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Musiques électroniques

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Philippe Albèra

Instruments électroniques : classification et mécanismes*

Hugh Davies
Traduction de Thierry Baud

Texte intégral

  • * Cet essai (légèrement révisé et mis à jour pour la circonstance) a été publié à l’origine sous le (...)

1En 1914, Curt Sachs et Erich von Hornbostel publiaient le premier traité systématique de classification des instruments de musique. Bien qu’il existât déjà quelques instruments électromécaniques, sans doute connus des auteurs grâce aux brèves descriptions parues dans des revues telles que la Zeitschrift für Instrumentbau, ces appareils précurseurs des innovations instrumentales essentielles du XXe siècle ne furent pas inclus dans leur classification. L’oscillateur électronique, apparu peu après et qui allait rapidement devenir le système électrique le plus répandu pour la production de sons, constitue en réalité la seule véritable découverte dans le domaine instrumental depuis les temps préhistoriques. Malgré les chiffres stupéfiants avancés par la maison Hohner, qui aurait fabriqué jusqu’en 1987 pas moins d’un milliard d’harmonicas, il est vraisemblable que la production d’instruments électroniques dépasse désormais celle des instruments acoustiques et qu’avant longtemps, leur nombre total excédera celui de tous les instruments « conventionnels » fabriqués depuis les origines de l’humanité. Cette probabilité est d’autant plus grande si l’on prend en compte des appareils tels que calculettes, montres digitales, ordinateurs personnels ou machines de jeux électroniques, qui certes n’ont pas une vocation musicale, mais peuvent néanmoins engendrer divers sons et mélodies par le biais de l’électronique. Le récent développement des applications musicales pour les micro-ordinateurs ne peut que s’accélérer au cours des prochaines années. Cette évolution s’appuie d’ores et déjà sur un large éventail de logiciels, de « boîtes noires » de conceptions nouvelles, ou encore de livres et revues spécialisés.

2Quoique l’on puisse penser de la qualité des sons et de la musique produits au moyen des synthétiseurs numériques et des micro-ordinateurs actuels, il ne fait aucun doute que ces outils ont un long avenir devant eux. La technologie électrique sophistiquée sur laquelle ils reposent est le seul secteur à bénéficier d’une constante baisse des prix, grâce au faible coût de production des puces au silicium qui constituent l’élément moteur de ces appareils, l’utilisation d’une matière aussi commune que le sable l’emportant sur les hautes exigences de leur fabrication en milieu stérile. Par ailleurs, la production de machines toujours plus élaborées est favorisée par l’importance de l’industrie de la musique rock, qui elle-même doit son existence et surtout sa spectaculaire expansion des vingt dernières années à un phénomène majeur : le renforcement parallèle du pouvoir d’achat des jeunes ! Au cours des 25 ans qui ont suivi l’apparition dans le commerce des premiers modèles, le synthétiseur a connu un essor stupéfiant, rivalisant avec le succès de la guitare électrique. Seuls les micro-ordinateurs ont bénéficié ces cinq dernières années d’un engouement encore supérieur. Les synthétiseurs sont employés dans tous les genres musicaux ; surtout dans les musiques populaires et commerciales. Mais les jeunes compositeurs commencent aussi à en faire un usage de plus en plus fréquent dans leurs œuvres pour orchestre symphonique qui, du fait d’un héritage de plus de deux cents ans de répertoire spécifique et du statut de salariés de leurs membres, constituent le dernier bastion à conquérir. En revanche, l’introduction des synthétiseurs ne se heurte à aucune résistance dans les groupes de rock, orchestres de danse et autres ensembles dont le répertoire est généralement arrangé, sinon composé, pour les instruments disponibles en chaque circonstance. En outre, la diffusion du synthétiseur ne s’est pas limitée aux pays occidentalisés. Depuis le début des années quatre-vingt, il est couramment utilisé pour les bandes sonores des films indiens, ainsi que dans la musique populaire de l’ouest africain. Il existe aujourd’hui une production commerciale dans des pays d’Europe de l’Est comme la République démocratique allemande, la Pologne et l’Union soviétique, où l’on fabrique depuis les années cinquante de petites orgues électroniques et des pianos électriques similaires à ceux d’Europe occidentale. Depuis quelques années, on a vu apparaître, dans ces pays, au sein de groupes de rock, de jazz et dans d’autres genres musicaux des synthétiseurs d’importation.

Classification : électrophone

3La musique destinée à etre diffusée par haut-parleurs (non seulement la musique pour instruments électroniques, mais aussi la musique pour bande, la musique électronique live et la musique par ordinateur) est généralement appelée « musique électronique » ou selon les cas, « musique électroacoustique ». Cette terminologie est basée sur le choix de deux extrêmes permettant de circonscrire la totalité du champ. Dans cet article, le mot « électronique » s’applique à tous les instruments considérés pour les besoins de la classification comme des électrophones. Cette catégorie comprend également les instruments pour lesquels l’amplification électrique joue un rôle essentiel dans la production du son (l’exemple le plus familier en est la guitare électrique) et doivent donc, en termes de physique, être considérés comme des électrophones. Dans la conversation courante, tant les musiciens que les ingénieurs électriciens les appellent communément instruments « amplifiés » ou « électriques ». Pour les besoins de la classification toutefois, nous verrons qu’il est nécessaire d’adopter une définition et une description plus précises de la manière dont le son, que nous appelons « électro-acoustique », est généré.

