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 :
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 est un logiciel développé par Todor Todoroff, Caroline Traube et Jean-Marc Ledent à la Faculté Polytechnique de Mons dans les années 1995-1998 :
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 !
Multiphonie Vous trouverez beaucoup de liens vers des programmes et autres VST modernes pour la spatialisation sur ce site ! A fouiller impérativement !
Depuis toujours j’ai un intérêt prononcé pour le son et les dispositifs qui permettent d’en générer.
J’ai découvert les NeXT dans la revue Science et Vie Micro (SVM) dans le numéro double 63 de juillet-août 1989 1.
Mais la première fois que j’ai vu et touché des NeXTcomputers et NeXTstations, il me semble que c’était chez « Imago » (je ne suis plus sûr du nom) boulevard Saint-Germain dans le 6ème arrondissement de Paris (et ou au salon SICOB de 1990). Cette boutique était à l’époque l’un des rares points de vente voir peut-être le seul sur Paris qui commercialisait exclusivement le matériel NeXT. Ces machines furent un choc !
Elles étaient belles, avec un design élégant et cette couleur noire qui se démarquait des standards de l’époque, dominés par des nuances de beige et de gris. Et surtout, elles étaient performantes, alliant la robustesse et la puissance d’Unix à une superbe interface graphique rapide. Sans oublier l’intérêt novateur de leurs outils de développement et l’approche orientée objet du système.
Un de mes NeXT Cubes
Mes envies ont été stoppées net… À l’époque, je n’avais absolument pas le budget pour m’équiper à ces tarifs2. Par exemple, pour les deux modèles de base, cela donnait :
NeXTcube (68030 à 25MHz et rapidement 68040 à 25MHz) avec 8 Mo de RAM, un disque 105 Mo, écran MegaPixel, kit Starting Point (clavier, souris…), magnéto optique 256 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. Il fallait également prévoir plus de mémoire, avec le changement de disque dur et de RAM, respectivement limités à 2 Go par partition et 64 Mo de RAM (avant l’arrivée des versions Turbo).
Le fait que ces machines aient des interfaces réseau n’était pas important pour moi… Avoir un réseau à la maison en 1990 était impensable. Déjà, avoir un accès Internet RTC était un luxe !
Les derniers modèles étaient beaucoup plus performants.
NeXTcube (68040 à 33MHz) avec 128 Mo de RAM, un disque 2 Go, écran MegaPixel, kit Starting Point (clavier, souris…), lecteur de disquettes 2,88 Mo et OpenStep (NeXTStep 4).
NeXTstation Turbo Color (68040 à 33MHz) avec 128 Mo de RAM, un disque 2 Go, écran MegaPixel, kit Starting Point (clavier, souris…), lecteur de disquettes 2,88 Mo et OpenStep.
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 ! Mais très clairement mes machines viennent du monde de la recherche et académique musique / mathématique / médecine.
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, vous l’avez sans doute remarqué on glisse doucement vers l’IRCAM.
Quelques cubes a la maison
Mais avant je propose un petit retour en arrière. Je vais faire un saut dans le temps… Et ça ne sera pas autour du son., en effet tout a commencé à la fin de la première période « Apple Computer » de Steve Jobs… En 1985, Steve Jobs est limogé d’Apple.
Pixar, à ses débuts, se consacrait à la vente de machines très puissantes (200 fois plus rapide qu’un ordinateur DEC VAX-11/780) pour l’époque, spécialisées dans la création et la visualisation graphique de données. Ces machines, connues sous le nom de Pixar Image Computers (PIC), étaient destinées à diverses entreprises et laboratoires ayant des besoins graphiques avancés. Parmi les clients potentiels figuraient les hôpitaux (pour la visualisation en trois dimensions des radiographies), l’industrie aéronautique, et même Disney, qui utilisait ces ordinateurs pour automatiser la colorisation de ses dessins animés.
