Pitcher et étirer un sample
Ici, vous allez comprendre ce qui se passe quand vous changez la hauteur ou le tempo d'un sample, pourquoi les deux sont liés, et comment les séparer sans abîmer le son.
Vous avez trouvé une boucle de guitare parfaite, mais elle est en mi mineur à 85 BPM, et votre morceau est à 95. Ou bien vous voulez qu'une voix monte d'un ton sans ressembler à un personnage de dessin animé. Dans les deux cas, vous allez toucher à la hauteur et à la vitesse d'un enregistrement. Cette leçon vous explique le lien entre les deux, avec les quelques chiffres qui vous éviteront de tâtonner.
Plus vite, c'est plus aigu
Pensez à un disque vinyle ou à une cassette. Si on les fait tourner plus vite, la musique accélère et devient plus aiguë en même temps. La raison est simple : toutes les vibrations enregistrées défilent plus vite, donc toutes les fréquences montent. Doublez la vitesse, et chaque fréquence double : tout monte d'une octave, et la boucle dure deux fois moins longtemps. Ralentissez de moitié, et tout descend d'une octave en durant deux fois plus longtemps.
Les logiciels appellent cette façon de faire le repitch : on change la vitesse de lecture, et la hauteur suit. Écoutez un petit motif original, puis le même motif lu deux fois plus vite.
Le motif monte d'une octave et dure moitié moins. Sur le piano roll, cela donne la figure suivante : la copie lue en double vitesse tient dans une demi-mesure, douze rangées plus haut.
Un demi-ton, c'est environ 6 pour cent de vitesse
Entre l'octave et rien du tout, il y a tous les demi-tons. Comme l'octave double la fréquence en douze demi-tons égaux, chaque demi-ton multiplie la fréquence, et donc la vitesse, par environ 1,0595. Monter d'un demi-ton, c'est accélérer d'à peu près 6 pour cent ; monter de deux demi-tons, c'est accélérer d'environ 12 pour cent.
| Transposition | Rapport de vitesse | Une boucle à 100 BPM devient |
|---|---|---|
| +1 demi-ton | 1,0595 | 105,9 BPM |
| +2 demi-tons | 1,1225 | 112,2 BPM |
| +3 demi-tons | 1,1892 | 118,9 BPM |
| +5 demi-tons | 1,3348 | 133,5 BPM |
| +7 demi-tons | 1,4983 | 149,8 BPM |
| +12 demi-tons, une octave | 2 | 200 BPM |
| −1 demi-ton | 0,9439 | 94,4 BPM |
| −2 demi-tons | 0,8909 | 89,1 BPM |
| −12 demi-tons, une octave | 0,5 | 50 BPM |
Ce tableau dit une chose importante : en repitch, la hauteur et le tempo sont attachés l'un à l'autre. Si vous voulez passer une boucle de 90 à 100 BPM, il faut accélérer d'un rapport d'environ 1,111, ce qui fait monter la hauteur d'environ 1,82 demi-ton. La boucle tombe alors entre deux notes, 18 cents sous un ton entier : elle n'est plus dans aucune tonalité de votre logiciel.
De la hauteur au tempo
En repitch, décaler de +2 demi-tons multiplie la vitesse de lecture par 1,1225. Une boucle à 90 BPM passe donc à 101,02 BPM, et ses 4 mesures durent 9,5 secondes au lieu de 10,67.
Une courte phrase sert de sample. Repitch : la hauteur et le tempo changent ensemble, comme un disque accéléré. Time-stretch : seul le tempo change. Pitch-shift : seule la note change.
Du tempo à la hauteur
Passer de 90 à 95 BPM en repitch monte le sample de 0,94 demi-ton. Ce n'est pas un nombre entier de demi-tons : le sample sonnera faux avec le reste. Gardez le time-stretch, ou choisissez 95,35 BPM, qui donne exactement +1 demi-ton.
Repitch, time-stretch et formants
En repitch, le logiciel lit le sample plus vite ou plus lentement, comme un disque qu'on accélère : la hauteur et le tempo changent ensemble. Monter d'un demi-ton multiplie la vitesse par environ 1,0595, et monter d'une octave, c'est-à-dire de 12 demi-tons, la double exactement.