4Il existe trois types principaux d’électrophones, comportant chacun des sous-catégories. Le terme « électrophone » semble avoir été introduit par Sachs lui-même en 1940, dans son Histoire des instruments de musique, où il divisait les instruments électroniques en « électromécaniques » et « radioélectriques ». Les trois catégories actuelles furent proposées par le chanoine Francis Galpin en 1937 dans A Textbook of European Musical Instruments, puis sous une forme un peu différente lors d’une conférence donnée (à l’âge de 80 ans) quelques mois après la publication de l’ouvrage cité. Les termes utilisés par Galpin dans sa conférence, intitulée The Music of Electricity, étaient « autophoniques », « mécaniques » et « acoustiques ». Comme on va le voir ci-dessous, ces trois catégories ont depuis été rebaptisées de façon à mieux rendre compte de leurs caractéristiques respectives. Notre classification comprend donc :

  1. les instruments électroniques, dans lesquels les sons sont engendrés par un ou plusieurs oscillateurs électroniques analogiques ou numériques. Des subdivisions peuvent être établies en fonction du type de circuit d’oscillateur employé, de la forme d’onde de l’oscillateur, habituellement intimement liées l’une l’autre, du nombre d’oscillateurs requis pour produire chaque son et selon que les différentes hauteurs sont générées à la même fréquence ou dérivées d’une fréquence supérieure (ou éventuellement inférieure) grâce à des sons différents (oscillateurs de fréquences en battement) ou à la division/multiplication fréquencielle ;
  2. les instruments électromécaniques, dans lesquels les formes d’ondes sont généralement inscrites sur une ou plusieurs bandes mobiles (pellicule, bande magnétique) ou sur des disques ou cylindres rotatifs (tone-wheels). Cette catégorie est subdivisée en fonction de la méthode par laquelle ces formes produisent un voltage varié sur une ou plusieurs fréquences : électromagnétique, électrostatique ou photo-électrique. Ces systèmes électromagnétiques sont équivalents à un ou plusieurs circuits d’oscillateurs électroniques ;
  3. les instruments électro-acoustiques, dans lesquels les vibrations d’un ou plusieurs éléments tels que cordes, anches, lames ou tringles (dont la sonorité propre peut etre atténuée ou éliminée par isolation phonique ou absence de caisse de résonance, comme c’est le cas par exemple pour la guitare électrique, avec sa caisse rigide, ou la plupart des pianos électriques dépourvus de table d’harmonie) produisent un voltage varié sur une ou plusieurs fréquences par le biais de transducteurs spéciaux incorporés — consistant le plus souvent en microphones — basé sur l’un des principes suivants : électromagnétique, électrostatique, photo-électrique ou piézo-électrique (sensibles à la pression). Ces systèmes électro-acoustiques sont équivalents à un ou plusieurs circuits d’oscillateurs électroniques. Le tableau ci-dessous résume les principales caractéristiques distinctives des différents types d’oscillateurs :
  • * Un oscillateur passif est un appareil ne nécessitant pas d’alimentation électrique du fait qu’à la (...)

Parties mobiles

Type d’oscillateur

électronique

non

actif

électromécanique

oui

actif

électro-acoustique

oui

passif *

5Lorsqu’on étudie l’application de l’électricité aux instruments de musique, il importe d’établir si elle est employée à chacun des trois échelons qui forment — comme pour les instruments conventionnels — la chaîne souvent complexe du processus de production du son, à savoir : activation, « action » (mécanique) et génération proprement dite du son. Dans le cas de figure le plus simple, l’activation manuelle de l’élément sonore, comme la corde d’une guitare, évite (ou inclut) l’action ; ainsi avec la guitare électrique, l’électricité n’intervient qu’à l’étape de génération du son. Les instruments à clavier, en particulier le piano et l’orgue, sont plus complexes, car l’action y est soit mécanique soit, comme dans beaucoup d’orgues construites depuis un siècle, électrique. Avec l’action électrique, les commandes électromécaniques transmettent des variations de l’étape d’activation à l’étape de génération du son, comme dans le cas du clavecin électrique (1759) où l’action électrostatique était utilisé pour la première fois afin de produire des trémolos de clochettes. L’action électrique peut sembler indispensable pour tous les instruments électromécaniques et électroniques, mais il existe toutefois quelques exceptions, comme le contrôle manuel de capacité du Theremin, les fréquences d’oscillateur modifiées par la résistance corporelle (système « crackle » Michel Waisvisz), ou encore les mouvements de main entre une source lumineuse et une cellule photo-électrique, et les airdrums à détection de distance. Il convient de mentionner par ailleurs les bobines électromagnétiques et/ou des disques/cylindres rotatifs (tonewheels), qui provoquent la vibration d’éléments tels que les cordes sans contact direct, comme dans le cas du Choralcelo (1888-1908, environ). Outre les contrôles de hauteur du son, on peut observer d’autres phases d’activation à action séparée, comprenant notamment les contrôles de registres, de volume ou de vibrato, comme par exemple pour le vibrato à commande électrique du vibraphone.

6La phase d’activation principale peut également être automatisée en utilisant un système de contrôle mécanique (comme dans les anciens instruments mécaniques), électromécanique ou électronique qui se substitue à l’interprète. Il serait possible — bien qu’absurde — de placer un Vorsetzer pour pianola, tels le Pianocorder numérique de Marantz (1978) ou le piano à queue Bösendorfer commandé par ordinateur et le Disklavier de Yamaha, apparus dix ans après. On trouve divers systèmes de « mémoire » électrique pour le stockage de passages de musique (ainsi que pour des phases d’activation auxiliaire) : électromagnétique sous forme de bandes ou disques magnétiques (ordinateurs et synthétiseurs numériques), photo-électrique avec des disques optiques (ex. l’Optigan de Mattel) ou — en utilisant des masques — des cartes, des pellicules performées ou des disques rotatifs (similaires à ceux employés pour générer les sons), ou encore électronique sous forme de périphériques enfichables telles les cartouches RAM et ROM (comme dans le Yamaha DX7).

7Enfin, il s’agit d’établir si un instrument est monophonique, partiellement polyphonique ou totalement polyphonique. Parmi les instruments polyphoniques traditionnels, on peut citer la harpe, le piano, l’orgue, l’accordéon à touches et les percussions à clavier, qui offrent simultanément tous les degrés de la gamme chromatique tempérée spécifiques à chacun d’entre eux. Les instruments partiellement polyphoniques sont ceux dans lesquels seul un nombre limité de degrés peuvent être joués simultanément, comme par exemple la guitare et le violon. Cette distinction est rarement faite dans le cas des instruments acoustiques, mais elle est utile pour classifier certaines orgues électroniques de la première génération et de nombreux synthétiseurs polyphoniques, qui nient le caractère totalement polyphonique de la plupart des instruments à clavier traditionnels (mis à part le clavier monophonique de l’orgue de Barbarie et de tous les synthétiseurs monophoniques) en limitant le nombre des touches pouvant fonctionner simultanément (par exemple huit touches). Un système de sélection garantit que ce nombre n’est pas dépassé, en appliquant comme critère d’exclusion le fait que telle ou telle touche est la première ou la dernière, la plus aiguë ou la plus grave à avoir été actionnée. Parmi les autres formes de « semi-polyphonie » — s’appuyant toujours sur un précédent historique — on peut mentionner les claviers « fractionnés » (comme sur certains harmoniums) et le système des « oscillateurs partagés » rencontré sur certaines petites orgues électroniques dans les années cinquante et soixante, où deux ou trois touches adjacentes contrôlaient un seul oscillateur, ce qui empêche leur action simultanée (comme dans les clavicordes à frettes).