Cependant, les deux versions du Pixar Image Computers étaient coûteuses (135 000 $) et peinaient à trouver preneurs. Pour démontrer les capacités exceptionnelles de leurs machines, Pixar décide de produire de petites animations de démonstration. Parmi ces créations se trouve Luxo Jr, un court métrage réalisé par John Lasseter. Ce film de promotion met en scène une petite lampe de bureau, devenue depuis l’emblème de Pixar. Luxo Jr a non seulement réussi à attirer l’attention sur les capacités technologiques de Pixar, mais il a également remporté un Oscar, renforçant ainsi la réputation de l’entreprise dans le domaine de l’animation.
Malgré un Oscar, le succès de la critique et la reconnaissance technique, les ventes des machines de Pixar ne décollent pas, elles restent décevantes. En réponse, Pixar se réinvente et se lance dans la réalisation de nombreuses publicités, utilisant leur expertise en animation pour créer des campagnes mémorables.
Pixar Image Computer IPixar Image Computer II
Je vous conseil de visiter ce site car ils y expliquent beaucoup de chose à propos de cette machine mystérieuse. Il existe aussi une version PDF de la brochure du Pixar Image Computer3.
Pixar a vendu 300 ordinateurs PIC de 1986 jusqu’à la fermeture de son activité de matériel informatique en 1990. La division dédiée à la conception et à la fabrication de machines a été abandonnée et vendue à Vicom Systems, marquant un tournant pour l’entreprise.
Beaucoup de ces ordinateurs ont été vendus avec des logiciels personnalisés, permettant par exemple le traitement d’images provenant de scanners dans les hôpitaux ou le système d’encre et de peinture numérique de Disney Animation. Certains d’entre eux ont été utilisés par les clients jusqu’à la fin des années 1990.
NeXT
En parallèle de sont activité chez Pixar, et sans doute pour faire de l’ombre a Apple, Steve Jobs se lance dans la création d’une nouvelle société : NeXT.
Le but de cette société est de concevoir un nouveau type d’ordinateur qui empiéterait sur le segment des stations de travail et des ordinateurs personnels haut de gamme ! Jobs veut la puissance d’Unix, et une interface graphique ergonomique et conviviale.
En effet NeXTstep45, 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 » !
Comme Steve Jobs est perfectionniste, il lui fallait un ordinateur offrant des capacités haut de gamme et un design révolutionnaire ! Les NeXT sont nés !
Steve Jobs le bouillonnant fondateur de NeXT et sa première création
Chez NeXT, il n’y a que deux types de machines : les cubes (NeXTcube6) et les stations (NeXTstations7, NeXTstations Color et NeXTstations Turbo Color8). Évidement, il y a des nuances entre ces différents modèles…
On parle souvent des Cubes, mais en réalité, on devrait se concentrer sur les cartes CPU des Cubes, car il y a eu plusieurs versions. Initialement, ces machines étaient équipées de processeurs Motorola 68030 tournant à 25 MHz. Plus tard, des mises à jour ont été proposées pour améliorer les performances, avec des processeurs Motorola 68040 à 25 MHz, puis à 33 MHz, et enfin une mise à jour à 50 MHz. Ces améliorations s’accompagnaient également d’un changement de carte mère pour augmenter la capacité de RAM, qui passait de 64 Mo maximum au début à 128 Mo à la fin. Et il y a eu aussi des variantes au niveau du PCB de fond de BUS / Alimentation.
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 ! Et aussi l’incontournable site / forum https://www.nextcomputers.org/
Un NeXTcomputer devenu avec le temps NeXTcube (dit le « cube »)Une NeXTstation noir et blanc (dite « slabs »)Ma principale NeXTstation noir et blanc (dite « slabs »)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 parfaitement adapté au traitement du son.
Un processeurs de traitement du signal numérique (couramment appelé DSP) Motorola XSP56001 à 20MHz
Les capacités sonores internes des ordinateurs NeXT
Comme vous l’avez 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 !
