La Reverb
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Introduction
La réverbération d'un son (appelée aussi "effet de salle") est le résultat de l'interaction du son avec son milieu de diffusion. En d'autres termes, le son sera différent suivant l'endroit d'où il sera émis et écouté. Vous pouvez, par exemple, faire l'expérience avec un tambour. Essayez-le dans toutes les pièces de la maison, de la salle de bains au garage en passant par le jardin... Le son change, son timbre aussi, sa longueur aussi, bref c'est amusant.
En fait, il faut considérer le son comme un ensemble de rayons "sonores" qui partent dans tous les sens. Ces rayons seront alors réfléchis, absorbés, réfractés et autres, selon la nature des corps physiques qu'ils rencontreront sur leur trajet. Si le son ne rencontre pas d'obstacle, de mur, ou de différence de milieu (un courant d'air chaud dans une pièce froide par exemple) il n'y aura pas de réverbération (c'est parfois presque le cas dans les sonorisations en plein air, ou dans une chambre sourde).
La Reverb
Le but d'un effet de réverbération est de simuler un effet de salle, de recréer l'ambiance sonore d'un milieu ambiant plus ou moins connu : petite pièce, hall de gare, église, salle de concert etc... Cependant, les effets de réverbération sont souvent employés à tout autre usage : gonfler un son, lui donner du champ sonore, le mettre en valeur, l'allonger, gommer les défauts, le fondre, le noyer, ou le colorer... Chaque utilisateur a une idée bien précise de ce qu'est une "reverb" et c'est ce qui en fait un "plug-in" à part, qui s'apparente souvent à un instrument dans le sens où chaque appareil possède sa couleur propre, son comportement propre.
Le fait qu'il n'y ait ni norme, ni label, ni AOC... conduit à une diversité conséquente d'effets, regroupés sous la dénomination "reverb". Il paraît alors bien difficile de faire une étude qualitative des différents produits disponibles sur le marché, dans le sens où il existera toujours une utilisation qui permettra de mettre en valeur les propriétés, les qualités ou les défauts de tel ou tel effet de réverbération.
Cependant, si l'on reste dans l'optique d'utiliser une réverbération numérique pour ce qu'elle prétend faire, à savoir un effet de salle, il faut se reporter à la réalité et faire une comparaison avec ce que l'on pourrait entendre dans une vraie salle de concert, cathédrale, cour extérieure etc... (je vous invite d'ailleurs à faire quelques pèlerinages dans des lieux réverbérants afin de vous rendre compte par vous-même). Le choix d'un effet de réverbération devient alors restreint et difficile, compte tenu des conditions d'utilisation d'une part, et de l'oreille d'autre part, qui a une propension naturelle à s'habituer à la médiocrité.
Qualité d'une réverbération numérique
Ce graphique représente la courbe de volume d'une impulsion de Dirac réverbérée (une impulsion de Dirac dans la pratique, c'est un son nul, c'est à dire que tous les échantillons sont nuls, sauf à t0 où l'échantillon est au maximum de sa valeur). Quand on passe cette impulsion dans un effet de réverbération naturel ou numérique, on obtient une courbe de ce type où l'on observe bien les premières réflexions, les premiers échos si vous préférez. La densification qui en résulte c'est la diffusion. L'ensemble de ce phénomène s'effectue dans une décroissance plus ou moins régulière jusqu'à la perte totale de l'énergie sonore.
Pour simuler une réverbération numérique, il faut donc réaliser une série d'échos décroissants dans le temps et susceptible de se densifier. Une "reverb" qui n'arrive pas à densifier le signal est forcément de mauvaise qualité ou bien n'est tout simplement pas un effet de réverbération mais un écho, un multi écho, ou un multi tap... Pour juger de ce phénomène, il vous suffit d'essayer votre "reverb" préférée avec des sons de percussions diverses (sons courts à forte attaque) espacés de une ou deux secondes afin de bien entendre l'ensemble du son et ensuite d'écouter attentivement et de comparer. C'est un des seuls tests objectifs que l'on peut et doit faire dès l'acquisition d'un nouvel effet de réverbération. Cependant, si ce test est nécessaire, il n'est hélas pas suffisant pour déterminer de la qualité d'un effet de réverbération.