Instruments électro-acoustiques

8Dans l’énoncé des diverses catégories, il importait de commencer par les instruments électroniques, de façon à montrer comment les deux autres catégories — électromécaniques et électro-acoustiques — constituent des solutions intermédiaires, dans lesquelles interviennent aussi des formes équivalentes d’oscillateurs comprenant toutefois un élément mécanique. En revanche, pour l’étude des diverses possibilités offertes par chaque catégorie, nous avons choisi l’ordre inverse, qui reflète plus fidèlement l’évolution chronologique. L’oscillateur électro-acoustique passif comporte habituellement un seul élément vibratoire placé près d’une ou plusieurs bobines électriques, entre une source lumineuse et une cellule photo-électrique ou en contact direct avec un cristal piézo-électrique. Ce procédé équivaut à connecter la « sortie » d’un générateur basse tension à manivelle (comme ceux des téléphones militaires) à un amplificateur et à un haut-parleur en guise d’oscillateur à basse fréquence, une méthode certes absurde, mais néanmoins parfaitement concevable. Le modèle d’oscillateur électro-acoustique utilisant le principe électrostatique, bien que comportant un élément vibratoire sous tension permanente, est également passif, dans la mesure où il ne comprend aucune partie constamment mobile. L’élément vibratoire (corde, anche, lame ou tringle) n’est rien d’autre qu’un « simple segment de fil » dans un circuit électrique (et donc électriquement chargé), jusqu’au moment où il est mis en vibration par la procédure d’activation de l’instrument. L’oscillateur électrostatique est alors mis en mouvement, agissant sur une ou plusieurs bobines disposées à proximité de l’élément vibratoire, comme dans le cas d’un oscillateur électromagnétique de la même catégorie.

9La plupart des instruments électro-acoustiques ressemblent étroitement à leurs ancêtres acoustiques, tels le piano, l’harmonium, le carillon, la guitare ou les instruments à archet. Si l’on admet qu’il ne devrait pas y avoir de différence flagrante entre le son produit par un instrument à microphones intégrés et celui produit par son équivalent acoustique placé devant un microphone extérieur, il est néanmoins extrêmement difficile de mettre en évidence le fait subtil que le son amplifié n’est pas produit de manière identique au son purement acoustique. Quoi qu’il en soit, il existe des transducteurs très différents dans leur principe de fonctionnement : comme par exemple le transducteur électrostatique (rarement utilisé de nos jours), dans lequel le processus électrique est totalement distinct de celui du transducteur électromagnétique (ou de tout modèle équivalent de circuit), bien que la différence ne soit pas sensible à première vue. Par ailleurs, la technologie numérique actuelle permet à un transducteur ou à un lecteur de fournir des informations à un micro-processeur (comme dans les contrôleurs de synthétiseurs numériques de guitare SynthAxe et Stepp) et de lui demander par exemple d’ajuster les fréquences produites par une ou plusieurs cordes, de façon à ce qu’elles s’écartent de celles qui seraient entendues au moyen d’une amplification conventionnelle. On peut parler d’instrument électro-acoustique lorsqu’il est manifestement conçu pour être entendu par amplification, ce dont témoignent la présence d’un ou plusieurs microphones ou autres transducteurs intégrés, habituellement disposés en des points bien déterminés, ainsi que la réduction sensible du volume des sons acoustiques. Ignorer ce principe fondamental reviendrait à renverser un piano à queue en prétendant qu’il s’agit d’un tambour muni de cordes sympathiques.

10Dans cette catégorie, les instruments photo-électriques, où les mouvements d’une source sonore en vibration masquent un faisceau lumineux dirigé sur une cellule photo-électrique, sont jusqu’à présent très peu nombreux. Cette situation pourrait changer avec le développement de nouvelles technologies de la lumière comme le laser, les faisceaux infra-rouges et les fibres optiques avec des lecteurs appropries. Le contact physique entre la source sonore et le transducteur n’est pas nécessaire non plus avec les instruments à amplification électrostatique et électromagnétique. Le principe électrostatique, introduit dans les années vingt et appliqué à plusieurs instruments de musique de l’époque, a déjà été décrit plus haut. La partie électrique du transducteur consiste généralement en une barre ou plaque rectangulaire et fonctionne comme une électrode dans un condensateur variable, l’autre électrode étant représentée par la source sonore vibratoire, distante au maximum d’1 cm. Le transducteur électromagnétique ou « pick-up », utilisé en particulier dans la guitare électrique et le piano à queue Neo-Bechstein, est similaire en apparence et par sa proximité de la source vibrante. Un fil est enroulé autour d’un aimant dont le champ est affecté par les mouvements de tout objet proche contenant suffisamment de fer, ce qui suscite une tension électrique variée. Il semble que la première application pratique d’un pick-up électromagnétique dans un instrument de musique remonte à 1874. Le dernier type de transducteur, basé sur le quartz piézo-électrique (un principe découvert en 1880 par Pierre et Jacques Curie, mais appliqué avec succès à un microphone en 1931 seulement), est le seul qui requiert un contact physique direct avec la source sonore vibratoire, puisqu’il s’appuie sur la capacité de certains cristaux à engendrer une tension électrique lorsqu’ils sont soumis à une pression. Cette propriété est utilisée également pour la fabrication de têtes de lecture phonographiques.

