Commencée avec la sortie du SY-1 en 1974, la riche histoire du développement et de la production de synthétiseurs Yamaha franchit le cap des 40 ans. Instrument de musique permettant de créer de nouveaux sons exaltants et ouvrant sur une grande liberté expressive, le synthétiseur s’est trouvé dès son avènement à la pointe de la création de musiques électroniques. De plus, les technologies mises au point puis perfectionnées pour réaliser cet instrument sont aujourd’hui utilisées dans toutes sortes d’appareils audio, et on peut affirmer à juste titre que le synthétiseur incarne toute l’évolution de la musique moderne.

À l’occasion du 40e anniversaire des synthétiseurs Yamaha, qui ont toujours occupé une place prédominante dans le paysage musical, explorons cet héritage d'innovations en s'intéressant à des produits, des technologies et des évolutions étroitement liés à chaque période.

Dévoilé en 1975, le GX-1 possédait une polyphonie de 8 notes, et embarquait 35 générateurs de sons dévolus à la synthèse sonore. Cet instrument mythique était très apprécié d’utilisateurs tels que Stevie Wonder et Keith Emerson.

Les technologies et produits que l'on peut considérer comme des ancêtres des premiers instruments de musique électroniques sont apparus dans les années 20, mais aucun n’est aussi associé à la musique populaire que l’orgue électronique. Le premier Electone® ("Electone" est à la fois le nom de produit et une marque déposée désignant les orgues électroniques Yamaha) voit le jour en 1959 : le modèle D-1. Il existait déjà des instruments similaires à l’époque, mais leurs circuits électroniques étaient basés sur la technologie à lampes ; le D-1 était révolutionnaire, en ce sens que ses modules n’utilisaient que des transistors. Même si, en termes de synthèse sonore, l’Electone a ouvert la voie pour les synthétiseurs modernes, il lui manquait l’expressivité des instruments acoustiques, à un point tel que le Président de Yamaha, à l’époque, le qualifia simplement de "jouet musical". En effet, l’instrument émettait un son dès qu’on appuyait sur une touche, et l’interrompait brutalement dès qu’on relâchait la touche.

À l’époque, divers projets de recherche avaient établi que l’évolution du timbre du son au fil du temps constitue le facteur le plus important intervenant dans la reconnaissance de l’instrument de musique correspondant. Par exemple, sur un piano, le son produit lorsqu’on enfonce une touche contient beaucoup d’harmoniques complexes, générées par la frappe physique du marteau sur la corde. Tant que la touche reste enfoncée, les harmoniques disparaissent progressivement, et le son se met à ressembler à une onde sinusoïdale. Cette variation du timbre au fil du temps constitue le facteur le plus efficace pour reconnaître le son du piano. Yamaha s’est aperçu qu’il serait essentiel de développer des technologies capables de recréer ces évolutions timbrales afin de conférer aux instruments électroniques le naturel des instruments acoustiques. En fait, l’histoire du développement des synthétiseurs chez Yamaha commence par cette variation du son au fil du temps, afin de faire générer à l’Electone des sons plus intéressants.

Baptisé "Electone", notre D-1 a été commercialisé dès décembre 1959. C’était le premier orgue électronique basé sur une conception « tout transistors »..

Les circuits générateurs de sons de l’Electone de première génération étaient extrêmement simples. À chacune des touches du clavier était associé un oscillateur – qu’on appellerait plutôt aujourd’hui un "générateur de sons" – qui produisait le son de la hauteur correspondante dès qu’on appuyait sur une touche. Si le clavier comptait 40 touches, alors l’instrument contenait 40 oscillateurs, le couple touche/oscillateur fonctionnant de la même façon que le bouton d'une sonnette d’appartement. Toutefois, si l'on posait que les nouveaux circuits devraient être capables de gérer des évolutions du son, comme décrit ci avant, il fallait en prévoir un pour chacune des touches du clavier. Compte tenu des technologies disponibles à l’époque, l’instrument résultant aurait été excessivement cher et extrêmement encombrant.

