MAO (Musique Assistée par Ordinateur)

Il existe de nombreuses applications de musique sur GNU/Linux. De plus, le serveur de son nommé PipeWire permet d'utiliser et de router (lier ensemble) beaucoup d'entre elles en audio et/ou en MIDI.

On trouve aussi de nombreux effets et instruments virtuels en plugins de logiciel hôtes : standards LADSPA pour les effets et DSSI pour les instruments, le format LV2 se présente comme le successeur à la fois du LADSPA et du DSSI, et des VST sont aussi maintenant portés ou développés nativement pour GNU/Linux.

Avant tout il est important de comprendre le fonctionnement du son sous GNU/Linux.

Pour résumer, les applications se connectent au driver de la carte son (généralement ALSA, anciennement OSS, FFADO pour les cartes FireWire) via un serveur de son (PulseAudio pour le multimédia, JACK pour la MAO, et désormais PipeWire qui se propose de remplacer avantageusement chacun des 2). Cela permet à plusieurs applications d'utiliser le son en même temps. ALSA dispose également de son propre serveur de son.

Dans le domaine de la MAO, JACK est un serveur de son bien plus puissant que ne l'est PulseAudio (utilisé par défaut dans ubuntu). Il était donc généralement recommandé de remplacer PulseAudio par JACK. Il est possible de continuer à utiliser PulseAudio avec JACK (et donc lire les sons d'Ubuntu, et des applications compatibles) : il faut pour cela installer pulseaudio-module-jack et choisir "jack sink" en périphérique de sortie par défaut dans Pavucontrol.

Désormais, PipeWire (installé par défaut depuis Kinetic 22.10) promet de remplacer à la fois JACK et PulseAudio, en proposant toutes les fonctionnalités dont dispose chacun de ces serveurs, ainsi que beaucoup d'autres (dont la gestion de flux vidéo), le tout avec une configuration simplifiée et la possibilité d'utiliser ensemble et simultanément n'importe lesquels de ses logiciels et appareils audio. On peut par exemple pré-écouter un flux audio sur des oreillettes bluetooth tandis qu'on en diffuse un autre sur la carte son intégrée à son ordinateur.

Pour bénéficier d'une rétro-compatibilité de PipeWire avec respectivement ALSA, PulseAudio, et JACK, installez les paquets pipewire-alsa, pipewire-pulse et pipewire-jack.

La durée du calcul entre le déclenchement d'un événement (note d'un contrôleur MIDI par ex.) et la reproduction du son qui lui est associé est appelée "temps de latence". Cette durée peut être gênante pour un musicien (au delà de 30 ms environ). Heureusement, Linux intègre maintenant de base un noyau optimisé pour le temps réel, qui réduit cette durée tant que possible.

Une autre manière de réduire cette durée est de diminuer la taille du tampon audio ("buffer" en anglais) dans les réglages audio de sa config (les réglages de JACK en général). Cela se fait au détriment des ressources processeurs qui sont plus sollicitées. Si le processeur est surchargé, cela se traduit au niveau sonore par des craquements audibles appelés "Xruns".

L'utilisation d'une bonne carte son dédiée à la MAO est évidemment aussi un gros atout à ce sujet.

Voir en préliminaire la page Multimédia (particulièrement ce qui concerne l'édition et la compression du son).

La plupart des applications dédiées à la MAO implémentent la norme MIDI qui permet aux machines (virtuelles ou non) de communiquer entre elles. Pour plus d'informations, consultez la page concernant le MIDI.

Certaines autres distributions Linux ou variantes d'Ubuntu sont plus à même de remplir vos besoins en MAO.

Des listes plus complètes de distributions orientées audio :

• (fr) https://linuxmao.org/distribution
• (en) http://www.linux-sound.org/distro.html

Ubuntu permet de mixer des morceaux de musique en temps réel, comme on le fait avec des platines vinyle et une table de mixage.

À ce sujet consulter la page dédiée concernant le DJing sous Linux.

Traditionnellement les DAWs (Digital Audio Workstations) sont des logiciels qui tendent à reproduire l'environnement qu'on peut trouver dans un studio d'enregistrement physique.

Elles intègrent la plupart du temps un séquenceur, qui joue le rôle de "chef d'orchestre" et automatise les différents instruments et effets virtuels. Ces séquenceurs proposent en général d'assembler et de jouer de courtes séquences ou des boucles appelées patterns.
En fonction du séquenceur, ces patterns peuvent être édités de différentes façons :

• piano roll (une représentation des notes de piano sous forme de frise chronologique)
• tracker (édition des notes en hexadécimal au clavier texte, pas très intuitif mais extrêmement rapide, hérité de la scène démo)
• séquenceur pas à pas (ou step sequencer : suite d'interrupteurs ou de cases à cocher, essentiellement utilisé pour des parties rythmiques)
• partition musicale traditionnelle
• etc.