11L’éventail des instruments électro-acoustiques est extrêmement vaste, aussi ne pourrons-nous que l’évoquer brièvement ici (pour plus de détails, on se reportera à l’article « Electronic instruments » publié par l’auteur dans The New Grove Dictionary of Musical Instruments, 1984). Parmi les instruments à clavier, il faut mentionner les pianos électriques (à cordes, anches frappées, anches pincées ou tringles frappées, amplifiés par l’un ou l’autre des trois principaux types de transducteurs), les clavecins électriques et un clavicorde électrique (le clavinet). Entre 1880 et 1930 ont été construits des pianos permettant de soutenir le son, sur lesquels l’enfoncement d’une touche entraînait la vibration de la corde (ou de tout autre élément de résonance) par le biais non pas d’un marteau, mais d’un électro-aimant ; toutefois, ces instruments n’étaient généralement pas amplifiés. Une application plus récente de ce principe est fournie par le Ε-Bow, utilisé avec la main pour activer individuellement les cordes d’une guitare électrique.

12Les premières tentatives de production d’une guitare électrique eurent lieu au début des années vingt (en 1923, l’ingénieur Lloyd Loar ajouta à une guitare des pick-up électrostatiques), pour répondre à la demande d’un instrument plus sonore dans les orchestres de jazz et de musique populaire de l’époque. La dobro, un instrument acoustique avec ses disques de résonance métalliques intégrés, remplit cette fonction avec succès depuis la fin des années vingt jusqu’au début de la Deuxième Guerre mondiale. Durant les années trente, Loar, Rickenbacker et d’autres fabriquaient des guitares électriques avec des pick-up électromagnétiques, alors qu’en 1941, le guitariste Les Paul conçut le premier instrument monobloc, The Log, caractérisé par ses côtés amovibles dénués de fonction. Toutefois, ce n’est qu’au début des années cinquante que commença la production à grande échelle de guitares électriques et c’est seulement 30 ans plus tard que l’on entreprit le premier remodelage en profondeur de cet instrument, sous l’influence du modèle « sans tête » distribué par la société Steinberger, puis ultérieurement par d’autres fabricants, dont Hohner. Parmi les modifications plus radicales, il faut mentionner The Stick (proposé par Emmett Chapman, 1973), un instrument dans lequel une technique de jeu en percussion traditionnellement limitée à la main gauche est étendue aux deux mains de façon indépendante (comme dans le style récemment adopté par Stanley Jordan sur une guitare électrique normale), ou encore les innovations réalisées par Glenn Branca, Fred Frith et Hans Reichel. Au nombre des autres instruments électriques à cordes pincées, figurent notamment des guitares hawaïennes et à pédale, des banjos, des mandolines, des harpes et des sitars. Parmi les instruments électriques à cordes frappées, on peut citer encore deux anciennes « timbales électroniques ».

13Les instruments électriques à archet, souvent dotés de caisses rigides ou simplifiées, et amplifiés par des procédés électromagnétiques ou piézoélectriques, ont été produits depuis la fin des années vingt, fréquemment par les mêmes fabricants ou sociétés qui produisaient des guitares électriques. Récemment, l’introduction des violons et violoncelles dans les formations de rock et de jazz a donné un nouvel essor à ce marché, sous forme d’instruments entièrement électriques et de microphones (généralement piézo-électriques) adaptables. Dans le domaine de l’improvisation libre en particulier, des musiciens ont construit ou fait construire des violoncelles et des contrebasses électriques. Dans le violon électrique quadriphonique de Max Mathews, chaque corde est indépendante de ses voisines en termes tant de vibration que d’amplification. Dès 1987 sont apparus des guitares et des violons électriques dotés du système MIDI (Musical Instrument Digital Interface, 1983), qui permet de relier des appareils afin qu’un instrument puisse contrôler un autre instrument très différent.

14Les instruments électro-acoustiques à anches (pincées, frappées, soufflées ou sucées) comprennent non seulement certains pianos électriques, mais aussi des harmoniums (comme l’Orgatron d’Everett) ou encore la curieuse guitaret, sur laquelle l’interprète provoque la vibration des anches en pinçant, comme le joueur de sanza, des languettes avec ses doigts. Dans la catégorie des percussions électriques à touches, on a construit des glockenspiel et des vibraphones, mais ces instruments n’ont pas connu de véritable popularité. En revanche, les carillons électriques, basés sur des cloches, tubes, anches, plaques, lamelles, tringles, ou ressorts amplifiés, ont rencontré dès les années quarante un vif succès. C’est ainsi qu’au milieu des années soixante, une seule société américaine a installé plus de 5000 carillons électriques, alors qu’on ne comptait que 80 modèles acoustiques environ dans tout le pays. Des transducteurs similaires sont utilisés comme lecteurs dans les récents instruments à percussion électroniques, dans lesquels des batteries spéciales ou des amortisseurs contrôlent un synthétiseur. Parmi les instruments électroacoustiques mécaniques, on peut mentionner ceux destinés à produire des signaux sonores (cloches et sirènes), les mécanismes du type boîte à musique amplifiée (anches métalliques pincées) que l’on trouve sur les camionnettes de marchands de glaces, ou encore les carillons amplifiés (tringles métalliques frappées) qui précèdent certaines annonces dans les gares et aéroports. Une multitude d’instruments inventés par des compositeurs ou interprètes et dont un petit nombre seulement offre des sonorités ou des aspects familiers, ont également été dotés de microphones. Enfin, plusieurs sociétés ont élaboré des microphones de contact spéciaux pour amplifier les pianos et autres instruments acoustiques courants, et certains pianos acoustiques sont désormais également équipés d’une interface MIDI.