En effet, une réverbération ne se limite pas à une réitération d'échos successifs. De plus, le comportement d'une réverbération n'est pas le même en régime impulsionnel (comme c'était le cas ici) et en régime permanent (c'est à dire sur piste complète avec basse, batterie, flûte, guitare, piano, chant etc...). Il n'est pas le même non plus pour les fréquences basses et les fréquences hautes. Bref cela devient compliqué.
Pour illustrer cette complexité, prenons le cas d'une église et d'une cathédrale qui serait 100 fois plus grande que l'église. Ces bâtiments sont généralement en pierre, donc faits de matériaux très réfléchissants. On peut donc penser que dans l'église on aura une réverbération des fréquences aiguës importante (faites "ttsss"). Ceci dit, si la taille de l'église augmente pour devenir la cathédrale dont nous parlions à l'instant, la réverbération des fréquences aiguës n'augmentera pas... elle aura même tendance à baisser. Pourquoi ? Parce que les fréquences aiguës sont très peu énergétiques par rapport aux fréquences basses. Par conséquent, la distance à parcourir avant de pouvoir toucher une paroi réfléchissante est trop grande pour le son en question, qui a perdu la plupart de son énergie à se mouvoir dans l'air pour atteindre cette paroi.
Les exemples sont innombrables et préfigurent d'une interaction complète et complexe entre tous les paramètres d'une réverbération. Et c'est la façon dont les constructeurs d'effets, ont pris en compte ces interactions, qui va conditionner le naturel, la froideur ou la chaleur, la tessiture et la couleur de la réverbération. Tout un poème...
Caractérisation d'une réverbération
Il faut bien comprendre qu'un effet de réverbération temps réel n'est pas une simulation, mais plutôt une simulation de simulation. Je m'explique, en vidéo 3D quand l'on construit des objets 3D, on peut leur appliquer une texture (une matière) et ensuite les éclairer avec des spots de lumières diverses. Que ce soit pour un algorithme de "ray tracing" ou de "radiosité", les logiciels qui permettent d'éclairer un objet 3D, font une simulation du comportement de la lumière sur la scène 3D ainsi construite. Dans le cas du "Ray-Tracing" par exemple, le logiciel simule le cheminement de tous les rayons lumineux significatifs et de leurs réflexions pour calculer l'image ainsi éclairée.
Dans le cas du son, les algorithmes de réverbération numérique ne font pas une simulation du comportement du son, mais opèrent une optimisation de cette simulation par un algorithme, nettement simplifié soit, mais hélas très éloigné du phénomène physique qu'est la réverbération d'un son dans une salle. Cet état de fait implique d'énormes difficultés (sinon l'impossibilité) dans la mise en ?uvre des relations entre paramètres physiques de la salle, et paramètres de l'effet ainsi "simulé". Donc, en attendant d'avoir des programmes qui permettent de donner des plans d'architecte aux effets de réverbération en guise de paramètres (chose qui peut allègrement se concevoir aujourd'hui, mais certainement pas pour un traitement temps réel sur un PC), nous allons parler des paramètres couramment usités.
Les Grandes familles de reverb
Les "presets" sont souvent classifiés par types, essentiellement définis par la forme de la courbe d'amplitude des réflexions primaires (parfois, l'appareil met à disposition de l'utilisateur un paramètre qui s'appelle "liveness" et qui modifie la pente de cette courbe souvent linéaire). Le fait est que toutes les variations sont possibles et que rien n'empêche la classification d'autres types de réverbération...
