Yamaha U1 - Gros doute et questions

[Paulo164]

Bonjour,

Dans la phase production de sons basiques, l'échantillonné est meilleur que le modélisé car un son ne répond pas d'une fonction mathématique simple.

Le fait est que, pour ce qui est du timbre de piano, les éditeurs s'en tiennent justement à de l'échantillonnage, c'est-à-dire reproduire intelligemment des sons enregistrés, parce qu'ils n'ont pas été capables de créer ce timbre ex nihilo. Il est alors "facile" d'être meilleur sur le plan du timbre lorsqu'on ne fait que (pas tout à fait, j'en conviens) reproduire un son enregistré.

Pour Modartt (l'éditeur de Pianoteq), contrairement à ce que vous dîtes, un son répond à une fonction mathématique qu'il convient de résoudre.
Modartt a donc emprunté la voie "complexe" et a réussi là où d'autres ont échoué : produire à partir de zéro un son aussi convainquant qu'un enregistrement. Pour cela, ils se sont appuyés sur des travaux, dont notamment le plus abouti à ce jour et que je vous invite à compulser, la thèse de Juliette Chabassier qui s'attache à caractériser d'un point de vue physique toute la chaîne de production du timbre du piano :

https://pastel.archives-ouvertes.fr/pas ... /These.pdf

Un post sur Pianomajeur en parle d'ailleurs spécifiquement ici : viewtopic.php?t=11273

Le fait est que Pianoteq est ainsi parvenu à recréer le timbre du piano de façon suffisamment convaincante pour que des marques prestigieuses comme Steinway, Blüthner, Steingraeber, ... acceptent d'approuver officiellement le modèle (au sens mathématique = sonore) vendu avec Pianoteq.
Ca n'est pas rien.

NB : attention, je précise que Pianoteq génére un son de piano par des calculs qui pour autant ne suivent pas les équations proposées dans la thèse => Il faut en effet 24h à 300 processeurs pour générer 1 seconde de son du piano !!
Pianoteq utilise à la place des techniques (inconnues dans le détail bien évidemment), telles que les guides d'ondes, qui permettent de générer un son en temps réel.

Dans ce lien, tu présentes l'echantillonné comme une simple reproduction de l'enregistrement, ce qui n'est pas le cas.

Non non, pas du tout. Il y a bien sûr beaucoup de scripting permettant de "lier" les niveaux de vélocités consécutifs entre eux, c'est certain. Mon propos était juste de simplifier à l'extrême pour comprendre l'écart entre les 2 approches.

Je ne saisis pas bien pourquoi tu vois davantage de creativité dans le piano virtuel. Est ce que tu peux donner un exemple précis qui serait faisable dans un piano virtuel/modélisé et pas dans le sampler d'un piano echantillonné ?

Bien sûr

• Comme vous le dîtes, l'échantillonné est obligé d'enregistrer un maximum de configurations possibles (niveaux de vélocités, avec/sans pédale forte/una corda, etc.) pour ensuite les assembler au mieux

• Etant bien sûr impossible d'enregistrer toutes les combinaisons possibles, il en résulte un modèle discontinu, à rapiécer

• Pianoteq n'étant plus contingent de ce genre de préoccupation, il peut générer une infinité de vélocités (les 128 du standard MIDI mais également plus si besoin), dans tous les cas de figure (avec, sans pédale forte / una corda)

• Surtout, Pianoteq peut simuler l'interaction entre les cordes : lorsque vous jouez un Do et, en même temps, un Sol, le Sol fait vibrer le Do et inversement, le son est alors différent, plus riche, que si vous superposez simplement un échantillon de Do avec un échantillon de Sol

• Je m'arrête là pour les exemples mais, d'une façon générale, Pianoteq peut simuler un nombre immense d'interactions dans son modèle, chose impossible avec des échantillons

Il résulte de tout cela que, du point de vue de la personne qui joue, la sensation de jouer sur un instrument "vivant", c'est-à-dire qui répond parfaitement aux intentions, est très présente.

J'espère que ces explications vous ont éclairé sur mon point de vue

Bien à vous.

