Hypotheses sur l'origine de ce son

Bases de l'electronique

Dans cette partie nous verrons quelques composants électroniques utilisé dans les équipements professionnels afin de comprendre les choix de matériel que font les techniciens pour obtenir le rendu que le réalisateur souhaite.

Transformateurs

Un transformateur est un composant électronique passif composé de deux bobines de fil conducteur (appelés primaire et secondaire) disposés autour d’un assemblage de plaque en métal (appelé noyau) elles-mêmes isolées par un matériau qui ne conduit pas le courant. Les bobines ne sont pas en contact, la tension primaire est transmise au secondaire par des champs électromagnétique. On parle alors d’isolation galvanique.
Il permet de modifier la tension et le courant en sortie pour calculer l’amplification du transformateur on peut définir un taux d’amplification.
Pour un taux de 1 :3 (un pour trois) et une tension d’entrée de 5Volts on aura une tension de sortie de 15 volts.

Dans le domaine sonore les transformateurs ont trois utilisations :
a) éviter les boucles de masse c’est l’effet de l’isolation galvanique.
b) Eliminer les tensions continues qui pourrait être mélangées au signal audio. Il peut s’agir d’une alimentation Phantom ou d’une alimentation pour des composants actifs dans le circuit.
c) Amplifier un signal


Inconvénients des transformateurs
-distorsion dans les basses fréquences à niveau élevé
-bande passante limitée dans les très hautes fréquences (phénomène d’inductance de fuite)


Les transformateurs sont susceptibles aux champs magnétiques externes, ils ne peuvent pas être installés n’importe où.
Pour réussir à atteindre des taux d’amplifications élevés il faut considérablement augmenter leur taille, ce qui limite leur utilisation en tant qu’amplificateur de signal.
Pour amplifier le signal un autre composant a été inventé afin de remplacer le transformateur nous le verrons un peu plus loin.

La diodes

Une diode est un tube (ou lampe) dans lequel sont placés deux électrodes appelées plaque et filament. Le mot diode veut dire « deux électrodes ». C’est un composant électronique qui ne laisse passer le courant que dans un sens. La diode a été inventé par John Ambrose Fleming, il reprend le travail de Edison sur l’ampoule à incandescence. Fleming utilise l’effet thermoïonique qui permet de créer un flux d’électron entre les parties de la diode grâce à la chaleur du filament.

La triode

La triode fonctionne sur le même principe que la diode. Un inventeur Américain, Lee De Forest, expérimente sur la base de la diode et ajoute un nouvel élément entre le filament et la plaque : une grille en métal. La grille reçoit une tension positive, elle attire fortement les électrons chargés sur le filament. Ils traversent la grille et finissent sur la plaque. De Forest remarque que le courant de sortie est plus élevé que le courant d’entrée, ainsi en ajoutant une résistance à la sortie du tube il obtient une augmentation de tension. La triode permet d’amplifier le signal électrique fortement tout en occupant moins de place qu’un transformateur pour le même niveau d’amplification.

La pentode

Une pentode est une autre forme de tube électronique. Elle est utilisée pour atteindre des niveau d’amplification encore plus élevés qu’avec les triodes. On en trouve dans des préamplificateurs pour microphones ou des amplificateurs pour guitares. La pentode est une triode auquel a été ajouté deux autres grilles entre la première et la plaque.

Le transistor

Le transistor est un composant électronique à trois électrodes utilisé dans beaucoup d’applications en électroniques. Il est utilisé dans le domaine de l’audio pour remplacer les triodes et pentodes. Le transistor permet d’amplifier le signal avec moins de distorsion. La généralisation de ce composant dans le monde professionnel de la musique date du milieu des années soixante. Neve fabrique la premiere console basée sur des transistors en 1964 pour Philips Recording Studios à Londres. A partir des années soixante-dix beaucoup de studios s’équipent des consoles Neve et SSL. Le son des consoles à transistor sera beaucoup critiqué pour avoir un son de moins bonne qualité que les consoles à lampe.