Le protocole utilisé pour commander les instruments et les effets est généralement le MIDI. On parlera donc généralement de séquenceurs MIDI, par opposition aux séquenceurs audio, qui permettent d'organiser dans le temps la lecture d'échantillons audio.

Les instruments génèrent les sons (il s'agit de synthétiseurs ou de sampleurs) et les effets les modifient.
Ces instruments et ces effets contrôlés en MIDI peuvent être des machines matérielles externes (via une interface MIDI), des logiciels indépendants (via pipewire), des extensions LADSPA, DSSI ou LV2 (voir plus bas), ou être partie intégrante de la DAW. C'est donc souvent un autre paramètre à prendre en compte dans le choix du bon logiciel.

Ces studios peuvent être modulaires, dans ce cas chaque séquenceur, instrument ou effet dans l'application est un "module" (ou node) qui peut être relié à un autre par des liens graphiques (qui transmettent généralement des données audio ou MIDI). Il s'agit d'une représentation virtuelle des différentes machines qu'on peut trouver dans un studio d'enregistrement, avec leurs câbles audio et MIDI. Dans le cas contraire les DAWs reproduisent généralement les fonctionnalités d'une grosse table de mixage multi-effet, et sont dans ce cas généralement plus simple à prendre en main mais offrent des possibilités de routage moins avancées.

Dans la mesure où PipeWire et JACK permettent de relier en audio ou en midi tous les logiciels compatibles, l'ensemble du système Ubuntu (avec l'ensemble du parc logiciel) peut lui-même être considéré comme un studio virtuel modulaire. Voir par exemple la section routage avec qpwgraph, qui remplace avantageusement QJackCtl et permet de relier ensemble et dans tous les sens tous les logiciels et appareils matériels dédiés à l'audio.

Le problème dans ce cas est que toutes ces applications standalone doivent être chargées indépendamment, reliées entre elles, et pour chacune de ces applications il faut charger le fichier ou le preset sur lequel on souhaite travailler. Ça peut s'avérer très lourd logistiquement. Heureusement, on a mis en place des protocoles qui permettent de gérer tout cela automatiquement, sous forme de session qu'on peut sauvegarder et rouvrir. Le gestionnaire de session s'occupe alors en principe de relancer les différentes applications, de les connecter, et de recharger les réglages correspondants.

PipeWire est généralement fourni avec le gestionnaire WirePlumber. On trouvait auparavant PipeWire Media Session, maintenant assez obsolète.¹⁾

Pour JACK il existe malheureusement plusieurs protocoles de session différents et toutes les applications ne sont pas uniformisées. JACK session est le protocole le plus récent, et probablement définitif, mais il n'est pas implémenté partout. Et il existe du coup plusieurs gestionnaires de session différents :²⁾

• QJackCtl permet de gérer les applications compatibles JACK session.
• LADISH permet aussi de gérer les applications compatibles JACK session, mais en plus les applications compatibles LASH, protocole plus ancien, et aussi dans une certaine mesure les applications compatibles JACK qui n'implémentent aucun protocole.
• Non Session Manager (NSM) peut travailler même indépendamment de JACK.

On trouve de nombreux instruments virtuels soit en standalone JACK, soit en plugin de studios virtuels (voir au dessus) au format DSSI, LV2 ou VST.

Les synthétiseurs sont des instruments qui génèrent du son à partir de fonctions mathématiques. Les premiers synthétiseurs étaient analogiques (le signal sonore était amplifié directement depuis des signaux électriques générés par des circuits électroniques simples) et en informatique beaucoup de synthétiseurs essaient encore de conserver cette approche (on parle alors de "modélisation analogique").

On peut regrouper les méthodes de synthèse en plusieurs catégories, dont voici les plus courantes :

• synthèse additive - on ajoute simplement des ondes sinusoïdales les unes aux autres, ce sont généralement des orgues.
• synthèse soustractive - on filtre des fréquences à partir d'un son riche en harmonique - bruit blanc ou onde en dent de scie par ex.
• synthèse FM (pour Frequency Modulation) - diverses oscillations influent entre elles, plus complexe à appréhender (ne pas confondre avec les synthétiseurs modulaires). les sonorités sont typées électronique et "froides".
• synthèse à table d'onde - proche d'un sampleur : on joue en boucle une portion extrêmement courte d'un sample afin de définir la forme d'onde / le timbre (souvent utilisée pour reproduire très électroniquement un instrument acoustique ou des voyelles).
• synthèse granulaire - aussi proche d'un sampleur : on joue de courtes portions de samples, qu'on appelle alors des grains, et on influe sur leurs durées, leurs positions, etc.

La plupart des synthétiseurs mélangent plusieurs de ces techniques.

Les sampleurs (ou échantillonneurs) sont des instruments qui génèrent du son à partir de samples (ou échantillons), qui sont de courts enregistrements audio. Ils trouvent leur application dans beaucoup de domaines et peuvent par conséquent être de type très variés :

• Pour reproduire des instruments traditionnels, on utilisera souvent des banques de samples au format SoundFont. Les SoundFont players permettent de jouer différents samples en fonction de la "vélocité" (la force avec laquelle on joue une note), et de maintenir ou non des notes. Donc très utile et efficace pour reproduire fidèlement un piano par ex.
  
