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Session 1 : la base

Points importants

• Éditeur en ligne de Faust : https://faust.grame.fr/editor/ et sa nouvelle version : https://faust.grame.fr/ide/
• La doc de Faust peut être trouvée en ligne à l’adresse suivante: https://faust.grame.fr/doc/manual
• La doc des bibliothèques de traitement du signal de Faust peut être trouvée à l’adresse suivante : https://faust.grame.fr/doc/libraries/
• Pour exécuter le programme, appuyez sur le bouton “Run”
• Code d’un oscillateur sinus avec fréquence fixe :

import("stdfaust.lib");
process = os.osc(440);

• Notez que la ligne import("stdfaust.lib"); est nécessaire pour pouvoir appeler os.osc.
• Code d’un oscillateur avec fréquence dynamique :

import("stdfaust.lib");
freq = hslider("freq",440,50,1000,0.01);
process = os.osc(freq);

• La forme d’onde produite par ce programme peut être visualisée en cliquant sur le bouton “Plot First Samples” et en ouvrant l’onglet “Plot” :

• La liste des échantillons (valeurs) produits par ce programme peut être visualisée en cliquant sur “oscilloscope” en haut à gauche de la fenêtre de la forme d’onde jusqu’à arriver à la vue “data” :

• Un signal numérique (liste de valeurs) comme celui présenté dans la figure précédente peut être noté mathématiquement x(n).
• Ces valeurs sont envoyées directement par l’ordinateur à la carte son/interface audio dont le rôle est de les “transformer” en un signal analogique.
• La fréquence d’échantillonnage correspond au nombre de valeurs (échantillons) par seconde. Elle est notée mathématiquement avec f_s.
• La fréquence la plus haute pouvant être échantillonnée est appelée fréquence de Nyquist et correspond à f_s/2.
• La gamme standard d’un signal numérique est -1.0 / +1.0. Si la valeur des échantillons va au-delà de cette gamme, le son produit sera “clippé”.
• La ligne :

process = os.osc(freq);

du code précédent peut être changée pour générer d’autres formes d’ondes :

process = os.triangle(freq); // onde triangle
process = os.square(freq); // onde carrée
process = os.sawtooth(freq); // onde en dent de scie
process = no.noise; // bruit blanc

• Chaque forme d’onde produit un son différent et a un contenu harmonique spécifique qui peut être visualisé avec le spectroscope dans le fenêtre de droite de l’éditeur :

• Ajouter des signaux revient à les mixers :

process = os.sawtooth(500) + os.triangle(400);

• Ici on mixe donc une onde en dent de scie et une onde triangle.
• Soustraire des signaux revient à les mixer avec une inversion de phase :

process = os.sawtooth(500) - os.triangle(400);

• Lorsque des signaux sont ajoutés, il est possible que le signal produit clippe (oui oui, 1 + 1 = 2…).
• Multiplier ou diviser un signal par une constante revient à changer son gain :

process = os.sawtooth(500)*0.5;

• Définir les paramètres freq, gain et gate dans un code Faust permet de le contrôler avec un clavier MIDI polyphonique :

import("stdfaust.lib");
freq = hslider("freq",440,50,1000,0.01);
gain = hslider("gain",1,0,1,0.01);
gate = button("gate");
process = os.sawtooth(freq)*gain*gate;

• Pour que cela fonctionne dans l’éditeur web, il est nécessaire d’activer le mode “Activate MIDI polyphonic mode”.

Devoir

• Ce devoir doit être envoyé par e-mail avant le 3/10/2018 (9h) à l’adresse suivante : michon_at_grame_point_fr.
• Envoyez les réponses aux problèmes 1 et 2 directement dans le corp de votre e-mail.
• N’oubliez pas de mettre le code du projet en pièce jointe et d’inclure le lien vers votre vidéo de démo.
• Vous n’êtes pas seul ! N’hésitez pas à poser vos questions par mail si vous êtes coincé.

Problème 1 : Ajouter deux signaux (3 points)

Les quatre premiers échantillons des signaux x₀(n) et x₁(n) sont définis tel que :

x₀(n) = {0.432, 0.547,  − 0.892,  − 0.795}

x₁(n) = { − 0.544,  − 0.341,  − 0.690, 0.211}

On définit : y(n) = x₀(n) + x₁(n).

Calculez la valeur des quatre premiers échantillons de y(n).

Problème 2 : Changer le gain d’un signal (2 points)

Les quatre premiers échantillons du signal x(n) sont définis tel que :

x(n) = {0.432, 0.547,  − 0.892,  − 0.795} (donc x(n) = x₀(n) : oui oui, moi aussi je suis un peu fainéant… ;) )

On souhaite diminuer le gain de x(n) de moitié, on définit donc :

$$ y(n) = \frac{x(n)}{2} $$

Calculez la valeur des quatre premiers échantillons de y(n) ?

Problème 3 : Taux d’échantillonnage (1 point)

Le signal x(n) a un taux d’échantillonnage de f_s = 96KHz. Quelle est la fréquence de Nyquist de ce signal ?

Projet (14 points)

• Concevez un instrument de musique en Faust contrôlable dans l’éditeur en ligne avec un clavier MIDI.
• Cet instrument doit être composé d’au moins deux générateurs de son (ex. oscillateur ou bruit blanc).
• Soyez créatif et n’hésitez pas à essayer de brancher les choses entre elles. Par exemple, un oscillateur pourrait en contrôler un autre :

import("stdfaust.lib");
process = os.sawtooth(440 + os.osc(10)*100);

• Essayez de réfléchir à comment votre instrument peut s’intégrer dans votre pratique musicale personnelle.
• Quand votre instrument est prêt, faites une courte vidéo de demonstration (téléphones portables OK). Celle-ci peut être une simple documentation, vous en train de faire un bœuf avec votre nouvel instrument préféré, etc. : c’est vous qui voyez.
• Postez cette vidéo en ligne (ex. YouTube).
• Envoyez-moi le lien vers la vidéo ainsi que le code Faust de votre instrument : michon_at_grame_point_fr.
  
• Et surtout, faites vous plaisir !