Définition
La synthèse additive construit un son en additionnant des sinusoïdes (partiels), chacune avec sa propre fréquence, amplitude et enveloppe. Elle repose sur le théorème de Fourier : tout son périodique est une somme de sinusoïdes à des fréquences multiples de la fondamentale. C'est l'opposé de la soustractive : au lieu de retirer des harmoniques à une onde riche, on les ajoute une à une.
Les formes d'onde en termes additifs
- Dent de scie : tous les harmoniques, amplitude 1/n (le deuxième à moitié, le troisième à un tiers…).
- Carré : seulement les harmoniques impairs, amplitude 1/n.
- Triangle : seulement impairs, amplitude 1/n² (décroît beaucoup plus vite) : son quasi sinusoïdal.
- Cloches et métaux : partiels inharmoniques (non multiples entiers), chacun avec un decay différent.
Exemple : A2 = 110 Hz → harmoniques à 220, 330, 440, 550 Hz… Le cinquième harmonique (550 Hz) est à peu près un C#5 : c'est pourquoi, dans un timbre riche, on « entend » la tierce majeure.
L'orgue Hammond : additive mécanique
Les drawbars de l'Hammond sont un synthétiseur additif : chaque tirette ajoute une sinusoïde (roue phonique) à une hauteur fixe : 16' (sous-octave), 5 1/3' (quinte au-dessus), 8' (fondamentale), 4' (octave), 2 2/3' (douzième), 2' (quinzième), 1 3/5' (dix-septième, tierce), 1 1/3' (dix-neuvième, quinte), 1' (vingt-deuxième). Registration « 888000000 » = son plein de jazz/gospel ; « 800000888 » = tranchant. Le B-3 V de la V Collection 9 l'émule.
Outils additifs et de resynthèse
- Kawai K5 (1987) et Synclavier (partial timbre) : pionniers commerciaux.
- Image-Line Harmor (dans FL Studio) : additif avec resynthèse à partir d'images et d'audio ; filtres, phaser et « blur » appliqués aux partiels.
- Native Instruments Razor, Arturia Pigments (moteur harmonique), Loom (AIR).
- Resynthèse : on analyse un son réel (FFT), on en extrait les partiels et on le reconstruit, en pouvant ensuite les modifier (time-stretch sans changer la hauteur, morphing entre deux sons, « gel » d'un spectre).
Avantages et limites
- Contrôle total du spectre ; filtres « impossibles » (par exemple retirer seulement les harmoniques pairs, créer un peigne).
- Morphs spectraux, stretchings extrêmes, pads cristallins sans phase bizarre.
- Limite : pour des sons réalistes, il faut des dizaines ou des centaines de partiels, chacun avec son enveloppe : sans macros ni resynthèse, c'est difficile à programmer.
- Les transitoires et le bruit sont le point faible : on les ajoute avec un générateur de bruit ou un échantillon.
Recettes de base
- Pad de verre : harmoniques 1, 2, 3, 5, 8 avec amplitudes décroissantes, léger detune aléatoire des partiels aigus, enveloppes lentes, longue réverb.
- Orgue : drawbars 888000000 + percussion sur le troisième harmonique (2 2/3') avec decay rapide, Leslie.
- Basse « propre » pour mixes difficiles : seulement les 4–6 premiers harmoniques, avec la fondamentale contrôlée : elle s'entend sur de petits haut-parleurs sans sub excessif.
- Cloche : partiels aux rapports 1 ; 2,76 ; 5,40 ; 8,93 (typiques d'une barre métallique, valeurs indicatives) avec un decay plus rapide pour les aigus.
Exemple en la mineur
Dans Harmor, pad sur Am(add9) – Fmaj7 – C(add9) – Gsus4 : partiels pairs atténués de 6 dB (timbre plus « creux »), filtre d'Harmor modulé lentement, unison 3 voix, phaser sur les partiels. Basse à l'orgue (B-3 V) avec drawbars 16' et 8' pour la ligne A – F – C – G.
Exercice
- Construis à la main une dent de scie en additionnant les 8 premiers harmoniques avec des amplitudes 1/n dans un synthé additif (ou dans Sytrus) : écoute comment elle change en ajoutant chaque harmonique.
- Fais la resynthèse dans Harmor d'une de tes notes de voix et joue-la comme un pad.
- Programme trois registrations de drawbars sur le B-3 V et décris le caractère de chacune.
Liens
« La série des harmoniques et le timbre », « Synthèse soustractive », « Synthèse FM », « Synthèse granulaire », « Design de pads ».