Vocoder : fonctionnement, histoire et meilleurs modèles

Ils sonnent comme la musique d'un monde futuriste, transforment les voix humaines en sons mécaniques et produisent l'effet distinctif d'un "synthétiseur parlant". Conçus à l'origine comme des outils militaires, les vocodeurs ont conquis l'industrie musicale et sont aujourd'hui un élément essentiel de la musique électronique.
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Qu'est-ce qu'un vocodeur ?

Un vocodeur (abréviation de "Voice Encoder") est un appareil ou un algorithme logiciel capable d'analyser et de synthétiser les propriétés caractéristiques d'une voix humaine (ou d'un autre signal audio).

Il en résulte une voix robotique, non naturelle, qui peut être adaptée à certaines situations musicales et à certains genres. Le son d'un vocodeur est souvent qualifié de "synthétiseur parlant". Cet effet est parfaitement audible dans la vidéo suivante :

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Performance en direct de 10 morceaux connus de vocoder sur le Behringer VC340

A l'origine, le vocodeur a été développé dans les années 1930 à des fins militaires, afin de réduire la bande passante des transmissions téléphoniques. Pendant la Seconde Guerre mondiale, il a été utilisé pour les communications vocales codées - toutefois, l'appareil a trouvé plus de popularité parmi les musiciens.

Comment fonctionne un vocodeur ?

Un vocodeur manipule le son d'une voix en la décomposant en ses différentes bandes de fréquences, qu'il utilise ensuite pour moduler un autre signal audio, appelé "porteuse". Cela signifie qu'il prend les caractéristiques rythmiques et mélodiques de la voix d'origine et les transfère à la porteuse, ce qui donne un son entièrement nouveau.

Fonctionnement d'un vocodeur
Fonctionnement d'un vocodeur

Le travail d'un vocodeur comporte en principe 3 étapes importantes :

  1. Analyse : Le vocodeur analyse le signal "modulateur", généralement une voix humaine, et le divise en différentes bandes de fréquences. Cette décomposition est effectuée afin d'isoler les différentes fréquences caractéristiques de la voix (comme les formants, caractéristiques de certaines voyelles).
  2. modulation : Les amplitudes (ou volumes) de ces bandes de fréquences sont ensuite utilisées pour moduler le signal "porteur" (synthétiseur). La porteuse peut être n'importe quel type de signal audio, souvent un synthétiseur ou un instrument de musique. Chaque bande de fréquence du signal porteur est amplifiée ou atténuée en fonction de l'amplitude de la bande de fréquence correspondante dans le signal modulateur.
  3. Synthèse : En dernier lieu, le signal porteur est émis après avoir traversé les différents filtres et modulateurs. De cette manière, le signal du modulateur (voix) a été reproduit ou "copié" sur le signal porteur (synthétiseur). Le synthétiseur peut ainsi reproduire la voix humaine.

Le résultat de ces processus est un signal audio qui présente les caractéristiques rythmiques et mélodiques de la voix originale - on peut encore comprendre les mots et les phrases - mais qui a le caractère sonore du signal porteur (un synthétiseur). Il peut être perçu comme une version "chantée" ou "parlée" du signal porteur, souvent avec un son mécanique ou "robotique".

Les sons sont généralement contrôlés par un clavier, mais on peut aussi utiliser MIDI pour écrire la mélodie à l'avance, de sorte qu'il ne reste plus qu'à parler.

Histoire

Le vocodeur a été expérimenté pour la première fois en 1928 par l'ingénieur Homer Dudley, qui l'a également fait breveter. Il a été utilisé dans le système SIGSALY pour la communication cryptée pendant la Seconde Guerre mondiale. Depuis les années 1970, la plupart des vocodeurs non musicaux ont été implémentés avec l'équation de Yule-Walker, qui utilise le filtre IIR omnipolaire pour traiter le signal.

Circuit schématique du vocodeur de Dudley
Circuit schématique du vocodeur de Dudley ; source : Wikimedia Commons

Dans le domaine de la musique, le vocodeur a d'abord été popularisé dans les années 1970. Wendy Carlos et Robert Moog ont développé en 1970 l'un des premiers vocodeurs musicaux. Le signal porteur provenait d'un synthétiseur modulaire de Moog et le modulateur d'un microphone. Ce vocodeur a été utilisé dans plusieurs enregistrements, notamment dans la bande originale du film A Clockwork Orange de Stanley Kubrick. Le premier album de rock à contenir un vocodeur a été The Electric Lucifer de Bruce Haack en 1970.