Le consensateur

Un condensateur est un composant électronique passif composé de deux plaques de métal qui ne sont pas en contact. Ce composant permet de stocker une faible quantité d’énergie appelé capacité. Plus elles sont proches plus la capacité du condensateur est élevée. C’est un composant indispensable pour créer des filtres dans les amplificateurs, les enceintes ou les égaliseurs. Le principe de fonctionnement des condensateurs est utilisé dans la fabrication d’un type de microphone : les microphones à condensateurs. Il existe différents types de condensateurs selon le composant chimique qui se trouve à l’intérieur. Le choix des condensateurs dans un circuit audio a une incidence sur le son global, les produits haut de gamme préfèrent utiliser des condensateurs au polypropylène, ils sont plus chers et génèrent moins de distorsion.

Les musiciens

Les musiciens de Motown et Stax jouent pour tous les artistes de leurs labels. Chacun d’entre eux possède son groupe de musiciens. Chez Motown ce groupe s’appelle les Funk Brothers. Les musiciens principaux du groupe sont Benny Benjamin à la batterie, James Jamerson à la basse, Earl Van Dyke aux claviers et Eddie Willis à la guitare.
Chez Stax ils s’appellent Booker T and the MG’s, le leader du groupe s’appel Booker T Jones. Il est claviériste et contrebassiste. Al Jackson Junior à la batterie, Donald Dunn à la basse à partir de 1965 et Steve Cropper à la guitare.
Le fait que les musiciens soient toujours les mêmes sur les différents albums participe à donner un style caractéristique pour chacun des deux labels. Les musiciens sont les premiers responsables de la musique qui est enregistrée. Cela donne également un contrôle plus prononcé sur le rendu des morceaux. Les réalisateurs savent quels sons ils vont obtenir car ils connaissent très bien les musiciens. Les deux labels étant spécialisés principalement dans un genre musical c’est un atout de taille pour eux.

Les instruments

Chez Motown les guitares et la basse sont branchées sur des boites de direct (appelé DI), il n’y a aucun amplificateur et le retour pour les musiciens se fait via des enceintes placées sur le plateau.
Ils possédaient un grand nombre de batteries différentes : Gretsch, Ludwig, Rogers mais aussi des marques inconnues. Les limitations techniques de l’époque les obligeait à adopter une approche minimale quant aux choix de mircrophones. Au maximum, à la fin de la décennie 60, les techniciens pouvaient utiliser quatre microphones. Un RCA77 pour la grosse caisse dont ils retiraient la peau de résonnance et remplissaient de couvertures. Un microphone pour la caisse claire parfois pointée sur le fût. Un microphone sous un tom et un Neumann U67 « overhead » placé au-dessus de la batterie. Souvent un « overhead » et un microphone pour la grosse caisse suffisait. Les batteries Motown sont généralement au second plan noyé dans une réverbération.
Ils retiraient les peaux de résonnance des grosses caisses et plaçaient des couvertures à l’intérieur pour étouffer les résonnances. Pour la caisse claire un seul micro orienté sur la peau de frappe ou vers le fût.
Sur certains morceaux ils enregistraient parfois deux voire trois batteries en même temps par exemple le morceau « Signed, Sealed, Delivered » dans lequel on entend une batterie de chaque côté de la stéréo. On retrouve cette technique chez Kamasi Washington dans le morecau « Street Fighter Mas ».
Puisque les enregistrements se faisaient en prise live dans une seule pièce les batteurs devait s’habituer à jouer à faible niveau.
Les claviers comme l’orgue Hammond B3 ou le piano électrique Wurlitzer sont caractéristiques du genre musical de la Soul. On les retrouve dans beaucoup de morceaux des années soixante et sont très recherchés aujourd’hui par les passionnés de musique Soul.

