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Cartes son et interfaces audio

Savez-vous qu’il y a quelques années, la carte son ne faisait même partie du « pc idéal », ni intégré en standard ?

Vendue séparément à des prix variant de 1000 (8 bits – OPL2 11 voix) à 2000 Francs français, soit 300 Euro environ, les produits compatibles Adlib / Soundblaster dominaient outrageusement le marché. Il est vrai que peu d’applications (surtout ludiques) ne profitaient encore du synthétiseur embarqué sur ce genre d’interface.

Peek & Poke (et colegram)

A la fin des années 70, le « noir et blanc » de l’interface sonore se conjugue avec les débuts de la micro-informatique à usage domestique. Les ordinateurs Apple, Commodore, TRS Tandy, sont proposés avec un haut parleur interne, connecté à la carte mère via un simple décodeur  / amplificateur (une option de luxe sur le Pet Commodore !). Dès lors, il est élémentaire et économique de produire une mélodie monophonique (ou un bruit), avec une série d’instructions décrites en quelques lignes, contenant au minimum, une fréquence, une durée et un volume. Tout comme les 8088 à 8 Mhz, votre ordinateur est toujours équipé d’un haut-parleur  interne, d’où peut être produit un son monophonique 8 bits, pour la production du bip caractéristique dès l’allumage, et plus rarement le « beat » du métronome.

Les années suivantes, le jeux d’instructions consacré à l’audio devient un plus complet. Le processeur autorise, outre ses tâches classiques, quelques latitudes dans la programmation d’ondes plus variées que la simple « dent de scie » et se permet quelques frasques dans la numérisation. Le Mac et l’Atari ST exploitent par exemple l’audio à une fréquence maximale de  22 kHz en 8 bits sur un seul canal. Mais la micro-informatique des années 80, avoue sa faiblesse dans deux domaines : le réalisme et la durée. D’une part, les capacités de calcul sont trop limités pour offrir une palette sonore étendue, et d’autre part, le stockage de masse est insuffisant et trop coûteux pour accueillir le moindre enregistrement numérisé (les premières stations audionumériques avoisinent les centaines de milliers de francs pour quelques minutes d’échantillons).

C’est le monde de la recherche musicale qui va réellement initier la micro-informatique grand public à la musique (un point de vue de musicien ;). Les quatre premières lettres instigatrices sont : MIDI. Un protocole qui pourrait s’apparenter à celui du « réseau où l’on surfe », mais qui ne concerne que les instruments et périphériques musicaux, à travers desquels circulent des « évènements ». Avantage pour les micros qui en sont équipés ? Simplement déléguer le travail à des synthétiseurs externes, dont le processeur est uniquement dédié à la synthèse sonore. Les seuls instructions envoyés peuvent se résumer ainsi : début de la note à tel temps d’une mesure (Note On)  - fin de la note à tel autre temps d’une mesure (Note Off). Une mélodie complète tient ainsi dans quelques kilo-octets. Les Atari STE / STF sont alors les plus en vogue pour les applications musicales. Equipés d’origine de deux prises MIDI (In et OUT) prêts à être connectés à des synthétiseurs, ils ont également l’avantage (à l’époque ! ) de proposer un générateur trois voix de 30 Hz. Un autre grand de la musique, la société japonaise « Yamaha », va également apporter peut-être sans le savoir, sa pierre à l’édifice. C’est le célèbre synthé Yamaha DX7 et sa technologie révolutionnaire de génération sonore par modulation de fréquence, qui vont en effet équiper dans une version allégée, les toutes premières cartes son. Le dernier apport technologique étant constitué d’un élément primordial dans l’univers de la création musicale de la fin des années 80 : le « sampler », où mieux encore : comment mettre la musique sous forme binaire dans un minimum d’espace…

De vrais morceaux de technologie sur 30 centimètres carrés (environ)

Au début des années 1990, les ingrédients de la soupe à l’audio pour micro sont réunis. Un kilo de sons d’instruments variés, une mesure d’audionumérique, un soupçon de MIDI. Viendront par la suite quelques aromates de technologies diverses afin de s’accommoder aux améliorations matérielles et logicielles : surround, 3D, tables d’échantillons, algorithmes de compression,  etc. Le tout sur dans un espace standard apposé sur bus ISA ou PCI, comportant généralement de quoi brancher haut-parleurs, casques, CDROM, cartes filles, prises MIDI / joystick, et rack externe.

Mais l’architecture des cartes son varie peu d’un modèle à l’autre. En premier lieu, la synthèse FM, toujours présente sur quelques interfaces récentes (afin de conserver une compatibilité descendante) se fait généralement par l’intermédiaire du circuit OPL 3 de Yamaha ou par un circuit similaire. Ce dernier dispose de quatre modulateurs de fréquence (opérateurs) dont les combinaisons produisent, avec plus ou moins de bonheur, le son d’un instruments de musique ou bruitage. Cette technologie économique a aujourd’hui laissé place à une tables d’ondes bien plus gourmande en mémoire vive, mais bien plus réaliste. Une collection de sons authentiques échantillonnés en studio, puis placés dans la RAM de la carte son au format standard General Midi et ses extensions XG - GS. Des échantillons qui varient du pire au meilleur suivant leurs origines, soit produits en salle de bain, soit enregistrés par des sociétés spécialisées et réputées dans le monde de la musique. Parmi les plus connues : Roland / Edirol – Emu – Yamaha – Ensoniq, Korg, Presonus …

L’autre élément primordial de la carte son est le processeur. Il assure entre autres, les conversions analogiques-digitales et digitales-analogiques (DAC – CAD en français) du signal audio. Un travail en temps réel qui vous permet d’enregistrer et d’écouter une mélodie sur, et à partir de votre disque dur. Etant donné le volume occupé sur ce dernier par les fichiers audionumériques (environ 10 M° par minute), le processeur inclut un ou plusieurs algorithmes de compression qui permet de réduire la taille des fichiers. Cette interface dite "audio" se connecte via la prise USB ou FIREWIRE

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