En plus de ces capacité audios stéréo, les NeXT embarquaient deux ports série RS423, qui les rendaient compatibles avec les interfaces MIDI standard apple. Au niveau de l’audio elles avaient un système d’acquisition et de restitution sonore mono ou stéréo en 16 bits ayant une fréquence maximale de 44100 kHz, ces machines étaient en avance ! Il y avait également, parmi les outils de développement, les « Music Kit™ » et « Sound Kit™ », des bibliothèques spécialisées pour gérer l’audio, le DSP et les événements MIDI. Il faut savoir que le DSP dispose d’un port d’entrées/sorties au format DB15 sur la carte mère, permettant ainsi l’adjonction des modules d’acquisition et de restitution externes.
La structure fonctionnelle des bibliothèques logicielles MusicKit et SndKit de NeXT
Les caractéristiques de ces machines (surtout les cubes) les destinaient naturellement à être employées dans un environnement musical. Malheureusement, en raison de leur prix prohibitif et de la non-vulgarisation latente de la M.A.O. à l’époque, ces merveilleuses machines ne furent exploitées qu’au sein de centres de recherche, notamment les deux plus grands : l’IRCAM à Paris, en France, et le CCRMA de Stanford, aux U.S.A. Elles étaient aussi utilisées dans d’autres centres de recherche en Hollande, en Allemagne, en Belgique, en Corée du Sud, au Japon, etc.
Les NeXT on un port DB19 qui est la sortie vidéo noir et blanc. Et comme vous pourrez le lire quelques paragraphes plus loin a propos des Sound Box c’est aussi le port de connexion des ces boites. Il faut juste comprendre que c’est par ce port que transitent les signaux des claviers / souris et audio et aussi vidéo noir et blanc.
Outre l’équipement audio natif via le port DB19 et les ports série et DSP, il existe trois possibilités pour étendre les capacités des NeXT : en interne, par l’adjonction d’une carte au format NeXTbus, ou en externe, via les connecteurs DB15 des DSP, mais aussi très curieusement via le port SCSI.
Nativement, les cubes et stations NeXT sont capables de gérer le son au niveau du logiciel système ; les différentes versions de claviers sont d’ailleurs équipées de touches spécifiques (augmenter, diminuer, sourdine).
Première version de clavier non ADB (le sigle rond barré de la touche Power est différent de la 2éme version). Les touches dédiées au son (haut-parleur avec des ondes) permettent de contrôler le volume. Vous pouvez également deviner la sérigraphie verte « Mute », activable en maintenant la touche [command] appuyée.
Seconde version de clavier non ADB (le sigle rond barré de la touche Power est différent de la 2éme version).
L’unique version de clavier ADB, avec des boutons ronds qui remplacent les touches et celui d’Alim vert.
Du son sur les moniteurs ?
Les moniteurs noir et blanc MegaPixel Display N4000, N4000A et N4000B, en plus de leurs fonctions d’affichage et de saisie (clavier et souris), sont équipés d’un haut-parleur et d’un micro. À l’arrière du moniteur, il y a des connecteurs RCA pour la sortie audio stéréo, ainsi que deux prises jack 3,5 mm : une pour un casque audio et l’autre pour brancher un micro externe. Cependant, en raison de contraintes d’espace à l’intérieur des moniteurs et pour éviter les perturbations de l’affichage, les moniteurs couleur qui en plus ne sont pas spécifiques aux machines NeXT ne sont pas équipés de haut-parleur et de micro intégrés.
Connecteurs d’un moniteur N4000Connecteurs d’un moniteur N4000AConnecteurs d’un moniteur N4000B (ADB)
Sound Box
Pour ajouter du son aux machines NeXT (Cube avec un unique moniteur couleur branché a une NeXT Dimension, NeXT Station Color et Turbo Color) qui ont des moniteurs couleurs, il faut utiliser la Sound Box adaptée. Il y a deux versions, la N4004 pour les premiers NeXT équipés de claviers et souris non ADB, et la N4004A pour les machines Turbo équipées en ADB. La boite est connectée sur le NeXT par le port DB19. C’est par ce port que transitent les signaux des claviers / souris et audio et aussi vidéo noir et blanc.
