Un synthétiseur est, depuis la fin des années 1960, un instrument de musique classé dans la famille des électrophones, qui produit des sons par synthèse électronique. Il est l'un des outils centraux de la production de musique électronique. On distingue les synthétiseurs analogiques et numériques. Tout comme dans de nombreux domaines techniques, les appareils numériques ont en partie supplanté la technologie analogique pure. Les appareils analogiques sont toutefois toujours utilisés en raison de leurs propriétés caractéristiques. De nombreux appareils anciens ont parfois atteint le statut de culte parmi les musiciens. Le son caractéristique de certains appareils répandus et l'utilisation créative de leurs particularités ont souvent influencé le développement de genres musicaux entiers, comme l'acid house, la techno, le drum and bass ou la synthwave. Dans ce dernier cas, le synthétiseur est l'instrument central.

Principes

Doepfer Dark Energy II (2012), synthétiseur analogique sans clavier.

Les sons peuvent être créés soit de manière analogique à l'aide de circuits électroniques à comportement continu, soit de manière numérique à l'aide de circuits numériques spécialisés ou encore en utilisant un mélange de ces deux technologies (« synthèse hybride »). Une troisième voie est apparue vers 1995 quand la puissance des microprocesseurs a permis d’exécuter des logiciels de synthèse sonore en temps réel sur des ordinateurs personnels ou sur des DSP embarqués. Dans cette troisième voie, l'une des méthodes consiste à répliquer les structures de synthèse d'origine en modélisant numériquement les circuits analogiques, toutes les ressources possibles des technologies numériques (circuits DSP ou CPU des ordinateurs) sont alors utilisées pour générer ou modifier des sons musicaux. De nombreuses structures de synthèse sont proposées utilisant des principes de base variés, quelquefois combinés.

Un synthétiseur nécessite habituellement l'utilisation d'un clavier pour jouer de l'instrument, mais d'autres contrôleurs sont possibles : on peut l'utiliser avec un séquenceur, un contrôleur à ruban tactile, ou même grâce à des capteurs détectant la position de la main du joueur dans l'espace. Un clavier peut être inclus avec l'instrument quand il est sous forme physique. Certains synthétiseurs sont conçus sans clavier, et peuvent être contrôlés par l'adjonction d'un clavier compatible (par exemple grâce à l'interface standard MIDI, ou CV/Gate).

Méthodes de synthèse

Trois types de synthèse sonore ont prédominé dans l'histoire des synthétiseurs.

Synthèse analogique

Synthétiseur analogique Hönig (1965).

Dans les années 1990, sont apparus des instruments numériques matériels ressemblants en tout point à leur ainés et dotés de processeurs capables de modéliser la totalité de la chaîne du signal analogique. Puis, lorsque les ordinateurs sont devenus suffisamment puissants, vers la fin du vingtième siècle et début du vingt-et-unième, des émulations ont vu le jour sous forme de logiciel informatique. Ces versions virtuelles (qu'elles se présentent sous la forme d'un instrument réel ou d'un programme tournant sur un ordinateur) parviennent à simuler de manière quasi-parfaite les sonorités typiques et le comportement des synthétiseurs analogiques.

Synthèse FM

Le Yamaha DX7 utilise la synthèse FM.

La synthèse FM est un autre type de synthèse, radicalement différent et entièrement numérique, qui a remporté un large succès dans les années 1980. Le principe de la modulation de fréquence qui consiste à moduler un générateur par un autre n'est pas nouveau et existe déjà en synthèse analogique, mais l'instabilité rencontré sur les modules analogiques en limite l'usage à certains effets et sonorités. L'utilisation d'algorithmes numériques permet en revanche une précision et une prédiction parfaite des formes d'onde qui rend la modulation de fréquence exploitable comme une méthode de synthèse autonome couvrant en palette sonore toutes les familles d'instruments.

Synthèse numérique et échantillonnage

Tous les instruments électroniques munis d'un clavier ne sont pas forcément des synthétiseurs dans le sens littéral du terme. Certains appareils comme les échantillonneurs numériques (ou lecteurs d'échantillons, Rompler en anglais, lorsque ceux-ci n'offrent pas la possibilité à l'utilisateur d'échantillonner ses propres sonorités) reproduisent des échantillons sonores enregistrés. Cependant la frontière entre les deux types d'appareil n'est pas clairement établie : certaines techniques de synthèse se basent sur des échantillons (voir des modèles comme le Roland D-50 ou le Korg M1, synthétiseurs numériques utilisant des "ondes" PCM, c'est-à-dire des échantillons).

Modules

Architecture typique d'un synthétiseur modulaire soustractif.

Les premiers synthétiseurs génèrent des sons par des circuits électroniques analogiques organisés en nombreux modules interconnectés électriquement entre eux (appelés « patch »). Les synthétiseurs numériques plus récents fonctionnent différemment, utilisant des processeurs, mais ils gardent souvent une architecture modulaire inspirée par la synthèse analogique (Virtual Analogic). Parmi les modules les plus utilisés figurent :

les VCO, oscillateurs qui créent les sons de base avec un timbre qui dépend de la méthode de synthèse ;

les VCF, filtres permettant de transformer le son en filtrant certaines fréquences ;

les VCA, amplificateurs ayant pour rôle d'amplifier le signal, et donc de faire varier son volume.

Les composants précédents sont contrôlables (d'où l'appellation Voltage-Controlled), il existe donc des composants permettant de les moduler :

les générateurs d'enveloppes (ADSR ou autres), permettant de faire moduler le son de manière synchronisée avec le début et fin de note ;

les LFO, oscillateurs basse fréquence permettant de moduler le son de manière périodique, pour obtenir par exemple un vibrato ou un tremolo.

Les synthétiseurs modulaires permettent de combiner librement tous ces composants, ou même d'en ajouter. Dans les synthétiseurs plus compacts, ces modules sont précâblés, et ne peuvent être combinés que de la manière prévue par le constructeur.

Afficheur de patchs d'un Oberheim Matrix-6.

On appelle « patch » (ou encore « program » ou « voice ») l'ensemble des paramètres de chaque module ainsi que leurs configurations, qui génèrent un son spécifique; par extension, un son est aussi appelé « patch ». Sur les synthétiseurs anciens sans mémoire, il correspondait à un ensemble de réglages, et sur les synthétiseurs modernes il correspond à un emplacement mémoire, identifié soit par un numéro soit par une lettre et un numéro, éventuellement associé à un libellé décrivant le nom du son.