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A présent, nous allons parler d'une composante aussi importante que la partie logicielle des processeurs de convolution, à savoir les réponses impulsionnelles ou impulses : vous saurez ainsi tout sur les technologies utilisées pour les créer, et les endroits où en récupérer.

Ou trouver des impulses ?

La plupart des logiciels commerciaux comme nous avons pu le voir sont livrés avec leurs librairies d'impulses, parfois dans un format propriétaire (comme Audio Ease Altiverb), ce qui signifie que les grosses librairies d'impulses spécialement enregistrées pour le soft ne sont pas exportables vers d'autres plug-ins de convolution... De plus, certains ne peuvent importer les formats classiques des impulses.

Pour tous les logiciels qui acceptent les formats WAV et AIFF, la référence en la matière est la librairie du site NoiseVault.com. Vous y trouverez une bonne quantité d'impulses, classées par catégories, de très bonne qualité en général et mises à jour régulièrement. Faites également un tour sur les forums de vos plug-ins de convolution préférés, et sur la liste de liens suivante :

• http://www.echochamber.ch/
• http://www.cksde.com/f_6.htm
• http://www.voxengo.com/product/pspace/
• http://www.voxengo.com/impulses/
• http://www.acoustics.net/content.asp?id=96
• http://www.samplicity.com/download/index.html
• http://www.synaudcon.com/sacirxchange.htm
• http://www.spiritcanyonaudio.com/
• http://homepage.hispeed.ch/zidee/
• http://www.xs4all.nl/~fokkie/IR.htm (attention la moitié est au format Altiverb uniquement)

D'ailleurs, il commence à apparaître des librairies d'impulses vendues telles quelles sans logiciel de convolution, provenant des développeurs Numerical Sound, Samplicity, CKSDE ou Spirit Canyon Audio, sans oublier Garritan qui a annoncé une librairie pour la fin de l'année 2005, et Vienna Symphonic Library en 2006 (ça promet !)

Précisons aussi que le développeur Spirit Canyon Audio propose des librairies d'impulses spécialement conçues pour le sound design : Spectral Relativity, Kaleidoscopy et Sanitarium. Au programme : des impulses de réverbs assez bizarroïdes et des impulses de modulations. Une poignée d'impulses de démonstration ainsi que des mp3s plutôt intéressants sont téléchargeables sur leur site...

• Numerical Sound Pure Space Classical & Mystical, Pure Space Film & Sacred
• Samplicity Synthetic Reverbs Volume 1
• Spirit Canyon Audio Spectral Relativity, Kaleidoscopy, Sanitarium
• Cyber Kitchen Sound Design Enterprise Old Analog Delay 1, Mixverb 1, Drum Echo...

 

L'enregistrement des impulses

Il est possible d'enregistrer des réponses impulsionnelles personnalisées avec un peu de moyens et de bon sens, ainsi que la connaissance des différentes techniques utilisées pour la création des bibliothèques d'impulses commerciales. Pour enregistrer une impulse, on a besoin d'une source sonore, et de matériel de prise de son. Le résultat sera très fortement dépendant des conditions d'enregistrement, de la réponse fréquentielle de la source, de la réponse fréquentielle et du placement des microphones. Ainsi, il est absurde de penser qu'une salle par exemple possède une seule et unique réponse impulsionnelle...

Il existe deux grandes façons de procéder à la capture de l'impulse, chacune ayant ses contraintes et ses champs d'application, détaillées ci-dessous...

 

Simulation d'une impulsion de Dirac

On peut utiliser une source sonore qui se rapprochera au maximum d'une impulsion de Dirac théorique, c'est-à-dire d'un son très fort et très court couvrant un maximum de fréquences. Cette méthode est très utilisée pour enregistrer la réverbération d'une salle, en utilisant un tir de revolver ou l'explosion d'un ballon de baudruche. En enregistrant le résultat, on obtient directement la réponse impulsionnelle de la salle. Par contre, un gros désavantage de cette méthode est que celle-ci va être colorée par les imperfections de la source, qui ne sera jamais tout à fait une impulsion de Dirac...

