Synchronisation son, lumière et vidéo : timecode et techniques

Introduction

Un spectacle de mapping monumental, c'est rarement de la vidéo seule. C'est de la vidéo, du son spatialisé, de la lumière architecturale, parfois de la pyrotechnie, des mécaniques scéniques, des lasers. Tous ces médias doivent se déclencher au bon moment, à la bonne frame, à la bonne milliseconde.

Quand tout est synchronisé, le public perçoit un spectacle fluide, immersif, puissant. Quand ça ne l'est pas, il perçoit un décalage. Et un décalage de 100 millisecondes entre le son et la vidéo suffit à briser l'illusion.

En 15 ans de spectacles multimédia, de l'Arc de Triomphe aux centres immersifs Culturespaces, j'ai appris une chose : la synchronisation, ça ne s'improvise pas. C'est un système à concevoir, à tester, et à sécuriser. Et ça repose sur un outil central : le timecode.

Cet article explique pourquoi et comment synchroniser les différents médias d'un spectacle, quels protocoles utiliser, et comment éviter les erreurs classiques qui font déraper un show.

Pourquoi synchroniser ?

Le problème des médias indépendants

Imaginez un spectacle avec 4 systèmes séparés :

• Un média serveur qui diffuse la vidéo sur 12 projecteurs
• Une console lumière qui pilote 80 fixtures LED
• Une régie son qui gère 24 canaux audio spatialisés
• Un système pyrotechnique avec 200 tirs programmés

Si chaque système fonctionne indépendamment avec son propre "play", le décalage est inévitable. Les horloges internes des machines dérivent les unes par rapport aux autres. Après 5 minutes de show, on peut avoir 200 ms de décalage. Après 30 minutes, plusieurs secondes.

Conséquences concrètes :

• L'explosion pyrotechnique se déclenche 500 ms après le flash vidéo correspondant
• Le changement d'ambiance lumineuse arrive en retard par rapport à la transition vidéo
• Le son semble désynchronisé de l'image

Ce que la synchronisation apporte

Un système de synchronisation impose une horloge commune à tous les équipements. Chaque machine sait à chaque instant où elle en est dans le spectacle, et peut ajuster sa position en temps réel.

Résultat :

• Précision frame-accurate (1/25e ou 1/30e de seconde selon le standard)
• Tous les médias avancent ensemble, même après des heures de diffusion
• Possibilité de pause, de retour arrière, de saut à un point précis
• Redémarrage synchronisé en cas de problème

Les cas où la synchronisation est indispensable

Règle simple : Dès que deux machines ou plus doivent jouer ensemble, il faut un système de synchronisation.

Le timecode : principe fondamental

Qu'est-ce que le timecode ?

Le timecode est une horloge partagée qui indique une position temporelle précise dans un spectacle. Il s'exprime en heures, minutes, secondes et frames :

Format : HH:MM:SS:FF

Exemple : 01:23:45:12 signifie 1 heure, 23 minutes, 45 secondes, frame 12.

Le nombre de frames par seconde dépend du standard :

• 24 fps : cinéma
• 25 fps : broadcast PAL / Europe
• 29.97 fps : broadcast NTSC / Amérique du Nord (drop-frame ou non-drop)
• 30 fps : simplifié pour le spectacle vivant

Comment ça fonctionne

Un appareil "master" génère le timecode et le distribue à tous les autres appareils ("esclaves"). Chaque esclave reçoit en permanence la position temporelle du master et cale sa lecture dessus.

Le master envoie : "On est à 00:05:23:15" Chaque esclave : "OK, je me cale à 00:05:23:15 dans ma timeline"

Si un esclave prend du retard (lag réseau, surcharge CPU), il rattrape automatiquement la position du master à la prochaine réception.

Précision et frame accuracy

Un timecode à 25 fps donne une résolution temporelle de 40 ms (1/25e de seconde). En pratique, c'est suffisant pour la grande majorité des spectacles. L'oeil humain ne perçoit pas un décalage inférieur à 40-50 ms entre vidéo et lumière.

Pour le son, la tolérance est plus faible : un décalage audio/vidéo de plus de 20 ms est perceptible. C'est pourquoi le son et la vidéo doivent idéalement être sur la même machine ou utiliser un protocole de synchronisation à très faible latence.

