-dire définit dans l’espace virtuel d’un volume, et, définir des sources de restitution allant de deux jusqu’à huit voir plus par multiplication des systèmes !

Pour spatialiser un son, il faut deux dispositifs (logiciel ou/et matériel). Un permettant le calcul en temps réel des effets au quel sera soumis le son a traiter, c’est ce que je nome le spatialisateur et un autre pour gérer dynamiquement ou statiquement la positon des sources et de l’écoutant, ce dernier je l’appel contrôleur.

Le spatialisateur

Le spatialisateur est la partie calcul de l’application, c’est lui qui permet la virtualisation du ou des canaux audio d’origine vers les « n » sources de restitutions ! A l’IRCAM le projet qui permet cela, a eu comme nom en fonction du temps et de son évolution / conception : Spat~, spatialisateur~ et maintenant spatialisateur. Mais en fait c’est le même moteur logiciel qui se cache derrière cette suite de programmes et de librairies pour Max/FTS et Max/MSP !

Ce logiciel est issu d’une collaboration entre l’IRCAM et France Télécom R&D, a pour objet la conception de modèles et de programmes de traitement du signal dédiés à la spatialisation sonore.

Voici une description succincte du Spatialisateur, il se compose d’un ensemble de modules logiciels de traitement du signal en temps réel. Il intègre, dans un même environnement, la synthèse de la localisation des sources sonores et celle de l’effet de salle (réverbération artificielle). L’architecture modulaire du Spatialisateur permet de s’adapter à la puissance de calcul disponible sur l’ordinateur hôte et de couvrir les différents formats de restitution classiques ou récents (stéréo, panoramiques d’intensité 2D ou 3D, binaural, transaural, ambisonic, wave field synthesis). Cette librairie existe, d’une part, sous la forme d’objets compatibles avec les environnements temps réel Max (FTS / MSP) et jMax sous les systemes d’exploitations MacOs (9 et X), Windows (Px, XP et Vista), Irix et Linux, et d’autre part, sous la forme d’une librairie de fonctions écrites en C/C++ utilisable avec d’autre logiciels.

La spatialisation du son est un domaine qui a fait l’objet de recherches intensives en informatique musicale. La plupart de ces études ont abouti à des systèmes qui permettent de simuler des espaces acoustiques en filtrant des signaux sonores. Ces travaux sont fondés sur des études psychoacoustiques qui permettent de modéliser la perception auditive de l’espace par un nombre limité de paramètres perceptifs. Ces modèles perceptifs ont abouti à un ensemble de techniques permettant de recréer la sensation de localisation sonore tridimensionnelle en utilisant un nombre limité de haut-parleurs par exemple. Ces techniques exploitent typiquement trois paramètres: la différence d’amplitude entre les canaux, les délais entre les canaux, et le contenu spectral des signaux de chaque canal. Combinés ensembles, ces trois paramètres permettent d’obtenir des impressions de direction et de distance tout à fait réalistes.

Par exemple, le Spatialisateur Ircam (Jot & Warusfel, 1995) est un processeur d’acoustique virtuelle qui réalise la synthèse de la localisation des sources sonores et de l’effet de salle (réverbération artificielle). L’une des originalités de ce processeur est d’offrir un paramétrage de la scène sonore synthétisée sous la forme d’un jeu de facteurs perceptifs qui comprennent les angles d’azimut et d’élévation et d’orientation des sources sonores par rapport à l’auditeur et des descripteurs de la qualité acoustique (effet de salle) associée à chaque source. Le Spatialisateur s’adapte automatiquement au mode de reproduction et à la configuration du système électroacoustique : reproduction tridimensionnelle sur casque ou couple de hautparleurs, systèmes multi-canaux incluant les configurations stéréo-3/2 et mode de reproduction Ambisonics.

La technologie du Spatialisateur (de l’IRCAM / France Télécom R&D ) a fait l’objet de plusieurs brevets et est utilisée dans de nombreuses productions musicales en concert, dans des installations artistiques ou dans la post-production discographique.

Le contrôleur

Je n’ai trouvé trace pour Max/FTS que deux famille de contrôleurs : en 2D et en 3D !