[Doodie L'alpaga]

On s'éloigne un peu du sujet d'origine
Entre le son modélisé et le son échantillonné, je pense que la différence à l'oreille est avant tout une question de goût et de feeling du pianiste.

Au niveau du modèle mathématique, comme tu l'as dit pianoteq utilise un modèle simplifié. En fait je pense que c'est une fonction mathématique avec un certain nombre de paramètres d'ajustement et qu'ils optimisent ces paramètres pour coller à l'enregistrement de certains pianos. Ils obtiennent un jeu de paramètres pour chaque piano calibré. Le plus dur étant de trouver la forme de la fonction qui colle bien à tous les pianos (C'est ça qu'on appelle un modèle). C'est pas mal simplifié mais l'idée est là. Les principaux soucis d'un modèle, c'est d'abord de trouver la fonction mathématique qui va bien, c'est extrêmement difficile ! Ensuite, c'est que ce modèle a un domaine de validité. Je n'ai pas essayé celui de pianoteq, mais je parierai bien qu'il s'éloigne du vrai son d'un piano dans les harmoniques élevées, parce qu'un modèle ne peut pas être bon partout. D'ailleurs, bien souvent, plus un modèle est bon dans son domaine de validité, plus il est faux en dehors !

En revanche, je pense que tu sous-estimes ce qu'on peut faire avec de l'échantillonnage
Les domaines où un modèle continu fait mieux qu'un traitement numérique (numérique au sens discontinu, échantillonné) sont très rares, et c'est bien pour une bonne raison ! Par exemple, il était déjà connu en 1930 (bien avant l'apparition des ordinateurs, de l'électronique ou du numérique) qu'on pouvait échantillonner un signal continu sans perdre la moindre information contenue dans ce signal. Entre autres, il y a des moyens beaucoup plus avancés pour recréer deux notes jouées en même temps que simplement additionner les échantillons D'ailleurs, il ne reste plus que la façon d'enregistrer les sons qui tienne vraiment de l'échantillonnage. Je suppose que la reconstruction et la restitution des sons ressemblent plus à des méthodes de traitement de signal et de théorie de l'information que à des simples échantillons restitués
Après, certaines choses sont laissées de côté, comme tu l'as dit, les interactions trop complexes au sein du piano.

Disons que chaque méthode a ses avantages et ses défauts, mais je ne pense pas que la modélisation soit fortement au dessus de l'échantillonnage. C'est avant tout une question de goût !

[Paulo164]

Effectivement, on s'éloigne beaucoup. Mais bon, c'est intéressant...

J'ai bien compris votre 1er paragraphe, moins le 2ème, désolé :

• Quand je parle de modèle "continu", je ne veux pas dire "analogique". Je veux dire que, contrairement au système d'échantillons où l'on enregistre aux alentours de 10 niveaux de vélocité, avec la modélisation type Pianoteq, on sait produire continûment l'ensemble des vélocités de 0 à 100%, arrondi ensuite à l'entier le plus proche pour coller au standard MIDI sur 128 niveaux.
  Que ce soit de l'échantillonnage où de la modélisation physique, on reste toujours dans le domaine discret (ex: 44100 valeurs traitées par seconde)

• Je ne pense pas sous-estimer la technique d'échantillonnage mais, simplement, j'en vois les limites à terme. J'ai moi-même quelques appli de piano échantillonnés que j'apprécie beaucoup

Une dernière précision : Le son du piano est à la fois extrêmement riche et, paradoxalement, très limité en fréquences puisque n'allant pas au-delà des 11 kHz.
Pour des logiciels à modélisation physique tels que Pianoteq, la grande difficulté réside dans la création des notes graves qui nécessitent le calcul d'un grand nombre de partiels (environ 300 pour les extrêmes graves) contre ~4-5 pour les extrêmes aigus. Il faut donc redoubler d'ingéniosité pour simplifier le modèle tout en conservant la qualité.
Pour un piano échantillonné, graves ou aigus, cela ne fait aucune différence. La complexité est constante sur tout le registre, ce qui en fait une qualité car plus simple à maîtriser.

Cordialement.