Type PLATE
La courbe d'amplitude des "early Ref" est comme son nom l'indique : plate. Ce type de réverbération correspond assez bien à des petites pièces. |
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Type ROOM
La courbe d'amplitude des "early Ref" est décroissante plus ou moins régulièrement et simule les premières réflexions d'une salle assez grande, comme une petite salle de concert par exemple. |
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Type HALL
La décroissance des premières réflexions est irrégulière, laissant croire qu'il s'agit d'un milieu complexe à multiples obstacles dans un volume énorme... Bref c'est plutôt pour les halls de gare et grandes bâtisses. |
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Type REVERSE
Très à la mode dans les années 80, généralement suivie d'une GATE, le type REVERSE est assez difficile à utiliser pour simuler une ambiance... Peut-être est-ce l'effet d'une salle couplée avec une toute petite dans laquelle serait émise la source sonore ? |
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Remarque : la courbe d'amplitude des "early Ref" ne suffit pas à définir une reverb PLATE ou une reverb ROOM. D'autres paramètres rentrent en jeu comme l'écart de temps entre les réflexions, le type de diffusion etc...
Paramètres des effets de réverbération
De par la diversité des algorithmes de réverbération, la plupart des paramètres, d'un processeur d'effet à l'autre, ne peuvent pas être normés d'une part, et avoir les mêmes incidences sur le contrôle de l'effet et sur le son, d'autre part.
Le dry et le wet ou la balance (mix)
Le dry (sec) est généralement le niveau du signal original, et est souvent appelé "son direct" pour une réverbération. Le wet (mouillé) est le niveau de l'effet, c'est à dire le niveau du son réverbéré. On parle aussi du champ direct et du champ réverbéré.
Ces deux paramètres sont souvent regroupés sur un seul (le mix) qui dose le pourcentage de l'un par rapport à l'autre, ce qui est d'une certaine manière pratique, mais peu réaliste. En effet, le dosage de ces paramètres contribue au positionnement de l'auditeur dans la salle par rapport à la source sonore. Plus celui-ci sera loin de la source sonore et plus il percevra la réverbération et inversement. Cependant il ne faut pas oublier que le champ réverbéré est homogène en volume dans une salle. Cette propriété (constatée) fait que si l'auditeur s'éloigne de la source sonore, c'est le niveau de cette source (dry) qui baisse et certainement pas le niveau de la "reverb" (wet) qui augmente.
Pré retard (pre-delay)
C'est le temps que met le son pour arriver sur les premiers obstacles significatifs (EX Si le premier mur est à 10 mètres, alors vous aurez votre effet de réverbération dans les 30 à 50ms après l'émission du son original). Beaucoup d'effets numériques négligent l'implémentation de ce paramètre et c'est dommage car c'est pratiquement le seul qui a une relation nette, claire et précise avec le phénomène physique qui nous intéresse : l'effet de salle.
Réflexions primaires (Early Ref).
Quand le son est réfléchi une première fois, (c'est à dire au début de la réverbération, quand les ondes sonores rencontrent leur premier obstacle réfléchissant) on obtient, une première série de réflexions sonores, que l'on appelle les "réflexions primaires".
Peu de logiciels proposent aux utilisateurs de contrôler des "early Ref", essentiellement parce que ce n'est pas à la portée du commun des mortels de jouer avec ça (entendez par-là qu'il est parfaitement impossible de définir correctement les "early Ref" si vous n'avez pas de contrôle visuel sur le résultat final). De plus, une modification des paramètres des premières réflexions induit des modifications dans le son réverbéré dans son entier, diffusion y compris, et ce a un degré généralement non déterminé par le constructeur. En gros, vous ne pouvez pas considérer que vous pouvez modifier uniquement la troisième réflexion et uniquement la troisième.
Temps de réverbération (RT ou reverb time).