Les protocoles de synchronisation

SMPTE / LTC (Linear Time Code)

Principe : Le timecode est encodé sous forme d'un signal audio analogique, transmis sur un câble XLR standard (comme un câble micro).

Caractéristiques :

Avantages :

• Robuste : passe sur n'importe quel câble audio, table de mixage, splitter audio
• Pas de réseau à configurer
• Fonctionne même si le réseau IP est en panne
• Peut s'enregistrer sur une piste audio (backup sur clé USB, enregistreur)
• Standard broadcast depuis les années 1970, universellement supporté

Inconvénients :

• Signal analogique : sensible au bruit électrique si le câblage est mauvais
• Unidirectionnel (le master envoie, les esclaves reçoivent, pas de retour)
• Pas de transport de métadonnées supplémentaires

Usage typique : Standard de référence pour la synchronisation de spectacles. La majorité des grands shows utilisent du LTC comme timecode principal. C'est simple, fiable, éprouvé.

Mon conseil : Si vous ne devez retenir qu'un seul protocole, c'est celui-ci. Le LTC fonctionne toujours. Même quand le réseau plante, même quand les machines sont de marques différentes. C'est la colonne vertébrale de la synchronisation.

MTC (MIDI Time Code)

Principe : Le timecode est transmis via le protocole MIDI, en numérique. Il peut transiter sur un câble MIDI DIN classique ou sur du MIDI over USB / MIDI over IP.

Caractéristiques :

Avantages :

• Numérique : pas de dégradation de signal
• Peut transiter sur réseau IP (rtpMIDI, MIDI over Ethernet)
• Compatible avec tous les DAW (Digital Audio Workstation) et la plupart des médias serveurs

Inconvénients :

• Bande passante MIDI limitée (31.25 kbaud en DIN)
• Distance limitée en câble DIN
• Moins robuste que le LTC en environnement de spectacle (sensible aux erreurs de transmission)

Usage typique : Synchronisation entre DAW et média serveur quand les deux sont proches (en régie). Souvent utilisé comme complément du LTC, pas comme protocole principal.

ArtNet / sACN (DMX sur IP)

Principe : Ce ne sont pas des protocoles de timecode à proprement parler, mais des protocoles de contrôle lumière sur réseau IP. Ils transportent des valeurs DMX (0-255 par canal) et permettent de synchroniser la lumière avec les autres médias.

ArtNet :

• Protocole propriétaire ouvert (Artistic Licence)
• Broadcast UDP sur le réseau
• Jusqu'à 32 768 univers DMX (chacun = 512 canaux)
• Largement supporté par toutes les consoles et tous les médias serveurs

sACN (Streaming ACN / E1.31) :

• Standard ANSI/ESTA
• Multicast UDP (plus efficace qu'ArtNet en broadcast)
• Meilleure gestion de la priorité entre sources
• Préféré pour les installations permanentes

Dans le workflow de synchronisation : Le média serveur ou la console lumière reçoit le timecode (LTC ou MTC) et génère les commandes ArtNet/sACN correspondantes pour piloter les fixtures LED, les changeurs de couleur, les machines à fumée, etc.

Caractéristiques réseau :

OSC (Open Sound Control)

Principe : Protocole de communication réseau flexible, conçu pour le contrôle temps réel d'instruments de musique et de systèmes multimédia. Transport de messages structurés sur UDP ou TCP/IP.

Caractéristiques :

Format des messages : /chemin/adresse [arguments]

Exemples :

• /video/play 1 (lancer la vidéo 1)
• /light/scene 5 (charger la scène lumière 5)
• /pyro/fire 12 (déclencher le tir pyro 12)
• /timecode/position 0 5 23 15 (envoyer la position timecode)

Avantages :

• Extrêmement flexible : vous définissez vos propres messages
• Bidirectionnel
• Peut transporter des données complexes (flottants, chaînes, blobs)
• Supporté par la plupart des médias serveurs modernes, TouchDesigner, Max/MSP, QLab, etc.