[floyer]

Sur Ivory, il y a un algorithme pour interpoler les échantillons et obtenir toutes les nuances avec un timbre distinct, mais je crois que c’est le seul (en échantillonné).

Avec EWQL, le Bechstein est suffisamment raté pour que le changement d’échantillon soit évident lorsque l’on monte dans les nuances, mais c’est le seul qui fait ça. Pour les autres à ma disposition, je ne trouve pas de tel saut à l’oreille. Ainsi, je suis peu sensible à l’argument « en modélisation, on a autant de timbres que de nuances ». C’est vrai, mais cela ne fait pas une importante supériorité de mon point de vue.

Si besoin, le VSL Vienna Imperial est échantillonné sur 100 niveaux...

Sinon, au sujet de Pianoteq, on peut supposer qu’il se base sur le brevet de Modartt qui décrit un modèle additif (on calcul les partiels... et ensuite le son est simplement une somme de partiels avec une décroissance propre à chaque partiel).

[Paulo164]

Intéressant ! Merci beaucoup pour ces précisions.

[leLama]

Je n'arrive pas a comprendre comment on peut esperer qu'un modele numerique surpasse un echantillonnage. Peut etre que tu pourras m'expliquer Paulo. En effet, on va ajuster des parametres lors de la construction du modele. Et pour évaluer ces parametres, voir comment les choisir pour avoir le meilleur son possible, on va .... comparer à un erregistrement numerique ! Au plus on s'approchera de l'enregistrement, au plus on sera content. Mais du coup, ca fait de l'enregistrement une limite de qualité indepassable, non ?

Sinon, j'ai regardé la these en diagonale Paulo. Je suis intéressé par le plan th'eorique, mais ca ne m'a pas l'air tres realiste ni predictif. Par exemple pour le modele de cordes, rien sur leur age, rien sur le defaut de cylindricité, sur l'etat de surface, sur l'inhomogénéité mecanique le long de la corde, sur les differentes zones de piquage du marteau, sur le tour de main du fileur qui influe sur l'inharmonicité .... D'une certaine maniere,. un bouquin pour les accordeurs ne parle que des choses "pas pures" qui jouent sur le timbre. Dans la these, on prend le point de vue contraire. On pose des hypotheses de pureté ( corde parfaitement cylindrique, homogene, ... ) pour pouvoir faire tourner un modele. Malgré ces simplifications extremes, le temps de calcul du modele est impraticable comme tu nous l'as dit... Je pense qu'ils font autre chose dans pianoteq (ondelettes ?).

[Doodie L'alpaga]

Comme l'a dit Paulo, le modèle est calibré avec un échantillonnage, puis utilise son modèle mathématique pour combler les "zones" que l'échantillonnage ne couvre pas totalement. Là où l'échantillonnage ne couvre que des points précis (par exemple, des notes uniques), le modèle peut couvrir tous les besoins d'un seul coup. Donc oui, le modèle sera certainement moins bon que l'échantillonnage sur les notes échantillonnées, mais pourra potentiellement être meilleur entre les échantillons. (J'ai bien dit potentiellement, en pratique je ne sais pas ce que ça donne)

[Paulo164]

Bonjour,

Merci Doodie, c'est un peu cela.
L'échantillonnage prend une photo figée à un instant t, la modélisation tente de reconstruire.

Pour que les choses soient plus simples, prenons l'exemple des effets spéciaux au cinéma :

1/ Jusqu'à la fin des années 80, tous les effets spéciaux étaient réalisés avec de vrais matériaux, des montages mécaniques robotisés, etc. C'était à la fois très réaliste, très saisissant (quand parfaitement exécuté) mais on était tout de même limité à des choses raisonnables en complexité. Tout reposait alors sur l'ingéniosité de l'ingénieur "effets spéciaux" qui se creusait la tête pour rechercher un effet maximal avec un moyen minimal. Aujourd'hui encore, je frémis quand je visionne des films bien réalisés comme "The Thing" ou "Alien" (même si on sent que c'est un peu daté). Pourtant, tout n'est que carton-pâte et latex.