Le temps de réverbération permet d'allonger ou de raccourcir la longueur de la réverbération, c'est à dire, normalement, de modifier indirectement la taille de la pièce. On retiendra qu'une modification de ce paramètre engendre une modification non contrôlée de la couleur, densité, texture du son, essentiellement pour des raisons émanant de la technologie de l'algorithme lui-même et de l'impossibilité de mettre en relation les paramètres de l'algorithme et un temps de réverbération sans modifier l'intégrité du son. La valeur de ce paramètre, parfois indiquée en secondes ou millisecondes, ne correspond à rien. De plus, ce paramètre permet souvent de transformer une "reverb plate" en "reverb hall" et vice versa, ce qui pourrait faire croire à l'utilisateur qu'il suffit de diminuer le temps d'une "reverb hall" pour obtenir une "reverb plate", ce qui est une ineptie caractérisée.
Profitons-en pour parler de M. Sabine qui a défini le temps de réverbération (il me semble) comme étant le temps que met un champ réverbéré pour perdre un certain nombre de décibels. On parle alors de RT60 qui est le temps que met une réverbération pour perdre 60dB, mais on peut parler aussi de RT40 ou de RT20. Le problème de l'implantation d'un tel paramètre dans un effet numérique est la perception de ce temps. C'est à dire que dans certains cas, il n'est pas exclu, que vous perceviez tel preset d'un RT40 de 5 secondes par exemple, moins long qu'un autre preset d'un RT40 de 2 secondes. D'ailleurs, ce paramètre fut un temps considéré comme un paramètre suffisant, dans la construction de salles de concerts ou de spectacles. Evidemment, on s'est aperçu très vite que deux salles ayant le même RT60 n'avaient pas forcement la même acoustique, la même réverbération.
La perception du temps de réverbération est un phénomène psycho-acoustique, c'est à dire qu'il dépend de paramètres subjectifs. Une réverbération forte dans les aigus paraîtra toujours plus longue que la même coupée au-dessus de 5KHz. En régime permanent, vous n'entendez plus guère la réverbération quand son niveau descend 24dB au-dessous du son direct, donc plus le son direct sera fort par rapport au son réverbéré et moins ce dernier sera perçu comme long. Etc etc...
En gros, ce paramètre vous permettra de faire plus long ou plus court, mais devra être manipulé sans excès si vous voulez que votre son reste cohérent et de qualité.
Amortissement (damping)
Ce paramètre est à mettre en relation avec le type de matériau utilisé dans la salle. Plus les matériaux seront réfléchissants et moins les réflexions seront amorties. Inversement, les réflexions seront plus vite amorties si par exemple, les murs de la salle sont recouverts de tissu (matériau absorbant).
Le "damping" peut aussi s'assimiler à une fréquence de réponse ou au taux d'atténuation des aigus. Mais en fait, c'est beaucoup plus fin, car le "damping" conditionne vraiment le taux d'absorption d'aigus dans le temps pour l'ensemble des réflexions du son.
Les effets de ce paramètre sont sensiblement les mêmes d'un appareil à l'autre, cependant aucune unité ne peut lui être attribuée.
Fréquence de réponse (Freq Rep, color, brightness)
Il s'agit généralement d'un passe-bas plus ou moins amélioré placé avant ou après l'unité de réverbération, pour mettre plus ou moins d'aigus.
Utilisation d'une réverbération numérique.
Comme nous l'avons déjà dit, les effets de réverbération peuvent s'utiliser de différentes manières et à des fins très diverses aussi. Nous laisserons la partie synthèse ou re-synthèse (oui la reverb peut aussi transformer le son) à votre imagination créative...
Utilisation en effet de salle
Pour ce type d'utilisation, en post-production vidéo ou en création d'ambiance sonore par exemple, on essaiera de manipuler l'effet avec discernement en faisant appel à la logique et aux propriétés du son. Imaginons qu'il y ait un concert dans une salle, l'auditeur est devant la source sonore. Dans ce cas, la source sonore doit paraître plus forte que le champ réverbéré... Sauf si l'auditeur est à 40 mètres du flûtiste, bien au fond de la cathédrale, pas trop loin du bistrot... Gardons à l'esprit que le champ réverbéré ne peut pas fournir plus d'énergie qu'en donne le champ direct. La réverbération est un phénomène passif, les murs, parois et obstacles ne fournissent pas d'énergie au son, ils la conservent tout au plus, un peu à la manière d'un condensateur.