Instruments électromécaniques

15Alors que les instruments électro-acoustiques contiennent des éléments résonants dont les vibrations sont non seulement converties en sons audibles par le biais d’un transducteur, mais peuvent aussi être entendues acoustiquement (un peu comme le son léger provenant directement des sillons d’un disque), il n’en va pas de même avec les instruments électromécaniques. Dans la plupart d’entre eux, l’élément vibratoire est constitué d’un cylindre ou disque rotatif (tone-wheel), contenant une ou plusieurs formes d’ondes inscrites selon les cas sur son pourtour ou sur l’une de ses faces (une série de rayures concentriques) et agissant sur un composant électromagnétique, électrostatique ou photo-électrique d’un oscillateur électromécanique. Contrairement à ce qui se passe dans la catégorie des instruments électro-acoustiques, le système photo-électrique occupe ici une place importante, alors que le principe piézo-électrique de réaction à la pression n’a guère été exploité jusqu’ici. Depuis quelques années, des circuits numériques à la fois moins coûteux et plus performants tendent à remplacer les disques et cylindres (citons en exception à cette tendance le synthétiseur photosonique de Jacques Dudon), mais on continue néanmoins de rendre hommage à l’un des plus célèbres des anciens instruments à disque rotatif — l’orgue Hammond — en intégrant de manière précise dans les nouveaux systèmes des imitations synthétisées ou des enregistrements digitalisés « échantillonnés » de ses sons originaux. Le RCA Electronic Music Synthesizer (années cinquante) se distingue par la présence dans son oscillateur électromécanique d’un diapason qui est excité en permanence par des bobines électromagnétiques ; on pourrait être enclin de ce fait à le classer parmi les instruments électro-acoustiques, mais en réalité, cet oscillateur est similaire à un oscillateur à cylindre rotatif. Le diapason fonctionne comme un contrôleur de fréquence extrêmement stable, à la manière des cristaux contenus dans les oscillateurs à très haute fréquence des émetteurs radio.

16Dans la plupart des instruments à cylindre rotatif, on trouve soit une série de douze cylindres ou disques à rayures concentriques, un pour chaque demi-ton de l’octave et pour les transpositions d’octaves, soit un disque pour chaque note du clavier. Le premier des instruments de ce type, l’énorme Telharmonium, était doté de cylindres d’environ 46 cm de diamètre, alors qu’à peine 30 ans plus tard, les disques (un par note) de l’orgue Hammond mesuraient déjà moins de 5 cm. Ces disques sont habituellement montés sur un ou plusieurs arbres qui tournent en permanence sous l’impulsion d’un moteur synchronisé et sont constitués de métal (électromagnétique), de plastique (comme la bakélite, électrostatique) ou de verre (photo-électriques). Dans les deux premiers types, la forme d’onde consiste en une onde régulièrement répétée, inscrite sur le pourtour du cylindre ou sur l’un des côtés du disque. Un cylindre équivalant à plusieurs disques comporte autant de « profils » d’ondes gravés à sa surface ; ces derniers produisent soit des fréquences différentes (différents nombres de cycles complets de formes d’ondes, comme par exemple dans le Telharmonium, normalement 7 à 8 bandes séparées pour une seule forme d’onde, chacune pour une fréquence différente), soit des formes d’ondes différentes pour une même fréquence — ou quelquefois, combinent les deux méthodes. Dans de nombreux instruments photo-électriques, on trouve des disques de verre ou de plastique transparent plus grand (généralement d’un diamètre de 30 à 40 cm), comportant des cercles concentriques de « dents » façonnées ou d’autres formes en lieu et place des profils conventionnels de formes d’ondes ; certains d’entre eux contiennent des disques rotatifs opaques (comme sur les sirènes) percés de trous, d’autres utilisent de courtes bandes ou boucles de pellicule perforée.

17Dans les instruments photo-électriques, les profils d’ondes fonctionnent comme des masques qui, en s’appuyant sur le principe introduit à la fin des années vingt pour la bande sonore des films optiques, affectent la façon dont un faisceau lumineux est reçu par une cellule photo-électrique, alors que le profil variable du pourtour d’un disque ou cylindre électromagnétique rotatif influe sur le champ électrique d’un ou plusieurs électro-aimants placés à proximité. Dans le cas des tone-wheels électrostatiques (comme dans l’orgue Dereux et l’Electrone de Compton), une paire de disques opposés est nécessaire : le disque rotatif contient des électrodes disposées à environ 1 mm des parties saillantes des profils d’ondes gravés sur le disque fixe. Dans certains instruments, les ondes sont sinusoïdales — les harmoniques étant « empruntées » à d’autres disques —, alors que dans d’autres, chaque note est dotée de plusieurs formes d’ondes fournies par un ou plusieurs disques. Certaines de ces formes d’ondes plus complexes s’inspirent des images photographiques d’enregistrements fameux de grand orgue (c’est le cas notamment du Lichtton-Orgel photo-électrique d’Edwin Welte), un procédé précurseur des techniques actuelles d’« échantillonage » numérique. On trouve ce procédé également dans divers instruments basés sur des sons pré-enregistrés et restitués par d’autres types d’appareils, tels que disques d’acier magnétisés, fil d’acier et disques de gramophone (sous des formes diverses entre 1920 et 1950), une technique qui ne s’avéra vraiment concluante qu’avec le Mellotron (élaboré au début des années soixante), grâce à l’utilisation d’une bande plastique magnétisée et de systèmes de transport de bande plus stables développés pendant et après la Deuxième Guerre mondiale pour les magnétophones.

Instruments électroniques

18Dans les instruments électroniques, l’oscillateur est entièrement électronique et ne contient aucun élément mobile. Il est basé sur l’un ou l’autre des quatre systèmes de circuits électriques correspondant aux diverses générations d’ordinateurs : tube, semi-conducteurs, circuits intégrés (CI) et « very large scale integration » (VLSI). La forme d’onde peut aller de la simple onde sinusoïdale à la courbe aléatoire des générateurs de bruit (pour les sons de percussion). La fluctuation électrique dans de tels oscillateurs est similaire au tracé à variation régulée qui caractérise les formes d’onde des instruments électromécaniques ou aux schémas de vibration des sources de sons « acoustiques » des instruments électro-acoustiques. Les circuits alternent entre deux états, dont l’un est l’exact renversement ou négatif de l’autre. La plupart des instruments électroniques de la première génération, presque tous monophoniques, étaient basés sur un oscillateur à battements ; une onde sinusoïdale est produite par deux oscillateurs (l’une fixe et l’autre variable) elles-mêmes inaudibles, les sons audibles correspondant à la différence entre leurs deux fréquences. Par la suite, en particulier dans les instruments polyphoniques, soit les oscillateurs généraient leurs fréquences à hauteur déterminée (pour les gros instruments, une par note), soit, comme dans le cas du Philicorda, une série de douze oscillateurs à haute fréquence fournissaient les douze demi-tons de la plus haute octave disponible sur l’instrument (ou souvent, pour des raisons pratiques, de l’octave supérieure), et les notes des autres octaves étaient obtenues par division de fréquence. Depuis les années soixante-dix, ce système a été remplacé par un unique oscillateur à très haute fréquence (inaudible) — les douze demi-tons les plus élevés étant obtenus par division numérique et fournissant à leur tour les octaves inférieures par le même procédé — ou alors par une série d’oscillateurs entièrement numériques.