Circ qui a été développé par Gerhard Eckel à l’IRCAM dans les années 1992-1993, est un contrôleurs qui ne travail qu’en 2D c’est à dire dans un plan ! Il est assez simple, il n’y aucune fonction de mémorisation ou d’enregistrement d’un parcours… Il est fait pour le directe ! Il ne fonctionne qu’avec Max/FTS et les librairies Spat~.


About Circ… (March 1995)

Circ is a two-dimensional controller implemented as a Max/FTS client by Gerhard Eckel in August 1993. To use Circ with Max, you have to start it when Max is already running. If you quit Circ while Max is running you have to close down Max before you may restart Circ. Whenever you move the free point Circ will send a list of values to Max which can be received with a receive box. The symbol for the receive box is the name of the Circ document (without extension, if there is one: e.g. test.circ sends to test, Untitled sends to Untitled).

Circ was extended in March 1995 for applications to spatial sound processing, maintaining compatibility with the original implementation: if the Circ document does not have parameter points (black dots) on the circle, Circ sends a list of 4 values representing the coordinates of the free point [ x y distance angle ]. The free point is allowed to move out of the circle and the distance is 1 when the free point is on the circle. You can zoom in or out by control-clicking inside or outside the circle.


Voici une copie d’écran de l’application Circ en action :

Circ version trois sources :

Un exemple de patch Max/FTS nécessaire au traitement de Circ :

Circ est un logiciel développé par Gerhard Eckel à l’IRCAM en 1993 :

Circl

MoveInSpace lui a été développé par Todor Todoroff, Caroline Traube et Jean-Marc Ledent à la Faculté Polytechnique de Mons dans les années 1995-1998, est un contrôleurs qui travail en 3D c’est à dire dans le volume ! Il est complet, presque tous les paramètres sont modifiables. Il est possible de définir le nombre de sources et d’enregistrer un parcours. C’est la version la plus abouti des outils (sous NeXTStep) de génération de trajectoire sonore ! Il est interfaçable avec Max / FTS / Spat~ mais aussi directement avec des modules MIDI.

L’écran complet du logiciel MoveInSpace au travail, ici dans une configuration a deux HP, on remarque la fenetre de trajectoire dans le plan (a gauche) et celle en hauteur (en haut) :

Ici j’utilise Max/FTS :

MoveInSpace

MoveInSpace est un logiciel développé par Todor Todoroff, Caroline Traube et Jean-Marc Ledent à la Faculté Polytechnique de Mons dans les années 1995-1998 :

MoveInSpace

Le spatialisateur pour quoi faire ?

Le domaine d’applications du spatialisateur couvre la création musicale, les productions audio-visuelle, la réalité virtuelle et les télécommunications.

Quelques exemples sonores (échantillons bientôt en ligne…)

Un son seul sur une voix en mono :
Le son localisé a gauche en 2D (pas d’effet verticaux) :
Le son localisé a droite en 2D :
Le son en mouvement de gauche a droite en 2D :
Le son en mouvement de gauche a droite et de haut en bas en 3D :

Quelques références

J’ai noté la plupart des références, intéressantes de mon point de vu, c’est-à-dire là aussi orientées par ma recherche a la sauce IRCAM… Et avec un positionnement temporel assez ancien, disons des années ISPW (1992 à 1997). Heureusement, la aussi, j’ai gardé mon esprit curieux et donc noté quelques outils modernes ! Il faut que je modère mon coté archéo-musical !

Site traitant de la spatialisation

Multiphonie Vous trouverez beaucoup de liens vers des programmes et autres VST modernes pour la spatialisation sur ce site ! A fouiller impérativement !

Télécharger et acheter les logiciels

Le Spatialisateur Spat~ sur le forum IRCAM (prix en ligne)

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07 2009

Du son sur les NeXT

J’ai depuis toujours eu un intérêt prononcé pour le son et les dispositifs qui permettent d’en générer !

La première fois que j’ai vu des NeXTcomputer et NeXTstation, il me semble que c’était chez « imago » (je ne suis plus sûr du nom) boulevard Saint Germain dans le 6 éme arrondissement de Paris. Cette boutique était l’un des rares points de vente qui commercialisait exclusivement le matériel NeXT. Ces machines ce fut un choc !