Adaptez le "preset" au lieu. Si l'endroit est petit comme un garage ou un salon, ou si le lieu est ouvert comme une cour extérieure, un effet "hall de gare" sera inadapté et vice versa. Ceci si l'on est toujours dans l'optique de respecter la logique énergétique du son et d'adapter l'intensité de la réverbération en conséquence. Si deux personnes chuchotent dans un vaste hall, la réverbération sera très faible parce que le niveau des paroles est très faible, donc ne peut être réverbéré que très faiblement, alors qu'un coup de mortier en plein centre de la crypte de la basilique St Pierre de Rome a des chances d'être "sacrément" réverbéré. D'ailleurs c'est comme cela que l'on sonorise les lieux très réverbérants, comme le métro, les grands halls de gare etc... en augmentant le nombre de sources sonores. Des haut-parleurs sont disposés tous les 5 mètres, par exemple, et fournissent une petite puissance acoustique afin que le son ait perdu un maximum d'énergie avant d'être réfléchi donc réverbéré.
L'emploi d'un effet de réverbération sur un son déjà réverbéré peut se concevoir, mais uniquement avec des effets de haute qualité. On fera en sorte de ne pas utiliser le même "preset" d'un traitement à l'autre. De même pour un travail en multipistes, l'emploi de réverbérations différentes sur les pistes ne peut se faire qu'avec des appareils de bonne qualité. Dans les cas contraires, on obtiendra des effets indésirables tel que résonance, variations de phase, effet tuyau, saturation, et parfois divergence du signal (c'est à dire que le volume du son augmente jusqu'à saturation totale puis disparition complète).
Utilisation discrète ou comment gonfler un son.
Les réverbérations apportent au son, des fréquences, des harmoniques, du champ sonore, de la puissance aussi. Bref, ce n'est pas pour rien que les orgues sont souvent dans les églises, le bâtiment sert alors de caisse de résonance faisant intégralement partie de l'instrument.
Dans beaucoup de cas, une réverbération bien choisie améliore la qualité et la profondeur du son. Pour ce faire, discrètement, on adaptera le "preset" au son. Plus le son sera court et agressif (batterie par exemple), plus on utilisera une "reverb" courte, et inversement. Une variation sur les pré-delays gauche et droite permettra de donner du champ sonore, d'"enhancer" en quelque sorte le son final.
Le but étant de ne plus pouvoir discerner l'effet de réverbération du son original.
En mastering
Généralement, et sauf cas particulier comme faire un album "live" à partir d'un enregistrement studio, les réverbérations appliquées au son, sont souvent d'un niveau très faible (-12 à -40 dB) par rapport au niveau du son direct. Cela rend les parties silencieuses belles et cela rajoute imperceptiblement une certaine chaleur et unité au son.
Parfois, un album est baigné dans une petite "réverbération" pour unifier le son de celui-ci, et pour simuler l'ambiance sonore de la pièce où auraient été joués les morceaux.
En conclusion
Les effets de réverbération numérique apportent des solutions satisfaisantes pour l'oreille, dans la création d'espaces sonores et d'effets de salles. La qualité de ces effets est largement fonction du nombre de filtres mis en ?uvre dans l'algorithme. On ne s'étonnera donc pas de voir les meilleurs d'entre eux, consommer beaucoup de ressources processeur.
Hormis la partie technique d'un effet de réverbération, qui n'est d'ailleurs pas déterminée (entendez par-là qu'il n'y a pas de recette miracle, pas d'algorithme miracle), la qualité de la réverbération reste tributaire de l'acuité auditive de celui qui a ajusté les sons. Ce travail qui ne peut se faire mathématiquement, systématiquement, reste la partie sensible dans l'élaboration d'un effet de réverbération. C'est ce qui en fait un instrument, avec ses caractéristiques propres et sa couleur spécifique.