Réverbération (effet)

Une chambre d'écho (ici celle de l'université de Dresde) permet de reproduire une réverbération et de l'enregistrer pour l'ajouter à un son brut.

Les premières expérimentations pour récréer une réverbération dans un studio d'enregistrement remontent au début du XX^e siècle[1]. La première méthode consiste à envoyer le signal à enrichir sur un haut-parleur installé dans un local très réverbérant (comme un corridor, une cage d'escalier ou une pièce spécialement aménagée pour cela, dite chambre d'écho). On enregistre le son avec un microphone dont on mélange le signal avec l'original dans la proportion désirée[2].

En 1926, les ingénieurs de la BBC créent une chambre d'écho dans leur studio à Savoy Hill, afin d'ajouter de la réverbération aux performances de studio enregistrées dans des pièces fortement isolées[3]. En effet, les artistes qui y jouaient se plaignaient du son étouffé, rendant la « musique terne et mate, sans couleur et sans vie »[4].

Néanmoins, cette technique ne permet pas un grand contrôle sur le son : « la petite chambre impose une fois pour toutes sa couleur propre au son réverbéré »[2]. En 1937, des ingénieurs français améliorent ce procédé en rajoutant trois bandes d'égalisation, permettant de retirer ou d'ajouter certaines fréquences au son partant dans la chambre d'écho. Leur chambre d'écho est utilisée pour des enregistrements d'orchestres parisiens[2]. Néanmoins, les types de réverbération diffèrent fortement entre une voix et des instruments de musique, et pour l'ingénieur Michel Adam, « on se saurait (...) s’accommoder d'un seul type de salle ». Ainsi, la BBC construit en 1932 une trentaine de studios pour s'adapter aux différents besoins de réverbération[5].

Mécanisme à ressorts permettant de créer une réverbération artificielle.

Comme les corridors et les cages d'escaliers sont encombrants, on a reproduit leur fonctionnement avec un procédé plus simple, basé sur la propagation des ondes dans un ressort. Dans une boîte rigide, on monte d'un côté une bobine mobile plongée dans un fort champ magnétique du même genre qu'un moteur de haut parleur, et de l'autre un dispositif du même genre ressemblant à celui d'un microphone dynamique. Entre les deux, on dispose un ou plusieurs ressorts modérément tendus[5].

La vitesse de propagation du son dans le ressort est bien plus lente que dans l'air. Le signal arrive donc retardé de quelques centièmes de seconde à l'autre bout du ressort, où il provoque la vibration du capteur. Mais comme le ressort constitue une ligne de transmission, et que l'impédance du bout n'est pas adaptée, une forte fraction du signal se réfléchit vers l'entrée, où elle rebondit à nouveau. Le ressort constitue ainsi une imitation des réflexions multiples qui constituent la réverbération[5]. Le champ réverbéré est d'autant plus confus, comme celui d'une véritable réverbération acoustique, qu'il y a plusieurs ressorts de caractéristiques différentes, et qu'ils réagissent entre eux par leurs pièces d'assemblage.

Le signal enrichi de réverbérations peut ensuite être mélangé au signal d'origine dans une proportion variable et avec les corrections de timbre souhaitées. Néanmoins, le son obtenu est très différent d'une réverbération naturelle, et son caractère est devenu une signature sonore à part entière[6].

Laurens Hammond (créateur de l'orgue Hammond) est le premier à avoir mis au point ce dispositif pour un effet musical en 1939[5]. Quelques années auparavant, les chercheurs des Laboratoires Bell avaient mis au point la ligne à retard à ressort pour simuler une communication à longue distance. Déréglée, elle créait un effet de réverbération. À partir de cette idée, la société Hammond développe des systèmes spécialement construits[7]. Les reverbs à ressorts sont ensuite intégrées dans les amplificateurs pour guitare électrique à partir des années 1960, en particulier les amplis Fender[5]. Le son est devenu typique de certains styles de musique, comme le surf rock dans les années 1960.

À la fin des années 1950, l'entreprise allemande Elektromesstechnik (EMT) invente la réverbération à plaques. Ces boîtiers fonctionnent sur le même principe que ceux à ressorts, mais le son se transmet à travers une plaque métallique, ce qui donne des réflexions plus complexes, et par suite une meilleure imitation de l'acoustique des salles. La plaque est excitée par des transducteurs et le son est capté par des microphones à contact. On peut aussi influencer plus le genre de réverbération, en approchant de la plaque vibrante des absorbants qui perturbent sa vibration. Ces systèmes sont lourds (plusieurs dizaines ou centaines de kilogrammes), encombrants (la EMT 140, modèle très répandu, est une plaque d'acier d'un mètre sur deux et de 0,5 mm d'épaisseur[8]), et chers, mais représentent à l'époque un gain de place par rapport à une chambre d'écho, et une amélioration sonore notable par rapport aux systèmes à ressorts. Le son de la réverbération à plaque (plate reverb) est très utilisé dans les années 1970 dans le Motown ou la disco[9].