19Instruments monophoniques — Cette catégorie comprend la plupart des premiers instruments électroniques, tous les « accessoires » pour piano (tels que Solovox, Clavioline, Ondioline et Univox) et la plupart des premiers synthétiseurs. Comme pour les instruments acoustiques, l’éventail des systèmes d’exécution des instruments monophoniques est sensiblement plus diversifié que pour les instruments polyphoniques, et les modes de contrôle du timbre et de l’articulation de chaque note sont généralement plus sophistiqués. A part les instruments basés sur les claviers conventionnels — ils offrent le plus souvent une étendue limitée, par exemple à trois octaves seulement —, on rencontre des systèmes à touche (en particulier sur certains instruments d’Union soviétique), à cadrans rotatifs (notamment sur deux des premiers instruments français) ou à contrôle spatial (comme sur le Theremin et autres instruments similaires des années vingt et du début des années trente). Par « touche », on entend un étroit ruban ou une lamelle (comme la corde au-dessus de la touche d’un instruments à archet) où l’interprète place un doigt afin de sélectionner différentes hauteurs de son, la position du doigt sur la corde ou le ruban déterminant la hauteur, — c’est-à-dire, dans le cas présent, la fréquence d’un oscillateur électronique — ou contrôlant, comme dans certains synthétiseurs, un appareil de modification du son tel qu’un filtre. Le ruban est souvent placé transversalement face à l’exécutant et doigté comme un clavier (l’un et l’autre sont d’ailleurs parfois combinés) — comme avec les ondes Martenot — essentiellement pour offrir des effets de glissando et de portamento qui ne peuvent être obtenus avec le clavier conventionnel. Divers systèmes ont été conçus pour permettre à la touche de produire différentes valeurs de résistance, de capacitance ou de voltage en fonction du type de circuit d’oscillateur employé. Sur la plupart des instruments de cette catégorie figure une série de repères — parfois sous forme de clavier « muet » — afin d’indiquer les doigtés requis pour exécuter des notes déterminées.

20Le système de touche permettant d’exécuter à la fois des notes discontinues et des glissandos n’existe pas, ou alors seulement dans une mesure très limitée, sur les instruments à cadran et contrôle spatial. Les cadrans consistent en boutons gradués servant à contrôler la fréquence de l’oscillateur ; ils sont similaires à ceux que l’on trouve sur un oscillateur analogique, qu’il s’agisse d’un appareil de test ou d’un élément de synthétiseur. Le contrôle spatial utilise généralement le principe du contrôle manuel de capacité, où l’exécutant agit sur la fréquence de l’oscillateur en approchant sa main d’une antenne, qui constitue un prolongement externe du circuit de la console. Ce système est aussi celui qui est appliqué au Saraga-Generator, où les mouvements de la main influent sur la fréquence de l’oscillateur en faisant varier la quantité de lumière reçue par une cellule photo-électrique. Dans ces deux systèmes, la seule manière d’obtenir des notes discontinues sans glissando consiste à doter l’instrument d’un interrupteur, d’un bouton ou autre dispositif de contrôle du volume permettant d’interrompre ou de réduire le son pendant le temps requis afin de mettre le cadran ou la main en place pour la note suivante. Cette procédure exclut évidemment tout enchaînement rapide de notes.

21Instruments partiellement polyphoniques — Comme nous l’avons vu plus haut, ces instruments (essentiellement des instruments à clavier, à part certaines versions de l’Hellertion ou du Trautonium qui étaient dotées de deux touches ou davantage) limitent le nombre des notes pouvant être jouées simultanément. Cette catégorie comprend plusieurs instruments de la famille des orgues de différentes époques depuis les années vingt, certains synthétiseurs analogiques, en particulier du milieu des années soixante-dix et du début des années quatre-vingt, ainsi que de nombreux synthétiseurs numériques. En se fondant sur des critères de répertoire, de compacité et de coût, on a choisi pour ces instruments de limiter dans la plupart des cas le nombre d’oscillateurs et par conséquent de notes jouées à deux, quatre, huit ou seize, simultanément. Le premier des instruments de ce type fut le Warbo Formant-Orgel de Harald Bode (1938), qui avait conçu un système connu aujourd’hui sous le terme d’« affectation » (assignment) ; inspiré de celui des instruments à clavier monophoniques, ce système affectait les quatre oscillateurs aux quatre notes les plus aiguës jouées à un moment donné. Ce procédé permettait en outre de donner à chaque note un timbre différent. L’affectation du timbre aux voix contrapuntiques (comme dans la musique d’orgue de Bach) était possible avec des instruments comme le Partiturophon de Jörg Mager (1930-31), doté de quatre claviers monophoniques et un pédalier. Une autre méthode pour obtenir plus d’un timbre sur un clavier unique consiste dans le clavier « fractionné » déjà mentionné. Les petites orgues électroniques basées pour des motifs d’économie sur le principe des « oscillateurs partagés », également décrit plus haut, doivent être considérées comme une catégorie à part d’instruments partiellement polyphoniques.

22Instruments polyphoniques — Cette dernière catégorie comprend tous les pianos et orgues électroniques à oscillateur (y compris certains types spéciaux d’orgues électroniques comme l’accordéon électronique, les « synthétiseurs de cordes » et « ensembles polyphoniques »), ainsi que certains synthétiseurs analogiques et numériques. On a déjà évoqué plus haut le nombre variable d’oscillateurs utilisés pour les divers types d’instruments ; tout comme pour les instruments partiellement polyphoniques, ce nombre dépend souvent de critères de taille et de coût. Avant les années cinquante toutefois, un autre facteur entrait en jeu, à savoir la difficulté de dessiner des circuits d’oscillateurs capables de garder l’accord, raison pour laquelle il était souvent recommandé d’en limiter le nombre. Par ailleurs, le système basé sur la division des fréquences garantissait qu’une note donnée restait accordée dans toutes les octaves. Néanmoins, ce procédé présente un inconvénient : ces intervalles sont non seulement accordés, mais aussi en phase exacte les uns avec les autres, ce qui élimine la richesse des battements caractéristiques des instruments acoustiques polyphoniques, notamment du grand orgue. Ce problème peut être corrigé avec succès sur les instruments basés sur un oscillateur unique à très haute fréquence (généralement entre 1 et 4 MHz), où de semblables « imperfections » peuvent être intégrées dans les circuits. La classification de nombreux synthétiseurs est plus complexe que celle d’autres instruments électroniques. Un synthétiseur monophonique ou partiellement polyphonique peut permettre le déclenchement d’un son complexe ou d’une séquence de sons au moyen d’une seule touche ; du point de vue du résultat sonore, de tels instruments seraient mieux décrits par le terme hétérophonique, car les termes monophonique, partiellement polyphonique ou polyphonique se réfèrent essentiellement au nombre maximum de notes susceptibles d’être jouées simultanément.