La synthèse sonore dans l’Electone D-1

Assigneur de touches

Il était donc clair qu’une nouvelle technologie de contrôle était nécessaire, afin de pouvoir utiliser un nombre limité de circuits de synthèse sonore, d’une façon plus efficace. Si par exemple un instrument possédait 8 circuits de contrôle, il pouvait gérer une polyphonie allant jusqu’à 8 sons – soit 8 notes différentes simultanément. Mais si son clavier possédait 3 octaves, soit 36 notes, cette nouvelle technologie devait être capable de déterminer lequel des circuits de synthèse activer en réponse à l’enfoncement de telle ou telle touche. Notre solution a consisté à introduire un dispositif assurant une assignation efficace des circuits aux touches, tenant compte de l’ordre dans lequel elles ont été jouées, du nombre total de touches enfoncées, et d’autres facteurs encore. Ce type de dispositif portait le nom d’« assigneur de touches » (key assigner), et on peut le considérer, à juste titre, comme le prédécesseur de notre actuelle allocation dynamique de voies. Dans les années 70, alors que les générateurs de sons étaient encore basés sur la technologie analogique, ces assigneurs de touches utilisaient des circuits numériques. De fait, leur adoption constitua une étape importante dans l’introduction des technologies numériques à l’ère de la synthèse analogique.

La section générateur d’enveloppe du SY-1

Bien évidemment, le SY-1 ne possédait pas d’assigneur de touche, mais il était équipé d’un générateur d’enveloppe permettant de faire évoluer le son au fil du temps. Les générateurs d’enveloppe utilisés dans les synthétiseurs comprennent généralement 4 paramètres, identifiés par les lettres ADSR. Le "A" correspond à la durée d’Attaque – autrement dit, la durée s’écoulant entre l’enfoncement d’une touche et le moment où le son de la note correspondante atteint son niveau maximal. La valeur de Decay ("D") définit la durée que met le son à passer de ce maximum à son niveau de soutien ("Sustain") lorsque vous maintenez la touche enfoncée. Le niveau de soutien, indiqué par la lettre "S", correspond au plateau, le volume constant auquel la note reste tenue. Enfin, la durée de relâchement ("Release") – paramètre représenté par le "R" dans ADSR – détermine le temps que met le son à disparaître complètement une fois que vous avez relâché la touche.

Normalement, on utilise un contrôleur pour modifier chacun de ces paramètres, afin de régler finement l’évolution de l’enveloppe dynamique du son lorsque l’on joue, maintient enfoncée et relâche les touches. Toutefois, on s’aperçoit que le panneau de contrôle du SY-1 ne possède pas les potentiomètres rotatifs mis à disposition sur les synthétiseurs modulaires Moog, ou même sur un Minimoog, pour régler les paramètres ADSR des générateurs d’enveloppe d’amplitude et de filtre. En fait, deux curseurs repérés Attack et Sustain servent à définir l’enveloppe d’amplitude, tandis qu’une fonction appelée Attack Bend permet de modifier l’enveloppe de hauteur et de filtre d’une façon unique au début de la note.

Le SY-1 posséde un certain nombre de sons préprogrammés, recréant le son de différents instruments : flûte, guitare, piano, etc. qu’on appelait en agissant sur des leviers de sélection. Aujourd’hui, cette facilité de rappel de sons va de soi, mais lorsque Yamaha intégra cette fonctionnalité dans son premier synthétiseur analogique, il s’agissait là d’une innovation marquante.

Une autre fonctionnalité du SY-1 très avancée pour l’époque était le "Touch control", plus connue aujourd’hui sous le nom de sensibilité à la vélocité. Avant l’introduction du SY-1, les orgues électroniques étaient souvent équipés d’une pédale de volume ou d’expression, au moyen de laquelle le musicien pouvait moduler le volume du son, pour une meilleure expressivité de jeu. Cependant, Yamaha avait travaillé sur différents prototypes dans le but de moduler le son lui-même, en fonction de l’intensité de jeu sur les touches. Au final, nous avons perfectionné une technologie mesurant la force de jeu en détectant la rapidité d’enfoncement de la touche : c’est sur le SY-1 qu’elle fut utilisée pour la première fois.

GX-1

En 1975, un an après la commercialisation du SY-1, Yamaha présente le GX-1 comme un Electone de concert : toutefois, les premiers produits "non-Electone" héritant des technologies uniques du SY-1 furent les synthétiseurs "Combo" de la Série CS.