Sound box non ADB
Sound Box N4004Sound Box N4004A (ADB)
NeXT-External CD-ROM Drive
C’est le lecteur de CD-ROM proposé par NeXT. Comme vous pouvez le constater, c’est un lecteur de CD SCSI assez classique pour l’époque, il est à cartouche (caddy). Vous pouvez brancher un casque audio dans la prise jack 3.5mm en façade, il est également possible de régler le volume grâce au potentiomètre qui est disposé juste à côté. Pour écouter sur des haut-parleurs il y a deux prises RCA (rouge et blanc) disposées à l’arrière du boitier. D’ailleurs de l’extérieur le NeXT-External CD-ROM Drive9 ressemble beaucoup (la différence c’est la couleur et le logo) au AppleCD 150 commercialisé par Apple à la même période, et qui intégrait un lecteur SONY CDU-514-25 en mode CD Caddy.
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.
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.
The Singular Solutions – A/D64x Audio Interface (1295$)
Le système Singular Solutions A/D64x comprend le matériel et le logiciel nécessaires à l’enregistrement professionnel direct sur disque et à la capture de données sur les ordinateurs NeXT. Le système comporte deux canaux de conversion analogique-numérique delta-sigma (ultralinéaire) de 16 bits avec un suréchantillonnage de 64 fois et un filtre numérique anti-alias à phase linéaire à trois étages. Il est équipé d’entrées symétriques et asymétriques et d’un préampli micro intégré à faible bruit avec une alimentation fantôme de 48 volts. Il offre également une entrée et une sortie audio numérique (AES/EBU et S/PDIF).
L’A/D64x prend en charge l’échantillonnage à 16KHz 22,05KHz 32KHz 44,1KHz et 48 KHz (plus externe). Il peut également fonctionner en mode autonome (entrée analogique vers sortie numérique). La synchronisation Multi-A/D64x est disponible ainsi que des équerres pour un montage en rack. Un logiciel est inclus pour l’enregistrement direct sur disque et l’édition audio non destructive.
Ariel – DatPort AES/EBU CP340 Digital Audio < -> DSP Port Interface (??? $)
Il s’agit d’une interface audio numérique IN / OUT, XLR, RCA, Optique qui fonctionne en mono ou en stéréo à des fréquences de 32, 44,1 et 48 kHz. Communique avec NeXT via le port DSP.
Ariel DAT-Link+ Townshend Computer Tools, Inc
Il s’agit d’une interface audio uniquement numérique IN / OUT en AES/EBU, SPDIF RCA, Optique et fonctionnant en mono ou stéréo à des fréquences de 32, 44.1, et 48 KHz. C’est vraiment étonnant, puisque la communication avec l’ordinateur se fait via le port SCSI pour les stations de travail de l’époque (sun, sgi, dec, pc), mais aussi sur NeXT.
MetaResearch – Digital Ears (595$)
MetaResearch – Digital Ears
Les Digital Ears prennent les signaux audio de niveau ligne (connecteurs rca) et les convertissent en informations numériques en 8 ou 16 bits, 5.512KHz, 11.025KHz, 22.05, 44.1 kHz en stéréo ou 88.2KHz en mono. Il transmet ensuite ces informations au processeur de signal numérique (DSP) de l’ordinateur NeXT.