• S'il s'agit d'instruments de percussion (type batterie), on utilisera plutôt un sample player qui permet de charger des samples individuels ou directement un drumkit (une batterie ou une percussion dont on a enregistré et assemblé numériquement chaque élément ou variation).
• Les loopeurs permettent d'enregistrer en temps réel un riff ou une phrase de quelques mesures et de la rejouer en boucle. Très utilisés en performance live pour une voix ou un instrument individuel, ils permettent de s'accompagner soi-même en solo d'une orchestration complète.
• Les beat slicers permettent de réordonner à la volée les fragments d'un sample (par ex. d'une boucle rythmique), le tout de manière plus ou moins aléatoire pour créer une sorte de "désordre" rythmique, très utilisés pour le breakbeat et la jungle par ex.

On trouve beaucoup d'effets soit en standalone JACK, soit en plugin de studios virtuels (voir au dessus) au format LV2, LADSPA ou VST.

Une liste considérable de VST natifs pour Linux : (en) http://linux-sound.org/linux-vst-plugins.html Et pour plus de LV2, DSSI et LADSPA : (en) http://linux-sound.org/plugins.html

Voir aussi codelab, excellent forum d'entraide autour de la programmation multimédia temps réel (Pure Data, Processing, SuperCollider, etc).

Certains séquenceurs MIDI, comme Rosegarden permettent aussi d'éditer les notes sous forme de partition.

Certains logiciels développés pour Windows fonctionnent correctement sur Linux via Wine. C'est le cas par ex. de FruityLoops (studio virtuel) et de Wavosaur (éditeur audio). Cette solution n'est cependant pas recommandée, principalement parce qu'elle offre une faible intégration dans l'environnement Linux : pas de support ou support limité pour JACK, le matériel audio (interfaces audio, contrôleurs, machines externes), pas de support pour des plugins LADSPA, DSSI ou LV2 etc.

Carla (avec carla-bridge-win32) et FeSTige permettent aussi d'utiliser la plupart des VST compilés pour Windows (au format DLL) dans Linux (grâce à FST).

• www.linux-sound.org, une base de donnée impressionnante sur tout ce qui concerne la MAO et l'audio sur Linux : distributions, applications, plugins, hôtes, hardware, samples, outils pour guitaristes, etc.

• apps.linuxaudio.org : base de donnée collaborative des applications dédiées à la musique sous Linux.
• awesome-linuxaudio : Liste de logiciels et ressources pour la production audio/video/live sous Linux.

• The Freesound Project : base de donnée de samples libres de droit (creative commons)
• Free loops : pack de boucles et de clips audio libres de droit (creative commons)
• Musicradar free music samples : plus de 50000 samples de qualité libres de droit, tous styles
• www.stonewashed.net : une liste de sites de sons libres

• Mididb : base de donnée de fichiers midi (partitions électroniques de musiques pop connues)
• Video Game Musique Archive : fichiers midi de musiques de jeux vidéos
• Classical Archive : fichiers midi de musique classique (payant)

• AudioTool : un studio virtuel dans le navigateur

La philosophie du logiciel libre fait parfois des émules dans d'autres secteurs, en particulier dans celui de l'électronique et du hardware (matériel physique). Dans le contexte de la MAO, de nombreux instruments électroniques ont été développés en suivant le concept de matériel libre.

• Arduino : microcontrôleur avec port USB, permet par ex. (entre énormément d'autres choses) de fabriquer un contrôleur MIDI avec une boîte de conserve et 3 potards.
• MOD Duo : multi-effets / synthé sous la forme d'une pédale qui tourne sous un linux léger et permet de faire tourner des effets et instruments LV2.
• Axoloti : microcontrôleur audio (utilisable comme synthé, sampleur ou multi-effets) qui permet d'exécuter en standalone des patches modulaires créés sous une interface java (compatible linux)
• Monome : contrôleur MIDI USB, grille de boutons.
• Reactable : table réactive et interactive, sorte de tablette géante qui invite (par captation et projection) un ou plusieurs utilisateurs à manipuler des objets afin de créer de la musique.
• Nui group : groupe de recherche ouverte autour des interfaces homme-machine dites "naturelles" (qui ne requièrent pas d'apprentissage)

• L'excellent LinuxMAO, site francophone qui traite de tout ce qui concerne la MAO et les logiciels libres. Propose aussi des tutoriels.
• Le guitariste libre, blog francophone qui vous guide pas en pas dans le monde du logiciel libre et freeware dédié à la MAO sur Ubuntu.
• (en) planet.linuxaudio.org : fil d'actualité autour de l'audio sous Linux.
• BlueDid29 - MAO libre : blog autour du multimédia sous Linux.

• audio
• multimedia
• Logiciels de guitare sous Ubuntu

Contributeurs : krodelabestiole, adam0509