2/ Au début des années 90, on a introduit l'animation 3D : on pouvait alors tout réaliser, sans plus se préoccuper de la faisabilité. La créativité remplace l'ingéniosité. Cependant, on se souvient que les premiers films réalisés ainsi (sauf rares exceptions comme "Terminator 2" ou d'autres) sont aujourd'hui risibles car pas convaincants du tout : les textures sont grossières, le modèle 3D pauvre et le rendu des effets (reflets, ombres, etc.) à ses balbutiements. Par analogie avec le sujet qui nous concerne, on prend en photo des textures (=échantillons) qu'on plaque sur des polygones. Cela correspondrait un peu au calibrage des paramètres du modèle Pianoteq pour se raccorder à la réalité.

3/ Aujourd'hui, dans les grosses productions Hollywoodiennes, on atteint un niveau de réalisme assez époustouflant et on n'imagine même plus revenir aux techniques des années pré-90.

Pour résumer :

• En 1/ on filme des matériaux réels mais très figés dans leur emploi (utilisation unique, configuration unique et on ne filme que d'un point de vue car sinon on voit l'envers du décors)

• En 2/ on modélise en trouvant des points d'accroche avec la réalité (textures) mais ça reste grossier

• En 3/ on modélise avec un niveau de perfection dans le rendu qui se confond "presque" (tout le débat est ici) avec la réalité.

Oui, filmer un objet réel, donnera toujours plus un rendu réel qu'un rendu de 3D modelisé. Mais la marge de manœuvre avec l'objet réel est extrêmement restreinte par rapport à un modèle 3D qui, une fois qu'il est réalisé, peut être animé dans tous les sens et offre une flexibilité maximale.

Lorsque le modélisé rejoint (ou rejoindra ?) le même niveau de réalisme que l'échantillonné, il n'y aura alors plus de raison de restituer des sons pré-enregistrés.

Tout cela n'est qu'une analogie, bien évidemment, en vue de clarifier mon point de vue sur le débat "modélisé vs. échantillonné".

Pour revenir sur un exemple propre à Pianoteq : lorsque vous jouez 2 fois la même note en maintenant la pédale forte enfoncée, Pianoteq est censé tenir compte du mouvement et de la position de la corde en train de vibrer au moment de la seconde frappe. Le son se veut donc différent à chaque fois que vous enfoncez une nouvelle fois la touche et vous pourriez même dépasser ainsi le niveau sonore qui serait atteint avec une frappe unique. Cela illustre la flexibilité offerte par un instrument modélisé.
Avec de l'échantillonné, sauf artifice plus ou moins réussi, cela n'est pas possible. C'est toute la différence entre un son "vivant" ou "figé". Bien sûr, je le répète, il existe d'excellents logiciels de piano échantillonné. C'est juste qu'avec l'échantillonné, les limites pour l'avenir sont posées.

Pour ce qui est de la remarque de leLama au sujet de la thèse pas "tres realiste ni predictif", ça me semble un peu réducteur : on ne peut pas prendre en compte des variabilités naturelles de caractéristiques géométriques ou mécaniques, par essence quasi aléatoires, sans avoir au préalable pris en compte dans la modélisation théorique les paramètres déterministes et déterminés de la structure du piano. Même si je comprends la remarque, il faut bien en passer par là pour dégrossir le travail. Je pense que le but de la thèse n'est pas de prendre le point de vue contraire des bouquins d'accordeurs car les 2 approches n'ont simplement rien à voir. Les accordeurs travaillent sur un piano déjà construit avec ses propres défauts et imperfections, postulat de départ du travail de l'accordeur. En outre, s'il s'avère que Pianoteq se sert d'un vrai son de piano pour calibrer les paramètres de son modèle, alors on peut imaginer qu'il intègre en partie la résultante des imperfections du piano utilisé.

Cordialement.

[leLama]

Comme l'a dit Paulo, le modèle est calibré avec un échantillonnage, puis utilise son modèle mathématique pour combler les "zones" que l'échantillonnage ne couvre pas totalement. [...]onc oui, le modèle sera certainement moins bon que l'échantillonnage sur les notes échantillonnées, mais pourra potentiellement être meilleur entre les échantillons. (J'ai bien dit potentiellement, en pratique je ne sais pas ce que ça donne)

Merci de ta reponse Doodel, je crois qu'on voit le schoses de la meme facon.