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 – Une M860 toutes optionsIRCAM / Ariel – Une M860 sans les optionsIRCAM / Ariel – Carte M860 sans dissipateur thermique, RAM et piggyboardZoom sur IRCAM / Ariel – Carte M860 sans RAM et piggyboardA gauche a la verticale la « Piggy board » qui donne a la M860 8 entrées/sorties numériques, et 4 entrées analogiques ainsi que 4 sorties analogiques, a droite l’arrière coté connecteurs d’une M860 sans les ouvertures pour une Piggy board.La carte d’extension « Piggy » qui de la gauche vers la droite et de bas vers le haut, ajoute 8 entrées/sorties numériques (connecteur D-Sub Micro-D) et 4 sorties analogiques (numérotées de droite a gauche de 1 a 4) ainsi que 4 sorties analogiques (connecteurs ronds)
La différence entre ces deux photos c’est les mêmes types de M860 avec les 64Mo de RAM (carte du milieu) et la carte d’entrées / sorties audio analogique (4in/4out) 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 !
Station de traitement du signal de l’IRCAM, sont connecter les ports E/S audio, alimentation, moniteur n&b, réseau RJ45 et SCSI.8 versions de la carte M860, 2 cartes NeXT Cube CPU 68040, 4 cartes PiggyCopie d’écran d’une SIM, ou Max/FTS est lancé, sur la droite il y a les icônes d’applications de plusieurs versions de Max/FTS, Animal, Signal Editor, Circle.
Pendant des années, jusqu’à la fermeture de l’IMEB 10 à Bourges, Mon épouse Myriam et moi avons présenté des compositions au festival international « Synthèse ». Ci-dessous, voici le patch d’une des compositions de ma femme, et juste après le lien vers le lecteur pour l’écouter.
Le patch Max/FTS du morceau Vagues à l’âme
Philippe Manoury – En écho
En fouillant dans les machines que j’ai récupérées et qui venaient de l’IRCAM, j’ai retrouvé des répertoires d’utilisateurs célèbres, notamment celui de Philippe Manoury.
Voici deux exemples de patchs Max/FTS (en fait, ils sont complexes et il y a plusieurs niveaux de patch) et les vidéos qui donnent une idée de ce à quoi ils aboutissent.
Pluton
En écho
IRCAM Signal Processing WorkstationDeux de mes S.I.M. en plein travail, remarquez l’utilisation des des ports de la Piggy Board, ProPort 656 et du RS423-MIDI.
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.
Intel i860 CPU
Ariel – Quint Processor (7000$)
Ariel / CCRMA Quint-DSPAriel / CCRMA Quint-DSP
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.
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 !
Apple MIDI Interface Kit
Interface MIDI Apple originale pour les modèles Macintosh dotés de ports série à 8 broches de type mini DIN. Le kit est livré avec trois câbles : un câble série pour connecter l’interface au Mac, et deux câbles MIDI pour connecter les instruments de musique MIDI.
QUEST INC – MIDI LINK CONVERTORS (95$ a 160$)
midiman – MiniMacman 1 in/ 1 out)
midiman – Macman (1 in/ 3 out)
RCN – MIDI NeXT (1 in/ 2 out/ 1 thru)
RCN – MIDI NeXT avantRCN – MIDI NeXT arrière
Le matériel, c’est bien, mais il faut des logiciels !
Très rapidement, il y a eu beaucoup de développements dédiés à l’audio, autant pour des logiciels qui se limitaient à l’usage de l’audio natif des Cubes et Stations, mais aussi et surtout pour les boîtiers d’acquisition DSP et par la suite pour les cartes M860 et Quint.
Les logiciels fournis pas NeXT
Ces logiciels sont disponible dans les installations standards de NeXT Step.
MonsterScope
Le fameux MonsterScope, logiciel qui se définit à la fois comme un oscilloscope et un analyseur de spectre, utilise le DSP 56K de la carte mère. Il prend en compte les entrées analogiques du micro ainsi que les signaux provenant des DSP.
NeXT Monster ScopeFenêtre principale
Sound
L’éditeur audio de base livré avec NeXTStep permet de lire et d’enregistrer de l’audio via le micro, ainsi que de faire du copier/coller avec insertion.
Il y a d’autres logiciels, comme par exemple CDPlayer…
Les logiciels des centres de recherches
Spectro3 permet d’analyser le spectre sonore d’un fichier audio.
Z-quencer
Un séquenceur MIDI.