Inconvénients :

• Pas de standard strict (chaque logiciel définit ses propres adresses)
• Dépend du réseau : si le réseau plante, l'OSC aussi
• UDP = pas de garantie de livraison (un message peut se perdre)

Usage typique : Communication inter-logiciels, déclenchement de cues, contrôle interactif. Souvent utilisé en complément du LTC pour les commandes de haut niveau (démarrer une scène, changer de mode, déclencher un effet).

Tableau comparatif des protocoles

Workflow de synchronisation pas à pas

Étape 1 : Définir le master clock

Le master clock est l'appareil qui génère le timecode de référence. Tous les autres se calent dessus.

Options courantes pour le master :

• Le média serveur vidéo : choix le plus fréquent, car c'est souvent le système le plus exigeant en termes de timing
• La régie son (DAW) : courant dans les spectacles où le son est le fil conducteur
• Un générateur de timecode dédié : solution la plus robuste pour les gros shows
• La console lumière : possible mais rarement recommandé

Mon conseil : Pour les spectacles de mapping, le média serveur est souvent le meilleur choix comme master. C'est lui qui pilote le contenu le plus complexe (vidéo multi-projecteurs). Le son et la lumière se synchronisent dessus.

Pour les très gros shows (+ de 5 systèmes esclaves), utilisez un générateur de timecode dédié. Il ne fait que ça, il le fait bien, et il ne risque pas de planter parce qu'un logiciel a crashé.

Étape 2 : Choisir la distribution

Le timecode du master doit arriver à tous les esclaves. Plusieurs architectures sont possibles :

Distribution LTC (la plus simple et la plus fiable) :

Master (sortie LTC audio) --> Splitter audio --> Esclave 1 (média serveur) --> Esclave 2 (console lumière) --> Esclave 3 (régie son) --> Esclave 4 (pyrotechnie)

Un simple splitter audio actif (type Radial ou Behringer) suffit. Coût : 50-200 EUR. Fiabilité : maximale.

Distribution réseau (LTC + OSC) :

Pour les installations complexes, on combine souvent LTC (pour le timecode brut) et OSC (pour les commandes de haut niveau) :

• LTC sur XLR : synchronisation temporelle de base
• OSC sur Ethernet : commandes de scène, déclenchements, feedback

Étape 3 : Configurer les esclaves

Chaque esclave doit être configuré pour :

1. Recevoir le timecode : entrée LTC audio ou réception MTC/OSC
2. Caler sa timeline : le logiciel doit savoir quelle position de sa timeline correspond à quel timecode
3. Gérer le chase : le mode "chase" (ou "slave") fait suivre la lecture en continu. En mode "trigger", le timecode ne fait que déclencher le départ
4. Gérer les erreurs : que fait l'esclave s'il perd le timecode ? Il continue à la dernière position connue ? Il s'arrête ? Il revient au début ?

Configuration typique par type d'esclave :

Étape 4 : Tester la chaîne complète

Le test de synchronisation est critique. Procédure recommandée :

1. Test unitaire : vérifier que chaque esclave reçoit et interprète correctement le timecode
2. Test de drift : lancer le show complet et vérifier l'alignement après 10 min, 30 min, 1 h
3. Test de reprise : arrêter le master, le relancer, vérifier que tous les esclaves reprennent correctement
4. Test de saut : sauter à un point précis du show, vérifier que tous les esclaves se repositionnent
5. Test de panne : débrancher un câble LTC, vérifier le comportement de chaque esclave

Seuils de tolérance :

• Vidéo/lumière : < 40 ms (1 frame à 25 fps)
• Vidéo/son : < 20 ms (seuil de perception auditive)
• Pyrotechnie : < 100 ms (la persistance visuelle compense)

Architecture type d'un spectacle synchronisé

Show de mapping monumental (exemple : spectacle façade 30 minutes)

Systèmes impliqués :

• 2 médias serveurs Modulo Player (12 sorties vidéo, 20 projecteurs)
• 1 console lumière GrandMA3 (80 fixtures LED)
• 1 régie son Reaper/QLab (système line array 24 canaux)
• 1 système pyro Xena (200 tirs)
• 1 système laser (4 unités)

Architecture de synchronisation :