Une des particularités les plus notables des synthétiseurs CS était l’utilisation de circuits intégrés au niveau de leurs générateurs de sons et de leurs contrôleurs : ces modules utilisaient jusqu’alors des assemblages de transistors discrets. Cette intégration d’une technologie haut de gamme autorisait une réduction spectaculaire du poids de l’instrument, le rendant plus facilement portable. Si on compare le GX-1 et le CS-80 – même si ces deux instruments étaient assez différents en termes de conception et d’utilisation – le GX-1 pesait plus de 300 kg et coûtait 7 millions de yens (soit environ 120 000 € actuels), alors que le CS-80 ne pesait que 82 kg et ne coûtait que 1,28 million de yens (soit environ 21 000 € actuels), ce qui en facilitait l'accès aux musiciens professionnels.

Manuel de maintenance du CS-60

Les synthétiseurs Yamaha de cette époque possédaient deux fonctionnalités très spécifiques. La première était la possibilité de mémoriser des sons programmés. Aujourd’hui, rien n'est plus banal que d’enregistrer nos sons personnels dans la mémoire d’un instrument, tout comme nous sauvons un fichier sur notre PC. Toutefois, au début des années 70, ni la RAM ni la ROM n’existaient, il fallait donc adopter une approche extrêmement analogique pour stocker des sons. L’illustration ci-contre reproduit en partie une page tirée du manuel de maintenance du CS-60 – document de référence auquel se référaient les techniciens lorsqu’ils devaient réparer l’instrument. Cette section, intitulée (Tone Preset 1) Circuit, mentionne des noms d’instruments, des valeurs de résistances, et reproduit des schémas de circuits. En fait, les contrôleurs du synthétiseur étaient reliés à des résistances variables – autrement dit, des composants déterminant des tensions et des intensités. Comme illustré, à chaque position de contrôleur correspond une valeur de résistance spécifique : il suffit alors de construire des circuits possédant des résistances dont les valeurs correspondent aux valeurs de réglages demandées. La combinaison de toutes ces valeurs donne un certain son, et ces circuits électroniques, logés sur des cartes s’appelaient à l’époque des "tone boards" (cartouches de sons).

Dans un générateur d’enveloppe ADSR, la valeur correspondant au tout début de la phase d’attaque est la valeur de base, zéro. Si on applique l’enveloppe ainsi générée à un filtre, le timbre du début du son est donc déterminé par la valeur en cours de la fréquence de coupure du filtre ; mais le timbre du son au maximum de la phase d’attaque et celui du son tenu sont définis par cette valeur de fréquence de coupure combinée à la tension générée par le générateur d’enveloppe plus la valeur correspondant au niveau de Sustain. Du coup, ces timbres résultent de la sommation de plusieurs réglages différents : par conséquent, agir finement sur l’évolution temporelle du timbre du son peut devenir assez compliqué. À l’inverse, quand on applique une enveloppe gérée par des paramètres Initial Level et Attack Level, la fréquence de coupure du filtre détermine le timbre produit pendant que la note est maintenue, les valeurs entrées via les contrôleurs IL et AL s’appliquant indépendamment en début et en fin de phase d’attaque. Cette approche permet de bénéficier d’un degré de liberté plus élevé, surtout s’il s’agit de recréer des sons naturels. Exclusivité Yamaha, le générateur d’enveloppe de type IL-AL prouve l’intérêt de nos développeurs pour la création de sons de haute qualité.

Générateur d’enveloppe de type IL-AL (sur un CS-10)

Wheel-type pitch bend and modulation controllers (CS-15D)

Le CS-80 était également équipé d’une barre de portamento, le contrôleur à ruban, qui permettait d’agir progressivement sur la hauteur du son, et d’une fonction Aftertouch basée sur la détection de la pression appliquée à une touche déjà enfoncée, afin de modifier le son. Ces fonctionnalités sont encore aujourd’hui extrêmement répandues sur les synthétiseurs modernes : l’équipe de développement des synthétiseurs Yamaha les avait conçues et implémentées voici déjà 40 ans, ce qui prouve leur excellence technique.