 

Méthode basée sur la déconvolution

On peut aussi utiliser un son quelconque connu couvrant un maximum de fréquences, l'utiliser comme source, enregistrer, et procéder à une déconvolution. Cette opération consiste à calculer la réponse impulsionnelle en fonction du signal utilisé comme source et du signal enregistré. Cette méthode donne des résultats plus précis que la précédente, car on a plus besoin d'approximer une impulsion de Dirac et on a donc moins de coloration ajoutée.

Pour procéder à la capture de l'impulse en elle-même, deux possibilités se présentent : soit on envoie le signal source sur des enceintes aussi neutres que possible avec un fort volume pour l'enregistrer avec un microphone, soit, dans le cas où l'entité est un appareil quelconque, on envoie le signal source directement en entrée de l'appareil. On peut ainsi le récupérer électriquement en sortie ou en utilisant un microphone dans le cas d'un baffle (dans ce cas il faut veiller à ce que les niveaux et les impédances du signal source et de l'appareil à enregistrer soient compatibles).

Le signal source le plus couramment utilisé pour cette méthode de capture est une sinusoïde d'amplitude constante qui balaye toutes les fréquences utiles pour générer une réponse impulsionnelle (swept sine en anglais). Cela signifie que cette bande de fréquences doit inclure les fréquences audibles (entre 20 Hz et 20 KHz), ainsi que des fréquences supérieures si on veut obtenir une impulse échantillonnée sur une fréquence plus importante que 44.1 KHz (sachant que d'après le théorème de Shannon bien connu en Traitement du Signal, on doit échantillonner à une fréquence au moins deux fois supérieure à la plus grande fréquence utile du signal).

La durée du swept sine choisie va avoir également une influence, quoique légère, sur la forme de la réponse impulsionnelle enregistrée. Plus celle-ci sera importante, et plus le rapport signal sur bruit de la réponse impulsionnelle sera important et donc intéressant. Mais d'un autre côté, le rallongement du signal source provoque des apparition de distorsions sur les enregistrements, dues aux variations de pression de l'air dans le milieu d'après Waves Ltd., qui propose d'après certains calculs la durée optimale de 15 secondes.

Une fois que vous avez sous la main l'enregistrement et le signal source, il faut utiliser un logiciel pour procéder à la déconvolution. Waves Ltd. IR-1 ou Audio Ease Altiverb 5 fournissent par exemple cette fonctionnalité, tandis que Voxengo a commercialisé le logiciel Deconvolver totalement dédié à la déconvolution (dont la version démo est tout à fait fonctionnelle et pas trop contraignante). Il existe aussi un logiciel freeware disponible sur le site de Christian W. Budde, auteur de l'excellent égaliseur paramétrique freeware Posihfopit, ainsi que CATT GratisVolver, encore en freeware (dont le fonctionnement est bien expliqué ici, entre autres). Il suffit de donner à ces logiciels les deux signaux nécessaires et ils génèrent automatiquement la réponse impulsionnelle.

Lorsqu'on a enregistré une impulse, il est parfois nécessaire de procéder à quelques traitements comme la suppression du silence avant et après l'enregistrement ou la normalisation de toutes les prises qu'on a pu effectuer. Cela peut vite devenir un cauchemar lorsqu'on a beaucoup d'impulses à traiter... Heureusement, certains logiciels comme Voxengo Deconvolver (encore lui !) possèdent une fonction qui applique ces traitements en série sur plusieurs fichiers. Pour les autres, l'utilisation du freeware NoiseTime Silence Remover (silence et normalisation en série) fera très bien l’affaire.

Comme matériau de base, vous trouverez une swept sine enregistrée en 96 KHz / 24 bits sur une bande de fréquences allant de 20 Hz à 32 KHz dans la section de téléchargement du site officiel de Waves Ltd. (accessible après avoir fourni quelques informations) ou plusieurs de longueurs différentes en 44.1 KHz / 16 bits sur SonyMediaSoftware.com (dans la rubrique de téléchargement de la démo de Sound Forge 8).

Il est également possible de créer des swept sine sur mesure par exemple avec les logiciels dédiés MakeATestTone ou Sweep Generator (livré avec Altiverb) de Audio Ease, avec Voxengo Deconvolver (décidément !), ou encore avec la suite Aurora pour Adobe Audition et Cool Edit...