Les logiciels commerciaux
Digital Audiometer
Digital Audiometer a été conçu pour tester l’audition. La qualité des signaux de test est beaucoup plus élevée que ce qui était normalement disponible à l’époque.
SoundWork
Un logiciel pour gérer l’acquisition du son à partir des sources audio sur port DSP, inclut des options telles que Digital Ears et Digital Microphone.
NoteAbility
Un éditeur de partition / séquenceur midi.
ModPlayer
Un logiciel qui gère des fichiers Mod, un format musical qui n’est plus très populaire de nos jours mais qui était à la mode au début des années 90.
Là il joue le morceau : Close to the edge du groupe Art Of Noise !
Digital Audiometer
Un audiomètre, ou acoumètre est un appareil utilisé en audiométrie permettant, de fait, de mesurer les capacités de l’ouïe d’un individu. Il établit un rapport sur l’acuité auditive, signalant une tendance vers la surdité ou l’hypoacousie.
Sequence
Un séquenceur relativement puissant qui gère à la fois le MIDI et l’audio.
Studio3 Setup
Un logiciel permettant de configurer les interfaces Opcode Studio3.
Les logiciels de l’IRCAM
Max / FTS
Max/FTS est un logiciel inventé et développé par Miller Puckette au milieu des années 1980 à l’Ircam initialement sur Macintosh et porté en 1990 sur NeXT spécifiquement pour les Cubes équipés des carte M860.
Il permet de gérer le MIDI et l’audio, il peut fonctionner sans carte DSP, mais il est pleinement efficace si il s’appuie sur des carte M860. Il est possible de mettre au maximum 3 cartes de ce type dans un cube.
Attention, en fait Max s’appuie sur le système d’exploitation CPOS (Co-Processor Operating System11), qui est spécifique aux cartes M860, et qui est injecté au moment où le bouton RESTART est appuyé dans la fenêtre FTS, lorsque les cartes et le nombre de CPU à utiliser ont été sélectionnés.
J’ai plusieurs versions de Max/FTS, allant de la 0.17 à la 1.3.22, mais la version ayant le meilleur ratio charge/efficacité est la 0.26.
La fenêtre permettant d’activer les carte M860 et de définir le nombre de CPU a utiliser. Ici il y a une seule carte M860 positionnée dans le logement 4 et forcement 2 CPU.Ici il y a une trois cartes M860 positionnée dans les logements 4, 2 et 6 et ainsi 6 CPU.Cette fenêtre permet de modifier les paramètres de chaque carte M860 et des Piggy, et cela à chaud, c’est-à-dire sans redémarrage. Toujours une seule M860 (en 4) et paramétrée pour faire du 32KHz et elle est équipée d’une Piggy.Ici trois M860 (en slots 4, 2 et 6) et paramétrée pour faire du 32KHz et elles sont toutes équipées d’une Piggy.
Max a deux modes, un mode execution, et un mode édition. Cette bascule se fait en cliquant sur la clef qui est sur la gauche de la fenetre du patch (ici en rouge). Vous pouvez également remarquer l’activation ou pas des CPU (si il y a des CPU il n’y a pas de croix recouverte de rouge). J’ai ajouter les numéro des CPU en rouge. Si la case est grisée c’est que le patch qui est dans la fenetre est affecté a ce CPU.
mode execution
Lorsque le mode édition est actif, de nouvelles icones apparaissent.
mode édition6 CPU4 CPU2 CPU
Max/FTS est un environnement de programmation graphique basé sur des boîtes modulaires et des jonctions qui permettent de créer des traitements complexes.
Les boîtes modulaires représentent des briques de base comme des opérateurs arithmétiques, booléens, et mathématiques, ainsi que des tables de données, des contrôleurs, boutons, et des interfaces d’entrée/sortie (analogiques, numériques, MIDI). Il offre également des outils d’affichage tels que du texte, des graphiques, et des matrices. Ce système est extrêmement puissant et flexible, permettant de concevoir et de manipuler des flux de données audio de manière intuitive.