Le time-stretch, lui, change la durée sans toucher à la hauteur, et son inverse, le pitch-shift, change la hauteur sans toucher à la durée. Tous deux découpent le son en minuscules morceaux. Poussé trop loin, il laisse des artefacts : des transitoires molles, un son métallique ou granuleux.
Les formants sont les résonances qui donnent son caractère à une voix ou à un instrument. En repitch, ils bougent avec la note : une voix montée sonne comme un personnage de dessin animé, une voix descendue paraît énorme. Les algorithmes qui préservent les formants changent la note en gardant ce caractère.
Le time-stretch sépare la hauteur et le tempo
Heureusement, votre logiciel sait aussi faire autrement. Le time-stretch, ou étirement temporel, change la durée d'un son sans changer sa hauteur. Il découpe l'enregistrement en minuscules morceaux, puis les répète ou les resserre pour allonger ou raccourcir le tout, sans changer la vitesse de lecture de chaque morceau. L'opération inverse existe aussi : le pitch-shift change la hauteur sans toucher à la durée.
Ces boutons imitent un résultat parfait. En réalité, chaque traitement laisse des traces, qu'on appelle des artefacts : des attaques de batterie qui s'étalent, un son légèrement métallique ou granuleux, un écho étrange sur les voix. Plus l'écart est grand, plus ces traces s'entendent. Changer le tempo de quelques pour cent passe en général inaperçu ; diviser le tempo par deux s'entend presque toujours.
Les formants, ou pourquoi une voix change de taille
Montez une voix de quelques demi-tons en repitch, et elle ne sonne plus comme la même personne chantant plus haut : elle paraît plus petite, plus jeune, presque comique. Descendez-la, et elle devient énorme, comme celle d'un géant. Ce n'est pas seulement la note qui a bougé, ce sont aussi les formants.
Les formants sont des zones de fréquences que la forme de la gorge, de la bouche et du nez renforce, quelle que soit la note chantée. Ils donnent à chaque voyelle et à chaque voix sa couleur. Quand une personne chante plus haut, ses formants restent à peu près à la même place ; seules la fondamentale et ses harmoniques montent. Le repitch, lui, déplace tout, formants compris, comme si la gorge rapetissait.
C'est pour cela que beaucoup d'outils de pitch-shift proposent de préserver les formants, ou de les déplacer séparément. Préservez-les pour qu'une voix change de note sans changer de personnage. Déplacez-les volontairement quand vous cherchez un effet : une voix aiguë et étrange pour un hook, ou une voix grave et sombre pour un passage menaçant.
Choisir entre repitch et time-stretch
En pratique, posez-vous deux questions. Voulez-vous changer la tonalité, le tempo, ou les deux ? Et si vous changez les deux, l'écart tombe-t-il sur un nombre entier de demi-tons ? Pour ne changer que la tonalité, utilisez le pitch-shift, en choisissant le chemin le plus court : pour passer de sol mineur à la mineur, montez de deux demi-tons plutôt que de descendre de dix. Pour ne changer que le tempo, utilisez le time-stretch.
Pour changer les deux, calculez d'abord le rapport de tempo. Quand il tombe presque sur un nombre entier de demi-tons, le repitch est souvent la meilleure solution, parce qu'il ne crée pas les artefacts du time-stretch : le son n'est pas découpé, il est simplement lu plus vite. Beaucoup de producteurs aiment aussi la couleur qu'il donne aux batteries, plus serrées quand on accélère, plus lourdes quand on ralentit.
Votre boucle est en mi mineur à 85 BPM, et votre projet est à 95 BPM. Calculez de combien la hauteur monterait si vous passiez la boucle à 95 BPM en repitch. Dans quelle tonalité tomberait-elle ? Que faites-vous ensuite ?
Dans la prochaine leçon, nous allons désaccorder des sons exprès, de quelques cents seulement, pour comprendre ce qui rend un synthé large.