Récemment, des artistes comme Daft Punk et Eiffel 65 ont utilisé le vocodeur de manière proéminente dans la musique pop. Le son du vocodeur est devenu une caractéristique marquante du duo électronique français Daft Punk et du groupe allemand Kraftwerk.

Un vocodeur n'a pas toujours besoin d'une voix humaine

Le signal de modulation ne doit pas toujours être une voix humaine - on peut théoriquement utiliser n'importe quelle source audio. On pourrait par exemple utiliser une guitare électrique ou un violoncelle - mais l'effet n'est alors pas aussi flagrant, car ces sources audio ressemblent déjà par elles-mêmes davantage au son d'un synthétiseur. La "transformation" n'est donc pas si frappante.

Kraftwerk n'utilisait pas toujours sa propre voix dans le vocodeur, mais parfois aussi celle d'un ordinateur vocal médical (qui est en fait destiné aux personnes qui ne peuvent pas parler). Il en résultait une voix très robotique, au son très futuriste.

Structure d'un vocodeur

Le vocodeur classique ressemble à un synthétiseur - en fin de compte, c'en est un. La grande différence réside dans le fait que le vocodeur possède un microphone, appelé microphone à col de cygne. Cela permet au musicien de parler tout en jouant sur le clavier afin de contrôler la hauteur des sons. Dans la plupart des cas, le clavier est également intégré à l'appareil.

Les vocodeurs modernes existent aussi sous forme de plugin pour DAW. Il suffit alors de brancher un microphone sur l'interface audio, de sélectionner l'entrée correspondante comme source audio et c'est parti.

Le iZotope VocalSynth 2 ou le Waves Morphoder sont des plug-ins de vocoder populaires qui valent vraiment la peine.

Il existe deux vocodeurs légendaires qui ont été largement utilisés dans l'histoire de la musique et qui coûtent aujourd'hui une fortune : le Korg VC-10 (env. $2000) et le Roland VP-33 (env. $4000). En raison de leur notoriété et du fait qu'ils ne sont plus fabriqués, leurs prix ont grimpé en flèche. Tous deux ont le design caractéristique d'un vocodeur avec clavier, microphone et paramètres de synthétiseur.

Vocoder vs Talkbox

Bien que le vocodeur et la talkbox soient souvent utilisés dans l'industrie musicale pour créer des effets similaires, ils fonctionnent de manière très différente.

Vocoder vs Talk Box
Vocoder vs Talk Box

Un vocodeur, comme nous l'avons vu, combine ou "encode" deux signaux, généralement une voix humaine (le modulateur) et un instrument de musique, souvent un synthétiseur (la porteuse). L'appareil analyse les caractéristiques spectrales du modulateur et les applique à la porteuse.

Une talkbox fonctionne un peu différemment. Elle fait passer le son d'un instrument, généralement une guitare ou un synthétiseur, à travers un tube que le musicien met dans sa bouche. Les lèvres et la bouche du musicien forment alors le son, tandis qu'un microphone capte les sons qui en résultent. La talkbox utilise la bouche du musicien comme "filtre de formant" pour modifier le son de l'instrument.

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Dans la chanson "California Love" de 2Pac, une talk box est utilisée dans le hook

On peut donc dire qu'un vocodeur transfère le spectre sonore d'une voix à un autre signal, tandis qu'une talkbox façonne le timbre d'un instrument avec l'articulation d'un chanteur. Par conséquent, un vocodeur peut normalement jouer plusieurs notes ou accords à la fois (polyphonie), tandis qu'une talkbox ne peut normalement jouer qu'un seul signal sonore (monophonie), puisque la voix humaine ne peut articuler qu'une seule note à la fois.

Meilleur vocodeur en 2023

Arturia Microfreak

Arturia MicroFreak Vocoder
Arturia MicroFreak Vocoder

L'Arturia Microfreak n'est pas un vocodeur pur, mais plutôt un synthétiseur qui contient des fonctions de vocodeur. Pour cela, il faut toutefois acheter le microphone correspondant d'Arturia, mais il ne coûte que 29€. L'avantage est que tous les effets du synthétiseur peuvent également être appliqués à la voix - on a donc une infinité de possibilités de déformation du son.

La forme d'onde du LFO peut être modifiée de la dent de scie au bruit en passant par la pulsation, et le LFO du vocodeur peut être modulé et filtré de la même manière que les LFO du synthétiseur. Il faut souligner sur ce synthétiseur le clavier PCB qui réagit non seulement au toucher, mais aussi à la pression. Le degré de pression peut être mappé sur différents paramètres, ce qui permet de nombreuses possibilités d'expression pendant le jeu.