Garbage in, garbage out, j'ai pour ma part du mal a croire qu'on puisse avoir de meilleurs resultats qualitatifs en interpolant des donnees approximant l'echantillon qu'en interposlant directement l'echantillon. ... Difficile de verifier. On ne sait pas grand chose du modele de pianoteq qui est tres avare en infos techniques....

Pourquoi les zones hors de l'echantillonage seraient elles mieux controlees par le modele ? A priorir, on n'est pas dans le cadre d'un modele de sciences dures predictif (tres instable, le mondre grain de poussiere peut faire mechamment zoinguer une corde .) IComment etendre le modele en dehors des zones ou il a ete' calibre'. ? Si l'interpolation se fait au moyen de mixages et de filtres standards en theorie du signal, ca peut se faire au niveau des echantillonnages et je ne comprends pas bien ce qu'apporterait le modele du pont de vue qualitatif. ( En termes de temps de calcul, ca peut etre pertinent, mais qualtiatiivement, je ne vois pas). Si ce n'est pas des mixages et des filtres, c'est quoi ?

[floyer]

Avare en info technique, Modartt ? Ils ont publié un brevet : https://patents.google.com/patent/US7915515B2/en bonne lecture...

La page https://www.pianoteq.com/modartt indique qu’il s’agit bien du brevet derrière Pianoteq.

[leLama]

Avare en info technique, Modartt ? Ils ont publié un brevet : https://patents.google.com/patent/US7915515B2/en bonne lecture...

La page https://www.pianoteq.com/modartt indique qu’il s’agit bien du brevet derrière Pianoteq.

Hmm, bizarre, j'avais lu le brevet mais il y avait moins de choses, ça devait etre une version raccourcie Du coup, j'ai relu suite à ton indication.

J'ai trouvé la lecture interessante parce qu'on comprend bien le positionnement de pianoteq. Leur logiciiel permet à l'utilisateur de changer des parametres physiques ( unissons plus ou moins bon, taille de la table d'harmonie...) et de faire varier le timbre, de rouler sur des machines avec tres peu de mémoire, mais ne vise pas un rendu le plus réaliste possible.

Le modele présenté semble tres rustique : pour emettre une note ils considerent des partiels avec un amortissement explonentiel constant, alors que le modele realiste utilise des fréquences continues autour des partiels plutot que des frequences discretes et des amortissements plus fins. Ensuite, l'idée brevetée constiste a dire que lorsque l'utilisateur va changer les parametres comme la tension des cordes ou des unissons, on va changer les amplitudes des partiels par interpolation ou par une modelisation ad hoc

[floyer]

Simplifier le modèle en ne considèrant que des partiels ne me semble pas déraisonnable : tel que construit, un piano n’entretient que des fréquences discrètes (fréquences propres des cordes), et une part percussive échantillonnée est bien intégrée (terme b(p,t)) pour ce qui ne peut être si simplifié.

La décroissance exponentielle correspond bien à un amortissement classique d’un système mécanique linéaire. Cela ne me choque pas.

Sur un piano, la décroissance est en deux étapes (son immédiat + son rémanent), mais c’est dû à des cordes qui vibrent à des fréquences légèrement différentes : en phase, le signal est efficacement transmis à la table d’harmonie et le son décroit vite. En opposition de phase, c’est moins efficace et le son décroit moins vite. Mais cela n’est pas incompatible avec le modèle de Pianoteq. Il suffit de modéliser plusieurs cordes par notes.

[phil67]

Heuuu...
qu est ce qui est important et qui a raison?....
Perso, ce sont mes ( vos) oreilles.

Quand je joue sur mon Kauai, les sons internes sont...morts, synthétiques.
Dès que je branche pianoteq, ça vit, je retrouve le sourire...
En attendant un “ vrai”...

[floyer]

En fait, je préfère souvent les pianos échantillonnés à Pianoteq... mais je parle de pianos qui font 5Go mini, sensiblement plus que les 256Mo que l’on trouvera typiquement dans un piano numérique.