Une remarque importante : les signaux utilisés pour la déconvolution doivent obligatoirement être échantillonnés à la même fréquence et être à la même résolution en bits pour que la manipulation fonctionne. Si vous avez besoin de convertir les fréquences d'échantillonnage de beaucoup de fichiers à la fois, vous pouvez enfin le logiciel freeware Voxengo r8brain.

 

Techniques supplémentaires de captures d'impulses

Il faut savoir que le placement des micros lors des prises de son, ainsi que leur directivité va énormément influencer le son obtenu sur l'impulse... Ainsi, les ténors du plug-in de réverbération à convolution, qui se sont occupés des prises de son pour leurs librairies d'impulses, ont utilisées diverses techniques extraites de recherches en acoustique...

Un terme qu'on voit apparaître chez Voxengo et Wizoo Sound Design, est le terme de "true stéréo" : il consiste à créer une image stéréo de la réponse impulsionnelle de la salle en enregistrant quatre impulses en mono, deux qui seront utilisées pour le canal gauche et deux pour le canal droit du rendu final.

Waves Ltd. Utilise, selon les salles à enregistrer, des techniques qui se distinguent par le type de micros utilisés, leur positionnement l'un par rapport à l'autre... J'ai vu d'ailleurs sur une vidéo qu'ils utilisaient des tables tournantes sur lesquelles étaient placés les micros, et qu'ils faisaient tourner de 24° pour chaque capture...

Il existe ensuite toutes sortes de techniques visant à supprimer les distorsions parasites et à optimiser le rapport signal sur bruit, qui sont en général jalousement gardées par les entreprises du domaine de la convolution. Ainsi, on n'a accès qu'à quelques informations sommaires sur la technologie HDIR (High Definition Impulse Response) développée par Wizoo Sound Design, qui en plus intègre une capture d'informations précises sur les impulses enregistrées visant à optimiser les traitements sur les différentes phases du phénomène de réverbération...

 

Coloration des réponses impulsionnelles

Une dernière petite chose à préciser qui me semble importante, concerne l'enregistrement d'une entité quelconque à l'aide d'un microphone... Forcément, les conditions de capture vont avoir pour effet de colorer la réponse impulsionnelle obtenue, et on aura parfois besoin d'obtenir des impulses aussi neutres que possibles à ce sujet. Heureusement, il existe différentes techniques pour pallier à cet effet. 

Par exemple, le microphone peut se modéliser par sa réponse fréquentielle : ainsi, en appliquant une égalisation particulière, on peut faire des corrections sur les impulses enregistrées pour simuler un microphone qui aurait une réponse fréquentielle neutre... Il est également possible de simuler un positionnement de microphone différent de l'original utilisé sur une impulse à l'aide d'algorithmes modifiant les différentes phases de la réverbération sur l'impulse : Audio Ease a utilisé une telle technologie sur son Altiverb 5, dont on a un aperçu très intéressant sur la vidéo de présentation du logiciel.

D'ailleurs, le processeur de déconvolution de Altiverb est livré avec des presets de corrections pour divers moniteurs utilisés en source sonore, référencés par rapport à l'enceinte de monitoring Genelec S30. Si la capture de la réponse impulsionnelle est réalisée avec une enceinte reconnue par le logiciel, il est possible de rendre cette réponse plus neutre.

Ensuite, il faut savoir que le phénomène de réverbération doit être atténué au maximum pour la captures des impulses de certaines entités, comme les enceintes ou les baffles d'amplis guitare. L’intérêt ? Exercer un meilleur contrôle de leur sonorités, ce qui n'interdit pas de rajouter de la réverbération par la suite. Pour cela, on réalise les captures dans ce qu'on appelle une chambre anéchoïque, qui est conçue de telle façon qu'elle supprime toutes les réflexions des ondes acoustiques (et électromagnétiques) grâce à des matériaux très fortement absorbants, agencés dans une géométrie particulière (en général avec des pointes). La réverbération d'une telle salle peut être considérée comme nulle... Néanmoins, il faut aussi veiller à ce que l'humidité (l'atténuation fréquentielle due au parcours des ondes dans la salle) soit neutre fréquentiellement autant que possible.

Note : la déconvolution pourrait également servir à supprimer la réverbération d'un enregistrement si on possède la réponse impulsionnelle de cette réverbération...