Elles étaient belles, performantes, et avaient la puissance d’Unix tout en ayant une superbe interface graphique ! Sans oublier l’intérêt novateurs de ces outils de développement et son approche objet du système !

Le NeXTComputer aussi appelé NeXTcube

Mes envies ont été stoppées net… à l’époque, je n’avais absolument pas le budget pour m’équiper à ces tarifs… Par exemple pour les deux modèles de base ça donnait :

  • NeXTcube (68040) avec 8 Mo de RAM, un disque 105 Mo, écran MegaPixel, kit Starting Point (clavier, souris…), lecteur de disquettes 2,88 Mo et NeXTSTEP 2 : 50 845 francs HT.
  • NeXTstation avec 8 Mo de RAM, un disque 105 Mo, écran MegaPixel, kit Starting Point (clavier, souris…), lecteur de disquettes 2,88 Mo et NeXTSTEP 2 : 31 765 francs HT.

De plus, si vous aviez besoin de développer, il ne fallait pas négliger (dans une moindre mesure) le prix des outils de développement, et de la documentation et prévoir plus de mémoire, le changement de disque dur et de la RAM, avec respectivement un maximum de 2Go (par partition) et 64Mo.

Donc raisonnablement, j’ai attendu… bien longtemps avant d’en acquérir un (merci encore au don de mon ancien collègue et ami Thierry Besançon) ! La suite, c’est une cascade d’événements chanceux, et, entre autre la récupération (par échange de matériels) de deux NeXT stations N/B, deux NeXTcomputer (cube), et une multitude de périphériques, aussi variés les uns que les autres !

Ainsi, depuis que j’ai récupéré ces NeXT computer, et, plus particulièrement les NeXTcube (plus couramment appelé Cube), je m’intéresse d’une manière quasiment archéologique à tout ce qui permet de faire du traitement du son via ces machines… Et aux outils de recherche associés… Et oui, on revient à petit pas vers l’IRCAM.

Petit retour en arrière ! Mais, c’est quoi un NeXT et d’où ça sort ?

Tout a commencé à la fin de la première période « Apple Computer » de Steve Jobs
Dès son départ de chez Apple, il crée une nouvelle société c’est NeXT. Le but de cette société est de concevoir un nouveau type d’ordinateur ! Jobs veut la puissance d’Unix, et une interface graphique ergonomique et conviviale. NeXTstep, le système d’exploitation des NeXT est du type WYSIWYG (What You See Is What You Get) signifiant littéralement en français « ce que vous voyez est ce que vous obtenez » ou de façon plus concise « tel affichage, tel résultat » ! Et comme Steve Jobs est perfectionniste, il lui faut un ordinateur offrant des capacités haut de gamme, et ayant un design révolutionnaire !

Steve Jobs et un NeXTComputer
Steve Jobs le bouillonnant fondateur de NeXT et sa première création

Chez NeXT, il n’y a que deux types de machines : les cubes (NeXTcube) et les stations (NeXTstations, NeXTstations Color et NeXTstations Turbo Color). Évidement, il y a des nuances entre ces différents modèles… Pour approfondir vos connaissances historiques et avoir une description plus sérieuse de ces machines, voir l’excellent site d’Éric Lévénez qui est sans aucun doute le meilleur site Français (voire, soyons modeste, du web) sur les NeXT et en français !

NeXTComputer
Un NeXTcomputer devenu avec le temps NeXTcube (dit le « cube »)

Une NeXTStation
Une NeXTstation noir et blanc (dite « slabs »)

Une NeXTStation
Une NeXTstation couleur (dite « slabs »)

Il faut savoir que les ordinateurs produits par NeXT (que l’on nomme maintenant « black hardware ») possèdent d’origine ce que l’on trouvait en option très onéreuse chez les constructeurs concurrents de l’époque. Il y a ainsi par exemple d’office sur toutes les cartes mère des ordinateurs NeXT un Digital Signal Processor (DSP) Motorola 56001. Ce processeur spécialisé dans le traitement numérique du signal est très adapté au traitement du son !