Recommandé pour les producteurs qui souhaitent créer de nombreux autres sons en plus du son du vocodeur - cet appareil ne connaît pas de limites.

Lien : Arturia MicroFreak (319 €)

Vocoder VC340 de Behringer

Behringer VC340
Behringer VC340

Behringer est désormais connu pour reproduire tous les classiques du synthétiseur, y compris le VC340. Il s'agit d'un clone du légendaire VP-330 de Roland, qui est difficile à trouver de nos jours. Il offre des performances et une qualité sonore exceptionnelles à un prix étonnamment bas, ce qui est typique de la philosophie de Behringer.

La fonction de vocoder du VC340 est sans aucun doute le point fort de cet appareil. Elle est capable de produire les sons caractéristiques de "synthétiseur parlant" qui ont rendu l'original si célèbre. On peut injecter sa propre voix ou tout autre signal audio dans le vocodeur via le microphone XLR fourni, et le résultat sonne incroyablement bien. Le son est identique à celui du Roland.

Les effets de chorus, de vibrato et d'ensemble intégrés sont de superbes extras pour rendre le son de la voix encore plus large et dynamique. Il est même possible de créer des sons de cordes, ce qui est atypique pour un vocodeur et fait plutôt penser à un synthétiseur polyphonique.

Lien : Vocoder VC340 de Behringer (515 €)

Novation MiniNova

Novation MiniNova
Novation MiniNova

Le MiniNova de Novation est plus qu'un simple vocodeur - c'est un synthétiseur numérique complet avec une fonction de vocodeur supplémentaire. Celui-ci dispose de 12 bandes et peut produire de très nombreux effets de "synthétiseur parlant". Une caractéristique utile est le microphone Gooseneck inclus, qui se connecte directement à l'avant du synthétiseur et permet une utilisation facile.

La fonction Vocal Tune, qui permet de corriger la position de la voix (comme avec le classique Auto-Tune), est un atout formidable. L'Auto-Tune se distingue du vocodeur par le fait qu'il n'utilise qu'un seul signal (la voix). On n'entend donc à la sortie que la voix pitchée et non le signal porteur comme avec le vocodeur.

Lien : Novation MiniNova (399 €)

Korg Micro Korg

Korg Microkorg
Korg Microkorg

Le Micro Korg est sur le marché depuis 2002 et n'a pratiquement pas changé depuis - parce qu'il n'y a rien à améliorer.

Il dispose d'un synthétiseur analogique virtuel avec 37 mini-boutons et 128 sons préprogrammés. Malgré sa taille compacte, le MicroKorg offre une variété de sons étonnante, allant des sons analogiques classiques aux sons numériques modernes et anguleux. Les sons peuvent être facilement réglés à l'aide des cinq boutons rotatifs situés sur le dessus du synthétiseur, ce qui permet une manipulation intuitive et facile des sons.

Mais ce qui nous intéresse le plus, c'est le vocodeur à 8 bandes. Avec un microphone à col de cygne amovible qui se branche sur le synthétiseur, il est possible de créer des sons de vocoder classiques. Des voix de robots aux synthétiseurs chantants, le MicroKorg Vocoder offre un large éventail de possibilités de formation sonore et peut même ajouter des effets à des sources audio externes.

Ce que je trouve particulièrement utile avec cet appareil, c'est que l'on peut également régler tous les paramètres sur PC ou Mac via le microKORG Sound Editor, ce qui facilite énormément l'utilisation.

Lien : Korg Micro Korg Synthétiseur analogique à modélisation (399 €)

Boss VO-1

Boss VO-1 Vocoder
Boss VO-1 Vocoder

Ceux qui aiment les pédales seront bien servis avec le VO-1. Cette pédale de vocoder utilise un signal d'instrument normal (de préférence celui d'une guitare électrique), qui est ensuite modulé avec la voix. En plus de deux sons de vocodeur (Advanced pour les sons modernes, Vintage pour le son de vocodeur classique des années 70/80), il y a aussi une fonction Talkbox qui émule le son des talkboxes sans avoir besoin du tuyau caractéristique.

Le quatrième mode, Choir, génère les voix automatiquement, sans qu'il soit nécessaire de parler dans le microphone. En somme, c'est un outil formidable pour les guitaristes qui attachent de l'importance à la portabilité. Et comme cette pédale est fabriquée par Boss et que Boss est une filiale de Roland, tu peux être sûr que la qualité du son est ce qu'il y a de mieux.

Lien : Boss VO-1 Vocoder (209 €)

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