Dans la seconde moitié des années 70, nous avons étendu la série CS avec des synthétiseurs monophoniques à un tarif plus abordable : les musiciens amateurs pouvant s’offrir ces instruments, cela contribua grandement à leur popularité. Grâce, en partie, à des avancées rapides dans l’intégration des circuits électroniques et aux baisses de prix en résultant, le CS-5, mis sur le marché en 1978, ne pesait que 7 kg et coûtait à peine 62 000 yens (soit environ 800 € actuels).

Nombre de technologies et fonctions présentes sur les synthétiseurs Yamaha actuels ont été utilisées pour la première fois lors du développement d’instruments compacts et abordables comme ces « petits » CS. Par exemple, les molettes de pitch bend et de modulation du CS-15D ont été implémentées sur tous nos instruments, jusqu’aux derniers modèles MOTIF XF. En 1979, nous avons présenté le modèle CS-20M, qui passait à une technologie numérique pour le stockage des sons. Le CS-70M, apparu en 1981, ressemblait beaucoup aux instruments modernes en termes de fonctionnalités. Il offrait en particulier une fonction d’accordage automatique de ses oscillateurs, qui résolvait le problème récurrent d’accord rencontré sur tous les synthétiseurs analogiques. Il possédait aussi un séquenceur intégré, réalisé en utilisant un microprocesseur dédié.

En 1982, le CS01 est vraiment un modèle charnière: il peut fonctionner sur piles, il est équipé d’un mini-clavier, d’un haut-parleur intégré et de points d’accroche pour une sangle. Il ouvre ainsi de nouveaux usages en termes de synthèse sonore et d’utilisation pratique.

Commercialisé à partir de 1982, le CS01 possédait un corps compact (48,9 x 3,6 x 16 cm) et ne pesait que 1,5 kg, ce qui permettait d’y fixer une sangle et de le porter sur l’épaule. Alimenté sur piles, équipé de molettes de pitch bend et de modulation implantées sur le haut de sa face avant, ce synthétiseur permettait aux claviéristes de se déplacer librement sur scène, à la manière des guitaristes. Le CS01 offrait également des possibilités de contrôle par le souffle, et il était livré en finition grise (au Japon, on pouvait l’acheter en blanc, en noir ou en marron). Chick Corea fut l’un des premiers artistes à jouer un CS01 sur scène.

Depuis ses débuts en 1974, le développement des synthétiseurs chez Yamaha a exploré plusieurs voies en parallèle, débouchant sur bon nombre d’avancées dans les technologies de génération sonore. Déjà dans les années 70, les ingénieurs exploraient la synthèse FM, qui allait devenir très populaire dans les années 80, ou la technologie hybride Pulse Analog Synthesis System (PASS), qui alliait des technologies numériques et analogiques, et fut adoptée dans les générateurs de sons d’Electone dès 1977. Les enregistrements des sons produits par ces prototypes montrent, en particulier, que l’approche de synthèse analogique utilisée sur le SY-1 avait été raffinée et portée à un niveau commercialement viable. Sous cet aspect, il est remarquable de constater la rapidité avec laquelle les développeurs Yamaha de l’époque avaient identifié les nouvelles technologies les plus prometteuses et les avaient mises en œuvre.

Même après la commercialisation du D-1, le premier Electone, il restait de nombreux problèmes à régler au niveau de la qualité sonore. L’un des problèmes les plus délicats était de trouver comment rendre ces nouveaux instruments aussi expressifs que leurs homologues acoustiques. Comme nous l’avons déjà expliqué, l’évolution du timbre et du volume sonore au fil du temps a été identifiée comme un facteur particulièrement critique, ce qui a initié de longues recherches et d’incessants développements afin de trouver des sons toujours meilleurs sous cet aspect. Sans doute un symbole de la croissance élevée de l’économie japonaise de l’époque, on dit que le président de Yamaha avait alors ordonné à ses équipes : "dépensez autant que vous voudrez, mais donnez-moi le meilleur au monde." Avec une telle passion, une telle dévotion, le développement des synthétiseurs Yamaha au fil des années 70 a fait mieux que donner naissance à une incroyable série de technologies originales : il a sans aucun doute posé les bases de l’essor du synthétiseur, devenu un instrument de musique populaire.