Contrôle à distance, contrôle de tension et MIDI

23Le système de classification Sachs-Hornbostel, évoqué au début de ce texte, met l’accent sur les procédés de génération du son et minimise l’importance des étapes d’activation et d’action, de même que le résultat sonore. Combinés, ces divers éléments permettent de répartir les instruments en familles, comme c’est habituellement le cas dans les ouvrages consacrés aux instruments de musique et à l’orchestration. Si l’on fait abstraction des procédés de génération du son, on peut diviser les principaux types d’instruments électroniques en deux groupes, l’un, d’instruments issus des instruments « conventionnels », et l’autre, d’instruments inconnus auparavant. La guitare électrique, l’orgue et le piano électrique ou électronique étaient jusqu’à une époque récente les plus populaires des instruments nouveaux : par ailleurs, il existe des variantes d’orgue électronique mettant l’accent sur une famille de timbres particulière, comme l’accordéon électronique, le « synthétiseur de cordes » et « l’ensemble polyphonique » (ce dernier proposant habituellement des sons d’instruments à cordes, d’orgue, de piano et parfois de cuivres). Une catégorie de petits instruments électroniques à clavier monophonique, comme par exemple les « accessoires de piano », ainsi nommés parce qu’ils étaient le plus souvent utilisés comme tels, bien que pouvant aussi être joués de manière indépendante, a ouvert la voie aux premiers synthétiseurs. Aujourd’hui, sous l’influence de Casio, la plupart des instruments monophoniques (et certains instruments partiellement polyphoniques) à clavier sont destinés aux amateurs et aux enfants, y compris l’Echo piano, véritable instrument de poche. Les instruments qualifiés d’électroacoustiques se caractérisent par l’amplification soit du principe acoustique de l’instrument dont ils s’inspirent, soit d’un principe équivalent. Désormais, le système MIDI permet à n’importe quel type d’instrument traditionnel de contrôler n’importe quel type de synthétiseur contenant l’interface. Les instruments électromécaniques et électroniques contrôlent habituellement les fréquences de l’oscillateur au moyen de claviers offrant diverses possibilités de frappe (toucher, retoucher, vitesse) et autres paramètres élargissant le champ expressif. Nous examinerons d’autres types de contrôleurs dans le dernier paragraphe.

24Le terme de synthétiseur a été appliqué pour la première fois à un instrument de musique lors de l’apparition dans les années cinquante du RCA Electronic Music Synthesizer. Toutefois, étant donné l’acception actuelle du terme, cet instrument novateur ne serait plus considéré comme tel de nos jours. Depuis les débuts de leur fabrication au milieu des années soixante, tous les synthétiseurs ont en effet été conçus soit directement soit indirectement pour le concert, alors que le système RCA était destiné au studio, comme une sorte de « machine à composer ». Ces appareils, qui commencent avec le Variophon photo-électrique d’Evgeny Sholpo (1932), ont tous en commun avec les synthétiseurs modernes des commandes de contrôle d’éléments tels que le timbre et la forme d’onde, mais ils s’en distinguent par le délai (même minime) qui intervient entre la préparation (ce que nous appelons aujourd’hui programmation) et l’activation du son et le moment où il est entendu, délai qui s’oppose à toute utilisation en concert. Ces machines n’ont jamais été commercialisées, quoique les premiers synthétiseurs « modulaires » (Moog, Buchla et Synket) ainsi que d’autres plus récents aient été destinés dès l’origine plutôt au studio qu’au concert — une option perpétuée pour les synthétiseurs numériques haut de gamme comme le Fairlight et le Synclavier. L’expansion de la capacité de stockage d’échantillons de sons sur ces deux systèmes a permis leur introduction dans les studios d’enregistrement comme appareils d’enregistrement multi-pistes sans bande ; parallèlement, les logiciels axés sur la musique rock et écrits pour des micro-ordinateurs comme Macintosh, Atari ST, Commodore Amiga ou IBM PC jouent le même rôle reliés à des appareils dotés du système MIDI.

25Le terme « contrôle » est apparu plusieurs fois dans ce texte. Il recouvre un aspect important non seulement des instruments électroniques, mais aussi de nombreux instruments acoustiques. Un bref retour en arrière s’impose pour une meilleure compréhension. Jusqu’à la Deuxième Guerre mondiale, les instruments électroniques entretenaient un rapport étroit avec les mécanismes de leurs équivalents acoustiques. L’interruption de l’activité artistique causée par la guerre a eu pour conséquence un essor spectaculaire dans le domaine des technologies électriques, qui s’est traduit par de multiples innovations en matière d’électronique musicale dès la fin des années quarante. L’une de ces innovations a consisté dans l’avènement des studios de musique électronique dotés d’un éventail de matériel destiné au départ à l’enregistrement et à la radiodiffusion, à l’analyse des sons, ou encore aux bancs d’essai des techniciens, etc. Cette évolution s’est traduite également par le développement de toute une série d’instruments caractérisés par des méthodes plus sophistiquées d’altération des sons produits par oscillateur dont le plus achevé fut le synthétiseur, avec notamment l’apparition du Mixturtrautonium d’Oskar Sala (développé à partir du fameux Trautonium) et de l’Electronic Sackbut de Hugh Le Caine, le premier instrument à intégrer des éléments de « contrôle de tension ». Grâce à ce dispositif, la tension variable d’un oscillateur à basse fréquence peut influer sur un aspect spécifique du fonctionnement de l’oscillateur ou d’un appareil de traitement du son, remplaçant ainsi le contrôle manuel et autorisant une plus grande précision et vitesse d’exécution — en d’autres termes, il s’agit d’une forme de contrôle à distance permettant une activation accessoire, indépendante, comme décrit plus haut. Le « processeur de signal » de Harald Bode (1959-60) élargit le champ d’application du contrôle de tension et influença Robert Moog dans l’élaboration des modules qui allaient constituer son premier synthétiseur (1964). Ces modules étaient spécialement conçus pour fonctionner conjointement, à la différence des appareils disparates et souvent à peine compatibles qui équipaient les studios de musique électronique. Le système MIDI est un procédé de contrôle numérique plus sophistiqué, permettant d’unifier des éléments totalement disparates provenant de constructeurs divers, qui n’ont au départ aucune ambition de standardisation.