Motorola DSP XSP56001 à 25MHz
Un DSP Motorola XSP56001 à 25MHz


Les capacités sonores internes des ordinateurs NeXT


Comme lu dans le paragraphe précédent, les NeXT ont de base un DSP fonctionnant à 25MHz et avec une mémoire de 24Ko extensible à 96Ko (on ne plaisante pas !). Ce processeur additionnel était la cerise sur le gâteau… Ces machines avaient des caractéristiques impressionnantes pour 1991 !

Avec deux ports série compatibles avec les interfaces MIDI standard, un système d’acquisition et restitution sonore mono ou stéréo en 16 Bits ayant une fréquence maximum de 44100 Khz, ces machines étaient en avance ! Il y avait également dans les outils de développement les « Music Kit™ » et « Sound Kit™ » des librairies spécialisées pour gérer l’audio, le DSP et les événements MIDI ! Il faut savoir que le DSP a un port d’entrées/sorties au format DB15 sur la carte mère permettant ainsi l’adjonction de cartes externes !
Les caractéristiques de ces machines (surtout les cubes) les destinaient naturellement à être employées dans un environnement musical ! Malheureusement, vu leur prix prohibitif, et, la non vulgarisation latente de la M.A.O. à l’époque, ces merveilleuses machines ne furent exploitées qu’au sein de centres de recherches et en particulier les deux plus gros que sont l’IRCAM à Paris et le CCRMA de Stanford aux U.S.A. !

A part l’équipement audio natif et les ports séries et DSP, il existe deux possibilités pour étendre les capacités des NeXT. En interne par l’adjonction d’une carte au format NeXTbus ou en externe via le connecteurs DB15 des DSP.


Périphérique audio externes


Ces périphériques externes sont l’une des seules évolutions possibles et sont très utiles en particulier pour les NeXT station qui de part leur format physique ne sont pas extensibles (car n’ont pas de NeXTbus). Ils se branchent directement sur le port DSP des NeXT.

Ariel – DM-N Digital Microphone (595$)
Ariel - DM-N Digital Microphone

Le prospectus sur le DM-N

Ariel – ProPort Model 656 (1295$)
Ariel - ProPort Model 656
Ce boitier externe est équipé de deux entrées et de deux sorties analogiques, il possède également des pré amplificateurs ainsi que deux entrées avec alimentation phantom. La fréquence d’échantillonnage est réglable de 8 KHz jusqu’à 96 KHz en 16 bits.

Ariel – DAT-Link+ Digital Audio Interface (??? $)
Ariel DAT-Link+ Digital Audio Interface
Ce boitier au format 19″ (rackable) est équipé de deux entrées/sorties numériques AES/EBU, de deux entrées/sorties numériques S/PDIF coaxiale et optique, ainsi que Word clock (BNC) et une interface SCSI.

Ariel – DatPort AES/EBU CP340 Digital Audio < -> DSP Port Interface (??? $)
Ariel DatPort avant

Ariel DatPort arrière
Ce boitier externe est équipé de deux entrées/sorties numériques AES/EBU, de deux entrées/sorties numériques S/PDIF coaxiale et optique, ainsi que Word clock (BNC).

The Singular Solutions – A/D64x Audio Interface (1295$)
The Singular Solution - A/D64x
Ce boitier au format 19″ (rackable) est décrit en anglais :

The Singular Solutions A/D64x consists of hardware and software for professional direct-to-disk sound recording and data capture on NeXT computers. The system features two channels of 16-bit delta-sigma (ultralinear) analog-to-digital conversion with 64 times oversampling and a three stage linear phase digital anti-alias filter. It is equipped with balanced as well as unbalanced inputs and an integral low noise microphone preamp with 48 volt phantom power. It also provides digital audio (AES/EBU and S/PDIF) input and output.

The A/D64x supports sampling at 16, 22.05, 32, 44.1, and 48 KHz (plus external) sampling rates. It can also operate in a standalone (Analog-In to Digital-Out) mode. Multi-A/D64x synchronization is available as well as a rack mount option. Software is included for direct-to-disk recording and multi-document nondestructive editing. The A/D64x has been shipping worldwide since 1990.

MetaResearch – Digital Ears (595$)
MetaResearch - Digital Ears


Carte de calcul interne


Je précise immédiatement qu’ici je parle de « carte de calcul ». En effet ces cartes ne permettent pas dans leur version de base ou en l’absence de convertisseurs (analogique vers numérique et numérique vers analogique) de produire du son directement !

