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Comment bien aborder les EQ (6): Filtre Bell et EQ paramétrique

En 1972, George Massenburg fit grand bruit lorsqu’il présenta à la convention AES (Audio Engineering Society) ce qui allait devenir le contrôle standard dans tous les EQ à venir et qu’il baptisa du terme “paramétrique”.

Vers une modification localisée du spectre

On a vu jusque là avec les filtres “Pass” et “Shelf” qu’il est possible de modifier le spectre de manière étendue, soit dans les fréquences basses, soit dans les fréquences hautes. C’est-à-dire qu’à partir d’une fréquence dite de coupure, les extrémités du spectre peuvent être altérées, soit par atténuation progressive plus ou moins drastique avec le filtre Pass, soit en augmentant ou diminuant le gain de manière fixe avec le filtre Shelf.
Mais qu’en est-il de l’action sur une gamme de fréquence au milieu du spectre? Il est toujours possible de combiner filtre Low Pass et High Pass pour créer un band-pass ou un band-reject (filtre notch). Ce sont des formes primitives de filtres paramétriques.

Mais si je veux modifier le spectre autour d’une seule fréquence? Agir de manière localisée sans forcément modifier tout le reste du spectre jusqu’à ses extrémités?

C’est là qu’intervient le filtre en cloche, ou plus communément appelé “Bell” en anglais de par sa forme caractéristique.

Les 3 paramètres de contrôle du Bell

La forme en cloche du filtre Bell est immédiatement reconnaissable. C’est le type d’EQ le plus communément utilisé, permettant le contrôle indépendant des trois variables:

– La fréquence centrale

– Le gain (en cut ou en boost)

– La largeur de bande (Q)

En effet, en plus de pouvoir choisir une fréquence, non plus “de coupure” mais “centrale” et d’en modifier le gain autour de celle-ci (en cut ou en boost), un troisième paramètre entre en jeu: la largeur de bande, aussi exprimée par le facteur de qualité Q.

Sur l’exemple ci-dessus avec le Pro-Q de Fabfilter, la fréquence centrale est positionnée à 2 kHz, avec un boost de 9 dB (à gauche) et un cut de 9 dB (à droite). Enfin la valeur de Q est de 1.5, ce qui est considéré comme relativement large et un bon point de départ en général. Tu peux constater l’étendue des fréquences autour de la fréquence centrale qui sont affectées.

Termes usuels

Filtre en cloche

EQ paramétrique si on a un total contrôle sur la fréquence, le gain et la largeur de bande Q

EQ semi-paramétrique si on a le contrôle sur la fréquence et le gain, mais la valeur de Q est fixée

Q ou facteur de qualité Q est la largeur de bande

Bell filter

Parametric

Semi-parametric or Sweep EQ

Bandwidth Q

L'EQ paramétrique et le facteur Q

La largeur de bande est mesurée par l’écart entre les fréquences de la cloche situées 3 dB en-dessous de la fréquence centrale (voir le schéma).

Cette largeur de bande doit être exprimée en octave et non pas en Hertz car, comme évoqué dans cet article, un même écart en fréquence dans les basses n’a pas du tout le même effet que dans les aigues. Par exemple, une largeur de 600 Hz entre 200 et 800 Hz (ce qui représente 2 octaves) n’est pas comparable à une largeur de 600 Hz entre 10000 et 10600 Hz (ce qui représente seulement un demi-ton).

C’est pourquoi il est bien plus pratique d’exprimer cette largeur de bande par le facteur de qualité Q.

Ce dernier se calcule par l’expression mathématique F0/(FH – FL). Ainsi, une grande valeur de Q veut dire une forme resserrée alors qu’une plus faible valeur donne une forme en cloche plus élargie (attention, cela peut être contre-intuitif quand on est pas habitué).

Les valeurs de Q varient donc entre 0.1 (très large) et 16 (très étroit), voire encore plus suivant les plugins. Tu peux voir sur l’image principale de l’article trois valeurs différentes de Q sur trois filtres Bell.

Les différentes formes de Bell

La forme du bell est responsable en grande partie des caractéristiques du filtre et ce n’est pas surprenant que beaucoup de variantes existent. Un aspect important est si oui ou non il y a une dépendance entre le gain et le Q. Un filtre que l’on qualifie de Q proportionnel voit son bell qui rétrécit au fur et à mesure que le gain augmente.

Une autre conception, dite à Q constant, a sa largeur de bande presque toujours constante quelque soit le gain. Cela produit un effet plus doux et des résultats plus musicaux.

Q Constant
Q proportionnel

Utilisations courantes

Quand tu débutes en mixage, l’EQ paramétrique est le moins évident à utiliser. C’est difficile de savoir où le positionner exactement et avec quelle largeur de bande. Il est clair que ce type de filtre est à utiliser avec beaucoup de précautions car on peut vite déséquilibrer la tonalité générale avec un gain trop élevé ou une trop grande largeur.

Une erreur de débutant est d’ailleurs d’y aller trop fort sur le paramètre du gain. il vaut mieux commencer avec des bells plutôt larges (Q = 1 à 2) et un gain modéré pour ne pas déformer le contenu spectral.

Avec une valeur de Q faible (< 1.5)

Un filtre Bell relativement large peut s’apparenter à un shelf mais avec une action plus localisée. On l’utilisera pour modifier ou affiner la tonalité générale du son.