26Tout ceci nous montre que n’importe quel clavier constitue en réalité un dispositif de contrôle (controller) assurant à des degrés variables une fonction de contrôle à distance. Avec un mécanisme de contrôle à distance, l’exécutant ne peut plus pincer les cordes du clavecin ou frapper celles du piano, mais il exerce en revanche une maîtrise plus sophistiquée sur les possibilités de l’instrument. Depuis le milieu des années soixante-dix, certains musiciens de rock et de jazz-rock ont adopté des contrôleurs de clavier portables reliés à des synthétiseurs, qui leur permettent de se déplacer sur la scène, et depuis quelques années, on trouve sur le marché des claviers MIDI spéciaux autorisant le contrôle à distance d’un nombre illimité de synthétiseurs (il s’agit souvent de « boîtes noires » dépourvues de clavier). Les claviers constituent la méthode idéale pour contrôler les instruments polyphoniques, mais ils n’offrent pas la souplesse qu’autorisent les instruments monophoniques et partiellement polyphoniques. Il a fallu des années avant de pouvoir disposer d’autres types de contrôleurs de synthétiseurs performants. Les premiers sont apparus à la fin des années soixante-dix, dans le domaine de la percussion électronique : des batteries ou des amortisseurs (similaires aux amortisseurs d’exercice) comprenant des transducteurs fournissent des données de contrôle concernant divers paramètres du synthétiseur (les machines à percussion programmables basées sur un séquenceur, comme le Linn Drum, sont des formes particulières d’enregistreurs numériques multi-pistes). Les contrôleurs de guitare de la même époque, comme l’Avatar ARP, étaient moins performants, mais, dès le début des années quatre-vingt, plusieurs modèles de Roland et, plus récemment encore, de Casio, ont commencé à s’imposer ; les contrôleurs informatisés et plus sophistiqués, tels le SynthAxe et le Stepp DG, ont connu un succès plus mitigé. Bien que l’on ait commercialisé des contrôleurs d’instruments à vent en quantités limitées dès le milieu des années soixante-dix, ce n’est qu’en 1987 que sont apparus des modèles véritablement populaires, tous produits par deux grandes sociétés japonaises. Il s’agit du synthétiseur de trompette d’Akai EVI (basé sur l’Electronic Valve Instrument) et de son équivalent pour saxophone EWI, ainsi que du contrôleur de clarinette WX7de Yamaha (proche de l’ancien Lyricon). Parmi les contrôleurs particuliers conçus par des musiciens, il faut mentionner deux systèmes français dans lesquels des faisceaux laser sont interrompus par les mouvements de la main, ainsi que l’appareil de Michel Waisvisz baptisé The Hands, d’une extraordinaire souplesse.

Bibliographie

Références

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Notes de fin

* Cet essai (légèrement révisé et mis à jour pour la circonstance) a été publié à l’origine sous le titre « Elektronische Instrumenten : Classificatie en Mechanismen », dans le catalogue d’exposition Elektrische Muziek : drie jaar acquisitie van elektrische muziekinstrumenten du Gemeentemuseum de La Haye, en 1988. Il s’agit d’une version révisée et enrichie de la première partie d’un texte commandé pour le catalogue d’exposition Nuova Atlantideil continente della musica elettronica 1900-1986 publié dans le cadre de la Biennale de Venise en 1986, sous le titre « Storia ed evoluzione degli strumenti musicali elettronici ». Ces textes n’ont pas été publiés en anglais. Ils sont basés en grande partie sur les articles de l’auteur (en particulier « Electronic instruments » et « Electrophone ») publiés dans The New Grove Dictionary of Musical Instruments, Macmillan, Londres, 1984.

* Un oscillateur passif est un appareil ne nécessitant pas d’alimentation électrique du fait qu’à la différence des autres catégories il n’agit pas en permanence lorsque l’instrument est branché ; lorsqu’il est activé, il produit le voltage nécessaire pour solliciter l’élément suivant dans la chaîne de l’équipement électrique, à savoir l’amplificateur. Dans certains cas toutefois, en particulier avec les transducteurs capacitifs et électrostatiques, il est indispensable de compléter la source d’énergie humaine par l’adjonction d’une alimentation électrique.
La classification Sachs-von Hornbostel attribue un rôle conflictuel à la méthode provoquant la vibration d’un élément donné. En effet, avec les idiophones et les membranophones, ce critère constitue le principal facteur de subdivision dans chaque catégorie, tandis que pour les cordophones et les aérophones, il est tout à fait secondaire ; l’emploi de l’archet (indiqué par le dernier chiffre dans la classification numérique selon Dewey) qui distingue le violon de la guitare, par exemple, ou le fait qu’un « violon de fer » soit frotté, pincé, frappé ou même actionné par le souffle — en d’autres termes, l’interface avec l’interprète — a beaucoup moins d’importance que le procédé de génération du son. Dans le langage courant, on dit généralement d’un oscillateur électro-acoustique qu’il est « amplifié », parce qu’il est envisagé du point de vue du musicien, mais pour les besoins de la classification, il doit être regardé dans le contexte global de l’équipement électrique (amplificateur, haut-parleur), où l’objet en vibration est essentiellement un contrôleur de fréquence sujet à des variations constantes et constituant l’élément premier dans la production du son.

Auteur

Thierry Baud (Traducteur)

© Éditions Contrechamps, 1990

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