Je ne connais pas Kauai... est-ce lié à Kawai ? Les NS10 et CA67 de ton profil sont aussi des références Kawai. (Et le NS10 est un vrai )

[leLama]

Simplifier le modèle en ne considèrant que des partiels ne me semble pas déraisonnable : tel que construit, un piano n’entretient que des fréquences discrètes (fréquences propres des cordes), et une part percussive échantillonnée est bien intégrée (terme b(p,t)) pour ce qui ne peut être si simplifié.

Voila le spectre qu'on obtient avec audacity quand on demande le specre d'une note jouee:

C'est tres different d'une reunion de frequences pures.

Je suis d'accord avec toi que ce n'est pas "choquant" de simpliifier, idem pour la decroissance exponentielle, compte tenu de leur but de fournir un logiciel a parametres. Mais il faut juste admettre que pianoteq est obligé de faire des approximations/simplifications pour construire son modele parametrique tandis qu'un enregistrement direct n'adopte pas ces hypotheses simplificatrices. De mon point de vue, c'est coherent avec le fait que les bons echantillonnages sont meilleurs. Il y avait une video avec plein de comparaisons en ligne pour que les pmistes interessés se fassent un avis par eux memes sur la qualité sonore, mais je ne retrouve pas le lien.

[floyer]

Je note que le spectre est affiché différemment selon la taille de la fenêtre (Le paramètre Taille proposé par Audacity).

Les pics s’affinent avec des tailles élevées... et l’idéal est une fenêtre de taille infinie (pas tout à fait, le spectre tiendrait compte du timbre de l’instrument - les fréquences que tu veux isoler - mais aussi de l’enveloppe de la note caractérisée par une attaque franche).

À 2048 échantillons, tu as un spectre précis à 44100/2048= 21Hz, et une fréquence pure peut baver autour à plus de 21Hz (à cause du fenêtrage).

Tu devrais générer une fréquence pure (Générer/tonalité), puis en tracer le spectre. Tu seras surpris de la forme de ton « pic » de fréquence. Il n’est pas si éloigné des formes que tu as présentées.


Il y a une vidéo qui reprend pas mal de pianos virtuels mais qui commence à dater (Pianoteq a progressé depuis).

[leLama]

Tu devrais générer une fréquence pure (Générer/tonalité), puis en tracer le spectre. Tu seras surpris de la forme de ton « pic » de fréquence. Il n’est pas si éloigné des formes que tu as présentées.

Oui, j'ai été surpris

[floyer]

Pour en savoir plus sur l’impact du fenêtrage sur l’analyse de Fourier, lire https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Fenêtrage

[PianoXa]

Bonjour tout le monde,

Je me permet d'intervenir sur ce fil pour en revenir au sujet d'origine (même la discussion et le débat reste fort intéressant et instructif).
Je vous donne quelques nouvelles comme promis !
Le technicien de mon vendeur est donc venu ce samedi, il a réinitialisé et re-réglé le système silencieux --> c'est mieux. Ça n'est pas "parfait", mais je crois qu'avec un système silencieux monté après coup, ça ne sera jamais "parfait". En tout cas c'est pas mal et c'est suffisant pour travailler le soir.

Il ensuite démonté le clavier et poncé quelques touches qui grinçaient un peu. Il a terminé par un accordage rapide (même si ca n'était pas prévu) car les cordes étant quasi neuves, ça avait pas mal bougé. Il m'a conseillé de le refaire cet hiver, le temps que ça se stabilise. En attendant, ca permet de jouer dans de bonnes conditions avec un piano qui me plait bien, et je crois que c'est bien là l'essentiel !

Bref plutôt satisfait du service et de la réaction de mon vendeur et pas mal rassuré sur ce piano.

Sur les bons conseils de Paulo, j'ai également installé Ravenscroft 275 sur mon Ipad connecté au piano : C'est top, le rendu est propre et passe bien dans le casque, les réglages sont relativement aisés et pas trop nombreux. Bref c'est une solution facile à utilisé et rapide à mettre en oeuvre pour travailler les morceaux sans déranger l'entourage.

Merci à tous pour votre support, je vous laisse le fil pour continuer à débattre sur échantillon/modélisation

Xavier