A ma connaissance, il n’existe que deux modèles de cartes, à savoir les cartes M860 de l’IRCAM et les Quint Processor du CCRMA construites toutes les deux en coopération avec la société Ariel.

Ariel / IRCAM – M860 (15000$)

IRCAM / Ariel - M860 (minimum
Une M860 (avec le minimum)

IRCAM / Ariel - M860 (avec RAM et Piggy Board)La même M860 avec les 64Mo de RAM (carte du milieu) et la carte d’entrées / sorties audio analogique (4/4) et numérique (8) aussi appelée « Pigggy Board » (carte du bas).

Lorsque l’on parle de cette carte dans la littérature technique c’est souvent sous l’un de ces acronymes : S.P.W. (Signal Processing Workstation), I.S.P.W. (IRCAM Signal Processing Workstation) et S.I.M. (Station d’Informatique Musicale) mais ceux-ci induisent en erreur. En effet le nom correct est plutôt certainement carte M860. Il faut comprendre que ces acronymes représentent en fait le nom de la solution complète; c’est-à-dire un NeXTComputer (cube) et une ou plusieurs (au maximum 3) cartes M860 ainsi que d’autres périphériques (interface MIDI, interface audio pour DSP, etc), ainsi que les logiciels (Max/FST, SpecDraw, Spat, Circle, Animal, etc… ) de l’IRCAM nécessaires au fonctionnement de l’ensemble !

IRCAM Signal Processing Workstation
Une de mes S.I.M.


Les haut
8 versions de cartes M860

Deux S.I.M.
Deux de mes S.I.M. en plein travail (avec des ports de la Piggy Board et du ProPort 656).

Chaque carte est équipée de deux processeurs Intel i860 à 40 MHz, de 64Mo de RAM, et d’un DSP Motorola 56001 à 27 MHz.

Pour en savoir plus sur la carte M860, lire cet article.

Processeur Intel i860
Processeur Intel i860

Ariel – Quint Processor (7000$)

Ariel - Quint Processor

La QuintProcessor, est équipé de cinq DSP motorola 56001 à 27 MHz et avec un maximum de 16 Mo, chaque DSP a un port de communication externe. Il y aussi une interface SCSI intégrée à la carte et utilisable par les DSP.

Cette carte est concurrent de celle de l’IRCAM. La Quint Processor a été développée à la demande du CCRMA de l’Université de Stanford aux USA.

Pour en savoir plus : Real Time Sound Processing & Synthesis on Multiple DSPs Using the Music Kit and the Ariel QuintProcessor

The Ariel QuintProcessor [Ariel, 1990] is a board for the NeXT cube that contains five 27 MHz DSP56001 signal processing chips, each with its own bank of static RAM and pair of serial ports. The DSPs are arranged in a star configuration, with one “hub” and four “satellites.” The 56001 is well-known as a low-cost and powerful signal processor that is well-suited to musical uses. The QuintProcessor (“QP”) augments the power of the 56001 by providing the following additional capabilities:

  • 0 wait-state static RAM (32K words for each of the satellite DSPs and 8K words for the hub DSP).
  • 256K, 1M or 4M words of dynamic RAM for the hub DSP. Automatic refresh hardware for the DRAM.
  • Interprocessor communication hardware.
  • Two NeXT-compatible DSP ports and a larger connector that brings out six more serial ports.
  • SCSI controller and real-time clock for hub DSP.
  • Rapid NeXTbus access to the host interfaces of the DSPs and to the other QP hardware.


Interface MIDI


Sur les NeXT, il est possible de gérer les évènements MIDI. En effet sur la carte mère des NeXTcube et NeXTstation, il existe deux ports séries RS423 (avec des connecteurs au format mini din 8 pins). Ces ports séries sont directement interfaçables avec les périphériques séries MIDI conçus pour les anciens Apple Macintosh (ceux possédant un port série modem/imprimante).
Ces interfaces ne demandent pas de pilote particulier car ils sont pris en charge directement par le système !