Générateur TC dédié (master) | |--> [LTC / XLR] --> Splitter audio 8 voies | |-> Média serveur 1 | |-> Média serveur 2 | |-> Console lumière (LTC in) | |-> Régie son (LTC in) | |-> Système pyro (LTC in) | |-> Enregistreur backup (piste audio) | |--> [Ethernet] --> Switch réseau dédié |-> OSC : commandes inter-systèmes |-> ArtNet : backup lumière |-> Monitoring : supervision temps réel

Points clés :

• Le générateur TC dédié est indépendant de tous les systèmes. Si un serveur plante, le timecode continue
• Le splitter audio envoie un signal LTC identique à chaque esclave
• L'enregistreur backup permet de rejouer le timecode en cas de panne du générateur
• Le réseau Ethernet est dédié au show (pas de DHCP, pas d'internet, adresses IP fixes)
• La supervision (monitoring) permet de voir en temps réel si tous les systèmes sont calés

Installation immersive permanente (exemple : musée)

Pour une installation permanente type Culturespaces, l'architecture est simplifiée mais la redondance est renforcée :

Systèmes :

• 4 à 8 médias serveurs Modulo Kinetic (30 à 108 projecteurs)
• Son spatialisé intégré (souvent géré par le même média serveur)
• Lumière d'ambiance (ArtNet depuis le média serveur)

Synchronisation : Dans ce cas, Modulo Kinetic gère tout en interne. Les serveurs sont synchronisés entre eux via le réseau (genlock logiciel + timecode interne). Pas besoin de LTC externe car tout est dans le même écosystème.

C'est un avantage majeur des systèmes intégrés : moins de câblage, moins de points de panne, configuration centralisée.

Cas terrain : l'Arc de Triomphe

Le spectacle du 14 juillet sur l'Arc de Triomphe est un excellent exemple de synchronisation multimédia complexe.

Ce qui doit être synchronisé :

• Vidéo : mapping sur la façade (plusieurs dizaines de projecteurs haute puissance)
• Son : diffusion sonore pour le public (line array)
• Pyrotechnie : tirs coordonnés avec la musique et la vidéo
• Lumière : éclairage architectural de mise en ambiance

Le défi : Le spectacle dure environ 30 minutes, en direct, devant des centaines de milliers de spectateurs et en diffusion TV. Zéro droit à l'erreur. Chaque tir pyro doit tomber exactement sur le temps musical correspondant. Chaque transition vidéo doit coller à la musique.

La solution : Un timecode LTC master, distribué à tous les systèmes via splitter audio. Chaque département (vidéo, son, lumière, pyro) est calé sur la même horloge. Le régisseur général a un écran de monitoring qui affiche en temps réel la position de chaque système, avec une alerte si un décalage dépasse le seuil.

Les précautions prises :

• Double générateur de timecode (master + backup)
• Double câblage LTC (chemin A et chemin B séparés physiquement)
• Chaque système a un mode "free run" en cas de perte totale du TC
• Répétition complète la veille avec test de panne simulée

Leçon terrain : Sur un show de cette envergure, la synchronisation n'est pas un détail technique. C'est une infrastructure à part entière, avec sa propre redondance, son propre monitoring, et ses propres procédures de reprise.

Matériel nécessaire

Générateurs de timecode

Mon conseil : Pour les petits shows (< 5 systèmes), le timecode généré par le média serveur suffit. Pour les gros shows, investissez dans un générateur dédié. C'est une assurance à 1 000 EUR qui peut sauver un spectacle à 100 000 EUR.

Splitters et distributeurs

Interfaces et convertisseurs

Câblage

• LTC : Câble audio XLR balancé, même qualité qu'un câble micro. Évitez les rallonges et les connecteurs douteux
• Réseau : Switch manageable dédié, Cat6 minimum, pas de WiFi pour les données critiques
• MIDI : Câble DIN 5 broches, max 15 m. Au-delà, passez en MIDI over IP

Erreurs fréquentes et comment les éviter

1. Pas de master clock dédié

Le problème : Le média serveur fait office de master, mais il plante. Plus de timecode, plus de show.

La solution : Pour les shows critiques, utilisez un générateur de timecode indépendant. Si le serveur plante, le TC continue, la lumière et le son continuent, et vous avez le temps de redémarrer le serveur.

2. Drift non détecté

Le problème : Les systèmes se désynchronisent progressivement, mais personne ne le voit pendant les répétitions courtes (5 minutes). Le jour du show (30 minutes), le décalage est visible.