 

Méthode MLS (Maximum Length Sequence)

On peut aussi utiliser un signal MLS comme source au lieu d'une swept sine, qui se définit comme une séquence binaire à peu près aléatoire, d'impulsions d'amplitude égale et de zéros, et procéder à une déconvolution par des moyens un peu différents de ceux employés jusqu'à maintenant (la FFT traditionnelle peut être utilisée mais le processus sera plus précis et plus rapide à calculer en utilisant la Transformée Rapide dite de Hadamard ou FHT pour "Fast Hadamard Transform").

Cette façon de faire est beaucoup plus complexe que ce qu'on a pu voir, et nécessite du matériel plus performant pour la prise de son et l'envoi du signal source, ainsi que les parties logicielles nécessaires pour générer des signaux MLS et procéder à la déconvolution, que l'on ne peut trouver que sur des logiciels de mesure de recherche (comme ceux dont j'ai parlé à la fin du chapitre précédent).

Par contre, la méthode MLS possède un grand avantage, elle permet, en faisant plusieurs captures successives basées sur le même signal MLS, d'obtenir une réponse impulsionnelle avec un rapport signal/bruit croissant avec le nombre de captures. De plus, la méthode d'extraction du bruit rend possible la capture d'impulses dans des milieux très bruités... 

 

Autres types de création d'impulses

Il existe aussi des logiciels qui permettent de synthétiser des réponses impulsionnelles par algorithmes numériques, comme Voxengo Impulse Modeler (dont la démo pas trop limitée permet l'export des impulses) qui permet de "dessiner" une géométrie de salle et de calculer la réponse impulsionnelle éventuelle de cette salle, exportable au format WAV... Le plug-in Prosoniq Rayverb permet aussi ce type de bidouillages ainsi que l'export des impulses générées.

 

Bidouillage des impulses

Autre point intéressant, vous êtes libres d'effectuer toutes sortes de traitements sur vos impulses avant de les utiliser avec votre plug-in de convolution, outre la normalisation et la suppression de silences qui servent juste à les utiliser proprement. Et les possibilités sont infinies... On pourrait s'amuser à les compresser, à les égaliser, à faire du pitch shifting, à faire des collages d'impulses les unes à la suite des autres ou de manière plus violente avec des inversions du sens de lecture, à leur appliquer par convolution un traitement basé sur une autre impulse, à les réchauffer avec diverses simulations de lampes... On peut aussi utiliser un des logiciels de traitement spectral dont j'ai parlé précédemment dans les applications de la convolution, comme Voxengo CurveEQ, en prenant la courbe de réponse fréquentielle d'une impulse pour l'appliquer sur une autre, ce qui peut être particulièrement utile pour rendre plus réaliste des impulses artificielles...

 

Sampling et droits d'exploitation

Je vais engager un débat glissant avec ces quelques lignes, mais je ne peux pas me permettre de zapper cet aspect là lié à la convolution...

Forcément, quand on parle d'enregistrer des réponses impulsionnelles d'entités autres que des espaces acoustiques, on rentre dans le débat qui fait rage de nos jours avec le téléchargement illégal de musique par exemple, à savoir celui des droits de sur la propriété intellectuelle. En effet, il est possible de simuler à peu près n'importe quoi comme on a pu le voir à l'aide de la convolution. Il suffit pour cela d'envoyer un signal en entrée d'un système et d'enregistrer ce qui en sort... Rien n'empêche donc, à priori, de "sampler" une réverbération en rack voire carrément un logiciel de convolution ! Au moins pour l'enregistrement des salles, le problème est réglé puisqu'il faut demander des autorisations et présenter le but de la manœuvre, quitte à s'acquitter parfois de droits d'utilisation de la salle pendant le temps nécessaire à l'enregistrement...

Personnellement, je pense que quelque soit l'appareil samplé, il y a une violation des droits de la propriété intellectuelle, surtout lorsque les réponses impulsionnelles sont par la suite commercialisées avec un logiciel. Maintenant, on va dire qu'il y a une courbe de tolérance sur les produits samplés, on sera plutôt dans le vert en samplant une vieille réverb vintage qui n'est plus commercialisée en ne précisant pas son nom au fichier impulse, et on sera violemment dans le rouge en récupérant les impulses de Altiverb à l'aide de méthodes de captures... Mais il va falloir que cette question soit un jour réglée, surtout avec l'avènement des applications de la convolution autres que la réverbération de salles...