QUEST INC – MIDI LINK CONVERTORS (95$ a 160$)
Apple MIDI Interface (voir carton au garage)
midiman – MiniMacman 1 in/ 1 out)

midiman MINI MACMAN

midiman – Macman (1 in/ 3 out)

midiman Macman

RCN – MIDI NeXT (1 in/ 2 out/ 1 thru)

RCN - MIDI NeXT avant

RCN - MIDI NeXT arrière


Quelques liens


A propos des outils de développement : MusicKit and SndKit Concepts

Liens à propos des DSP de Motorola et les CPU de Intel : sur le forum DSP NeXT. Les I860 semblaient étre difficile a programmer pour en obtenir la puissance maximum… Lire l’article suivant : Floating-point performance of the i860.
Je conseil, le très intéressant i860 64-Bit Microprocessor – THE ADVANCE INFORMATION 1989

D’après ce que j’ai lu sur les tests (Benchmark) un NeXT 68040 à 25 MHz avait un indice de 116 alors qu’un i860 à 40 un indice de 26. C’est-à-dire ~4,5 x plus rapide !

Pour finir, voici une liste issue d’un catalogue NeXT de l’été 1992. On y trouve les références des périphériques audio pour NeXT suivant :

DATA ACQUISITION AND SIGNAL PROCESSING
55 ADA1800 Digital Audio Interface Stealth Technologies, Inc.
55 A/D64x Singular Solutions
56 Ariel DM-N Digital Microphone Ariel Corporation
56 Ariel/IRCAM Signal Processing Workstation Ariel Corporation
57 Ariel ProPort Model 656 Ariel Corporation
57 Ariel QuintProcessor Ariel Corporation
58 DataDisplay Dazzl
58 Dazzl Analog-to-Digital Convertors Dazzl
59 Digital Ears Metaresearch, Inc.
59 Midi Link Convertors Quest Inc.
60 SCSI488/N IOtech Inc.
60 SoundHouse MIDIapolis Systems

Products Available Soon
62 Ariel DatPort Ariel Corporation
62 LogicStream Lab Interface Board And Virtual Instrument Toolkit LogicStream
63 Model MZ-4 Four-channel Analog- to-Digital Converter Greeneridge Sciences Inc.
Applied Speech Technologies AST A/D16

Merci à : Andreas, IRCAM, David.

04

02 2009

La Station d’informatique musicale

Voici des extraits d’un article très intéressant de Claude Fatus sur La Station d’informatique musicale de l’Ircam. Évidemment cet article date de l’époque (Résonance nº 4, de juin 1993) :

Max au travail !

Depuis sa création, l’Ircam mène une politique de développement d’outils technologiques adaptés aux besoins des chercheurs et des compositeurs. Après la 4X, qui compta parmi les premières plate-formes temps réel, les ingénieurs de l’Institut ont conçu et réalisé une machine de nouvelle génération : la Station d’informatique musicale.

Une de mes SIM

Présentation de la machine.

Pour nombre de compositeurs, il paraît difficile d’édifier aujourd’hui une pensée musicale conséquente sans passer par l’utilisation des techniques numériques. Pour un compositeur habitué à travailler dans un studio électroacoustique traditionnel, une station d’informatique musicale offre un environnement sans égal. Parmi les solutions actuellement disponibles, la Station d’informatique musicale de l’Ircam (ou Sim) occupe une place de choix. D’abord parce qu’elle unifie des fonctions jusqu’alors réparties entre des dispositifs distincts : synthèse, traitement des sons, synchronisation des événements musicaux et contrôle en temps réel des instruments analogiques. Reflet d’un souhait exprimé dès le lancement du projet, en 1989, cette réunion fait de la Sim un véritable ordinateur  » de concert  » opérant en temps réel.