Avec une valeur de Q élevée (> 6)

Une des utilisations les plus courantes est d’éliminer des résonances qui parasitent le son. Car souvent un instrument a une ou deux fréquences particulières trop envahissante.

C’est le cas en particulier pour des percussions. A l’aide d’un Bell resserré autour de la fréquence indésirable, on peut l’éliminer en diminuant le gain d’un certain montant en dB.

Récapitulatif sur les différents filtres

A ce stade, il est utile de récapituler les filtres que l’on a vu jusque là et que l’on retrouve sur tous les EQ disponibles sur le marché. Voici en exemple l’EQ de Protools:

Filtre Pass

Un filtre Pass atténue de manière continue (jusqu’au silence) toutes les fréquences d’un côté de la fréquence de coupure (cut-off). Suivant l’appareil ou le plugin d’EQ, on aura un contrôle sur la valeur de cut-off et parfois aussi sur la valeur de la pente à appliquer.

Sur l’EQ de Protools un high pass (HPF) et un low pass (LPF) sont disponibles avec contrôle du cut-off ainsi que de la pente en dB/octave (dans l’exemple le high pass est activé, pas le low pass; on peut aussi choisir d’utiliser la bande en filtre Bell à la place du Pass).

Filtre Shelf

Un filtre Shelf augmente ou diminue d’une valeur fixe de gain toutes les fréquences d’un côté du cut-off. Le plus souvent, on a le contrôle sur ces valeurs de cut-off et de gain.

Sur l’EQ de Protools, un low shelf est disponible sur la bande LF (en rouge, mais c’est le bell qui est activé dans l’exemple). Et un high shelf est activé sur la bande HF (en bleu).

Filtre Bell

Un filtre Bell est dit aussi paramétrique car il offre à la fois un contrôle sur la fréquence, le gain et la largeur de bande par l’intermédiaire du paramètre Q. En général, les valeurs de Q vont de 0.1 (Bell le plus étendu et large) à 10 ou plus (Bell très serré et chirurgical).

Un mot sur les EQ Baxandall, Tilt et Graphiques

Certes très peu utilisés en mixage aujourd’hui, tu vas parfois être amené à retrouver ce type d’EQ aux propriétés particulières. Voici ce dont il s’agit:

Baxandall

Le Baxandall, originaire du circuit électronique inventé par Peter Baxandall, est en quelque sorte le précurseur des Shelves qui se retrouve dans tous les amplis Hifi depuis les années 50.

Exemple d'EQ Baxandall sur le plugin d'Izotope Ozone 8

Il peut être comparé à l’EQ Shelf traditionnel à la différence de son front de montée (ou de descente si on coupe à une certaine fréquence) caractéristique qui est très progressif (pente très faible: voir l’article sur le Shelf avec une forme différente suivant la pente).

Suivant l’application, ce type de shelf est intéressant pour “l’air”, ouvrir le son. Cela peut être aussi simulé par un Bell placé à 20 kHz. Il reste néanmoins un EQ encore parfois utilisé, notamment en mastering car son rendu sonore est plus “soft” et donc plus naturel.

Tilt

L’EQ Tilt est une sorte de double shelf qui, à partir d’une seule fréquence centrale, augmente progressivement toutes les fréquences au-dessus et diminue toutes celles en-dessous (ou vice-versa). L’intérêt de cet EQ est de réaliser en une seule opération un changement global de tonalité (augmentation subtile des aigues et baisse des graves ou vice-versa).

EQ Graphique

Un EQ graphique est en fait ni plus ni moins qu’une succession de filtres bell divisée en un certain nombre de bandes et contrôlables par le gain seulement (en boost ou en cut) à l’aide de mini-faders. On peut voir sur le plugin GEQ de Waves la représentation graphique de l’EQ résultante du changement de position de certains faders:

Ce type d’EQ se retrouve souvent en sonorisation où il est utilisé pour régler le son d’un concert et éviter des larsens. Un appareil professionnel de ce type est alors composé de 31 bandes, ce qui correspond à la largeur d’un tiers d’octave.

Mais dans le cas d’un mixage en studio, l’EQ graphique est très rarement utilisé car l’EQ paramétrique offre des possibilités bien plus flexibles. Et surtout (je n’en ai pas encore parlé jusque là), cette succession de Bell resserré peut vite engendrer des problèmes de phase.

Ceci dit certains plugins d’EQ graphique (comme celui ci-dessus ou alors l’API 560 de Waves ou le SPL Ranger) peuvent être intéressants en mixage pour booster (ou cutter) une deux fréquence désirable.

De plus, comme je l’avais mentionné dans la série “Comment éduquer l’oreille à l’art du mixage”, c’est l’outil idéal pour entraîner ton oreille à reconnaître les fréquences (“ear training”). Un ingénieur du son très entraîné peut identifier un changement de gain aussi faible que 3 dB sur un intervalle d’un tiers d’octave! Des oreilles entraînées font de l’utilisation des EQ une formalité puisque la reconnaissance des fréquences à traiter devient immédiate.

En conclusion, la conception et les algorithmes liés à ces divers filtres leur donne une réponse caractéristique. Les filtres utilisés peuvent déviés de leur forme théorique parfaite et c’est ce qui donne à chaque EQ un rendu sonore unique.

On verra plus en détail ensuite les applications de ces différents EQ. Que ce soit un EQ numérique transparent ou une émulation analogique, les différences et la pertinence du choix de l’un ou l’autre seront abordés.

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