La solution : Testez toujours sur la durée réelle du show. Et mettez en place un monitoring qui affiche le décalage en temps réel.

3. Latence réseau non compensée

Le problème : Le réseau ajoute 5-10 ms de latence sur les commandes OSC. Ça ne semble pas beaucoup, mais c'est perceptible entre la vidéo et le son.

La solution : Utilisez le LTC (quasi sans latence) pour le timecode critique, et réservez l'OSC pour les commandes non time-critical (changements de scène, triggers).

4. Pas de backup du timecode

Le problème : Le générateur de timecode tombe en panne. Pas de backup. Le show s'arrête.

La solution : Enregistrez toujours le LTC sur un enregistreur audio de backup (un simple enregistreur WAV portable suffit). En cas de panne du générateur, vous basculez sur la lecture de la piste audio LTC enregistrée.

5. Mélange de frame rates

Le problème : Le média serveur est configuré en 25 fps, la console lumière en 30 fps. Les positions timecode ne correspondent pas.

La solution : Définissez le frame rate dès le début du projet et assurez-vous que TOUS les systèmes utilisent le même. 25 fps est le standard en Europe pour le spectacle vivant.

6. Réseau partagé avec d'autres usages

Le problème : Le réseau du show est sur le même switch que le WiFi public, les caméras de surveillance, ou les ordinateurs de bureau. Un téléchargement sature le réseau, les commandes OSC/ArtNet arrivent en retard.

La solution : Réseau dédié pour le show. Switch séparé, VLAN dédié, pas d'accès internet. Adresses IP fixes, pas de DHCP.

FAQ

Quelle est la différence entre LTC et MTC ?

LTC (Linear Time Code) est un signal audio analogique transmis sur câble XLR. MTC (MIDI Time Code) est un signal numérique transmis via MIDI. LTC est plus robuste et adapté aux longues distances. MTC est plus pratique pour les connexions courtes entre un DAW et un média serveur. Pour le spectacle vivant, LTC est le standard.

Peut-on synchroniser sans timecode ?

Pour deux systèmes simples (vidéo + son sur la même machine), oui. Pour tout le reste, non. Les systèmes sans timecode dérivent inévitablement les uns par rapport aux autres. Il existe des solutions de "sync" propriétaires (Watchout network sync, Modulo genlock interne), mais elles fonctionnent uniquement au sein d'un même écosystème.

Quel frame rate choisir ?

En Europe, 25 fps est le standard pour le spectacle vivant et le broadcast PAL. En Amérique du Nord, 29.97 fps (drop-frame) est le standard broadcast, mais 30 fps est souvent utilisé en spectacle pour simplifier. L'important est que tous les systèmes utilisent le même frame rate.

Le WiFi est-il utilisable pour l'OSC ?

En studio ou pour des tests, oui. En conditions de spectacle, non. Le WiFi est trop instable et trop sensible aux interférences (smartphones du public, autres réseaux). Utilisez toujours de l'Ethernet filaire pour les communications critiques.

Combien coûte un système de synchronisation ?

Pour un petit show (LTC depuis le média serveur + splitter + câbles) : 200-500 EUR. Pour un gros show (générateur dédié + distribution + monitoring + backup) : 2 000-5 000 EUR. C'est une fraction du budget total, et c'est le filet de sécurité de tout le spectacle.

Comment vérifier que la synchronisation fonctionne ?

Utilisez un monitoring visuel qui affiche en temps réel la position timecode de chaque système. Certains logiciels (QLab, Modulo) intègrent cette fonction. Sinon, un simple afficheur LTC (100 EUR) sur chaque système permet de comparer visuellement les positions.

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Besoin d'aide pour synchroniser votre spectacle ?

La synchronisation est le socle technique d'un show multimédia réussi. Mal conçue, elle transforme un spectacle en cauchemar technique. Bien conçue, elle est invisible et fiable.

Réserver un appel découverte pour discuter de l'architecture de synchronisation de votre projet.

Ressources complémentaires :

• Guide complet du video mapping : tout le workflow de A à Z
• Comment bien choisir son média serveur : le coeur du système de diffusion
• Outils de calcul gratuits : dimensionnez votre installation