L'évolution de l'électronique a transistors a permis de créer des dispositifs appelés lignes à retard qui transmettent un signal analogique avec un délai qui peut atteindre plusieurs millisecondes.

Ces dispositifs basés sur un dispositif à transfert de charges (CCD) fonctionnent par échantillonnage analogique. Un oscillateur produit un signal d'horloge, qui doit obéir aux mêmes règles que pour l'échantillonnage numérique. À chaque impulsion, le niveau du signal d'entrée est transféré sur un condensateur semiconducteur. La charge du condensateur est bloquée, puisqu'il n'y a pas de circuit de sortie, jusqu'à ce qu'une impulsion déclenche le transfert vers un autre condensateur. Si la fréquence d'échantillonnage est f_e, une ligne de n condensateurs aboutit à un délai de n / f_e. Par exemple, avec une fréquence d'échantillonnage de 48 kHz, une ligne de 512 éléments donne un retard de 512/48 000 seconde, soit un peu plus de 10 ms. Pour augmenter ce délai sans avoir besoin de trop d'éléments, on doit réduire la fréquence d'échantillonnage ; mais il faut alors réduire la bande passante, dans les mêmes conditions que pour l'échantillonnage d'un signal digital^{[réf. nécessaire]}.

Contrairement aux systèmes à plaques et à ressorts, la sortie ne réagit pas sur l'entrée ; pour créer de la réverbération, il faut réinjecter une fraction du signal vers l'entrée. Il faut ajouter le signal ou l'extraire de la ligne en plusieurs endroits, et combiner ainsi plusieurs retards différents, pour arriver à suffisamment de complexité pour reconstituer une impression de réverbération^{[réf. nécessaire]}.

La partie la plus aiguë du signal est en général plus faible et moins réverbérée dans les locaux d'écoute, le produit du repliement de spectre peut se confondre avec la fin de la réverbération ; finalement, la réverbération à ligne à retard atteint un effet acceptable avec une fréquence d'échantillonnage d'une dizaine de kilohertz et un filtrage du signal d'entrée à quelques kilohertz^{[réf. nécessaire]}.

Dans un processeur d'effets numériques, pour créer un delay, il suffit d'enregistrer la suite de nombres qui représentent le signal dans une mémoire organisée comme une file d'attente (premier arrivé, premier sorti). On peut ajouter une fraction des signaux retardés dans l'entrée, et créer des modèles de réverbération beaucoup plus divers qu'avec les procédés précédents, pourvu qu'on dispose de suffisamment de capacité de traitement.

Lorsque l'effet numérique se présente sous la forme d'une pédale d'effet ou d'un rack, le signal analogique est d'abord converti en suite de nombres, puis, après le traitement, ce signal numérique est à nouveau converti en signal analogique. Comme tous les traitements de signal se basent sur le mélange entre des parties de signal diversement retardées, les fabricants proposent souvent plusieurs sortes d'effets dans le même appareil.

Une réverbération à convolution utilise un processeur numérique puissant pour mettre en œuvre des variantes du procédé de convolution du signal par la représentation de la réponse impulsionnelle d'une salle.

Un plugin audio de réverbération stéréo.

La réverbération est également produite par des plugins audio, utilisables directement dans une station audionumérique.

La réverbération est un effet très utilisé en musique, puisqu'elle permet de spatialiser le son, donnant l'illusion d'espace. Elle peut donner une impression de distance ou bien tenter de recréer le son de musiciens jouant tous ensemble dans la même pièce (c'est le cas de la room reverb)

Dans l'expérience auditive, l'impression d'espace vient en partie du fait que l'oreille humaine reçoit les sons réfléchis différemment à gauche et à droite. L'enregistrement stéréophonique a entraîné la fabrication d'effets de réverbération stéréophoniques, qui utilisent des paramètres légèrement différents à gauche et à droite, que l'entrée soit monophonique ou stéréophonique.

La réverbération stéréophonique ajoute à la spatialisation sonore des éléments séparés dans les techniques d'enregistrement multipiste, « secs » au départ. Pour que les évènements sonnent comme dans un même endroit, la durée de réverbération doit être homogène. Les réglages concernent les premières réflexions. Les éléments à situer au loin en ont une plus forte proportion, arrivant plus près du son direct. La situation transversale dépend des paramètres de la salle virtuelle. Les systèmes de réverbération artificielle ont été développés à partir de l'analyse des enregistrements par microphones disposés en couple coïncident[10].

• (en) Vesa Valimaki, Julian D. Parker, Lauri Savioja et al., « Fifty Years of Artificial Reverberation », IEEE Transactions on Audio, Speech, and Language Processing, IEEE, vol. 20, n^o 5,‎ juillet 2012 (présentation en ligne)

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