L’environnement technologique

Matériellement, la Sim, intégrée à l’architecture de l’ordinateur NeXT, est conçue de façon modulaire autour de trois cartes électroniques spécialisées, nommées ISPW (Ircam Signal Processing Workstation). Chacune de ces cartes comprend deux microprocesseurs Intel i860 d’architecture Risc (Reduced Instruction Set Computer), capables d’exécuter ensemble jusqu’à 200 millions d’opérations par seconde (soit une capacité de gestion de 100 oscillateurs simples ou de 100 filtres récursifs à un taux d’échantillonnage de 44.1 Khz, qui est celui du disque compact) et une large zone de mémoire permettant de stocker un grand nombre d’échantillons de sons. Cette réduction du nombre des microprocesseurs s’est révélée capitale, puisqu’elle a permis aux concepteurs de la Sim d’unifier la synthèse et le contrôle en temps réel, ce qui représente un progrès notable par rapport à la 4X. L’exploitation d’un seul microprocesseur assurant à lui seul ces opérations sous Unix est prévu pour l’horizon 2000.

une ISPW expliquée

une des carte M860


Pour offrir un nombre satisfaisant d’entrées et de sorties de sons analogiques et numériques, une petite carte (Piggy board) s’est greffée sur la carte principale : 8 lignes AES/EBU (standard des lignes audionumériques), dont 4 peuvent être analogiques, sont ainsi disponibles. Ces lignes servent de liaison entre les différentes machines numériques pour l’enregistrement ou la transmission. Multipliées par le nombre de cartes, ce sont donc 24 entrées audio qui sont disponibles pour le traitement des instruments acoustiques.

Des connections en réseau local ou public permettent en outre aux 60 Sim d’ores et déjà utilisées dans plusieurs conservatoires et centres de recherche et de création du monde entier (en Espagne, Suède, Finlande, Allemagne et Belgique, mais aussi au Japon, aux U.S.A., au Canada, au Brésil et en Australie) de partager leurs ressources. Cette communication, rendue possible grâce à la commercialisation de la Sim assurée par la société américaine Ariel, se révèle de première importance, car elle garantit une stabilité appréciable des méthodes de production et favorise la constitution d’un véritable répertoire musical.

On apprend dans le paragraphe précédent, qu’il a été fabriqué 60 Sim. On sait également que l’article est de 1993 et comme la dernière production des cartes M860 et Piggy est de 1992. Maintenant, sachant que chaque Sim ne pouvait pas être équipées a la fois de 3 cartes M860 (électriquement trop gourmandes pour une seule alimentation d’un cube NeXT) d’un lecteur magnéto-optique et d’un disque dur (également gros consommateur électrique), on peut donc supposer que moins de 100 cartes ISPW on été fabriquées…
J’en possède six… dont trois dans un NeXT cube modifié pour soulager son alimentation électrique.

Les outils de création

Mais l’enjeu principal de la Sim est son environnement logiciel, conçu pour être porté sur plusieurs générations de matériel. Actuellement, les logiciels pratiqués par les compositeurs sont Max (ainsi intitulé en hommage à Max Mathews, pionnier de l’informatique musicale), l’exécutif FTS (Faster Than Sound) et l’éditeur de sons. Conçu initialement pour le MacIntosh et disponible aujourd’hui sur NeXT, Max, écrit en langage C, permet la programmation graphique des algorithmes de synthèse, de traitement et de contrôle exécutés en temps réel par FTS. L’algorithme de synthèse est défini par un  » patch « , comme une collection de boîtes reliées entre elles par des lignes. Ainsi miniaturisée et interactive à l’écran, cette écriture décrit un câblage virtuel entre les différents opérateurs spécialisés dans le traitement du signal sonore (filtre, transformée de Fourier rapide, retard, oscillateur, table d’onde, vocoder, réverbération, générateur et suiveur d’enveloppe, etc.). Ces opérateurs sont mis à la disposition du musicien dans une bibliothèque qui contient également les principales techniques de synthèses actuellement utilisées (modulation de fréquence, synthèse formantique, additive, etc.). Indépendamment de la synthèse, le contrôle des entrées permet de jouer sur la hauteur, la durée, le timbre ou tout autre paramètre du son. De son côté, l’éditeur permet de manipuler les sons grâce à une représentation graphique des sons à la fois au niveau spectral (amplitudes et fréquences) et temporel (hauteurs et temps). Tout son est en outre directement enregistrable sur disque sous forme numérique.

Un petit exemple de script Max

Lire l’article complet ici

Il y a un très bon article de Eric Lindemann, Michel Starkier, François Dechelle nettement plus technique sur les cartes ISPW : The IRCAM Musical Workstation: Hardware Overview and Signal Processing Features

07

02 2008

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