Max/FTS se distingue par sa capacité à intégrer et synchroniser divers types de données et de médias, facilitant la création d’applications interactives complexes sans nécessiter une programmation textuelle traditionnelle. Depuis cette lointaine époque la communauté d’utilisateurs de Max continue de croître, contribuant à une bibliothèque vaste et diversifiée d’extensions et d’exemples, renforçant encore davantage sa position comme un outil incontournable pour les créateurs et les chercheurs.
Un patch typique de Max/FTS
Une petite compilation de patch Max :
Animal
Animal12 (Animated Language) est un logiciel spécifique à la carte M860 et qui est dédié au développement rapide de projets autour du traitement temps réel du signal.
Un patch animal
Spat
Spat est une couche logiciel qui permet la spatialisation du son, ce logiciel est toujours développé.
Circ
C’est un logiciel de spatialisation qui permet d’enregistrer une trajectoire sonore, mais uniquement sur le plan en 2D (à l’intérieur du disque qui est affiché sur la figure suivante). Il utilise Spat et un patch Max/FTS.
L’application Circ et un patch Max/FTS.
Générateur de trajectoires
C’est un logiciel de spatialisation qui permet d’enregistrer une trajectoire sonore en 3D. Pour fonctionner, il s’appuie sur Spat. Vous pouvez choisir le nombre de haut-parleurs (HP) et leur position dans le monde physique, ce qui permettra un très bon rendu dans une installation ou un mixage.
Signal Editor
Éditeur13 audio de l’IRCAM, capable de faire la même chose que l’éditeur de NeXT, mais il prend en compte les gros fichiers et permet d’agrandir la visualisation, offrant ainsi une meilleure finesse dans le copier/coller, dans .
Les logiciels du CCRMA
Music Kit et DSP Tools (fournis par NeXT)
Music kit est une suite de fonctions fournies par NeXT dans NeXTSTEP qui permet de gérer tous les événements MIDI, DSP, etc. Elle est largement utilisée par les développeurs du CCRMA car cette bibliothèque logicielle gère très bien le DSP 56K. De plus, la Quint du CCRMA est basée sur 5 DSP 56K.
InstrumentBuilder est un logiciel qui permet de facilité le travail de préparation a l’usage de cmusic.
SynthBuilder est un logiciel qui permet de fabriquer a la manière de Max des instruments de musiques mais aussi des traitements audios, il s’appuie sur la librairie logiciel MusicKit (et en particulier le DSP 56K).
Vocal Trac Editor permet de faire de la synthése vocale.
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
Logiciels
103 CODA Music Software 104 Mark of the Unicorn, Inc. Performer
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) :
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.
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.
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.
To provide the best experiences, we use technologies like cookies to store and/or access device information. Consenting to these technologies will allow us to process data such as browsing behavior or unique IDs on this site. Not consenting or withdrawing consent, may adversely affect certain features and functions.
Functional
Toujours activé
The technical storage or access is strictly necessary for the legitimate purpose of enabling the use of a specific service explicitly requested by the subscriber or user, or for the sole purpose of carrying out the transmission of a communication over an electronic communications network.
Préférences
L’accès ou le stockage technique est nécessaire dans la finalité d’intérêt légitime de stocker des préférences qui ne sont pas demandées par l’abonné ou l’internaute.
Statistics
Le stockage ou l’accès technique qui est utilisé exclusivement à des fins statistiques.The technical storage or access that is used exclusively for anonymous statistical purposes. Without a subpoena, voluntary compliance on the part of your Internet Service Provider, or additional records from a third party, information stored or retrieved for this purpose alone cannot usually be used to identify you.
Marketing
L’accès ou le stockage technique est nécessaire pour créer des profils d’internautes afin d’envoyer des publicités, ou pour suivre l’utilisateur sur un site web ou sur plusieurs sites web ayant des finalités marketing similaires.
Vous devez être connecté pour poster un commentaire.