Les microphones

Microphones dynamique à ruban

Les microphones à ruban font parti des microphones dynamiques. Il fonctionne sur le principe d’induction électromagnétique. Ils sont composés d’une feuille d’aluminium très fine autour duquel sont disposés deux aimants. Lorsqu’une onde sonore atteint le ruban le signal est conduit au reste du circuit en passant par le ruban lui-même. Le signal de sortie est de faible tension c’est pourquoi il est nécessaire qu’un transformateur élévateur redresse la tension de sortie du microphone.
Avant 1949 les studios utilisent en majorité des microphones à ruban comme les RCA 44-BX (1938), RCA 77-D (1945).
Les microphones à ruban sont toujours très populaires parce qu’ils capturent difficilement les hautes fréquences. Dans la recherche de transparence dans la prise de son cela peut être un défaut mais c’est un outil puissant pour les réalisateurs et les techniciens qui veulent un son plus « doux ».

Les microphones dynamique à bobine mobile

Les microphones à bobine mobiles font parti des microphones dynamiques. Ils sont composés d’un aimant fixe autour duquel une bobine bouge créant une tension par induction électromagnétique. Une membrane est collée à la bobine, lorsqu’une onde sonore atteint la membrane la bobine bouge par sympathie avec elle.
Le microphone à bobine mobile moderne a été inventé en 1931 par Edward Christopher Wente et Albert Thuras.

Les microphones statique à condensateur

Les microphones à condensateurs sont composés d’une capsule qui fonctionne de manière similaire à un condensateur. Ces capsules sont composées de deux fines plaques conductrices. L’une des plaques, appelée membrane, est mobile tandis que la deuxième reste fixe. Lorsqu’une onde sonore atteint la membrane, elle se rapproche et s’éloigne de la plaque fixe ce qui créé une variation de capacité. Il en résulte un signal électrique de courant faible. Pour compenser cet inconvénient les ingénieurs ont créés un circuit entre la capsule et la sortie du microphone appelée « convertisseur d’impédance ». Ce circuit nécessite une alimentation externe, le standard utilisé de nos jours à été inventé par Neumann et s’appelle l’alimentation « Phantom ». Il s’agit d’un courant continu d’une tension de 48V.
La partie mobile d’un microphone à condensateur est plus légère que celle d’un microphone à bobine mobile, les microphones à condensateurs sont donc plus précis et offre une qualité supérieure.
Le premier microphone à condensateur à été inventé en 1916 par Edward Christopher Wente, physicien chez Western Electric. Ils seront toutefois très peu utilisés en studio jusqu’en 1948 avec la sortie du Neumann U47 à lampe. C’est également le premier microphone à directivité sélectionnable.
Voici une liste des capsules les plus importantes :
Neumann

• M7 : plusieurs directivités elle équipe d’abord le légendaire Neumann U47 à lampe apparu en 1948. Sa membrane fait environ 10 microns.
• K47 : sortie en 1958. C’est une évolution de la capsule M7, sa membrane est plus fine (6 microns)
• K67 : sortie en 1960, elle équipe le microphone Neumann U67. Elle améliore les différentes directivités et à un son plus brillant que son prédécesseur.

AKG

• CK12 : sortie en 1953, elle équipe le légendaire AKG C-12, les différents C414 entre autres, il s’agit probablement de la capsule la plus complexe qui ait été construite.

Sony

• C3 : cette capsule équipe deux des quatre microphones professionnels à condensateur de la marque japonaise Sony, le C-37A et le C-38B tous les deux sorties en 1958. Le C-38 est toujours fabriqué, 60 ans après sa création.
  
  
  

Microphones statique à petite membrane

Ce sont des microphones à condensateur construits avec des membranes de plus petite taille. Ils apparaissent dans les années 50 avec la généralisation des transistors qui permettent la construction de corps de microphones plus petits. Leurs avantages par rapport aux microphones à large membrane sont une excellente réponse en transitoire, une sensibilité accrue dans les hautes fréquences, une meilleur une directivité et ils sont facile à placer dans des endroits difficiles d’accès. Ils sont peut utilisés sur des sources qui émettent des basses fréquences.
Chez Neumann on trouve le KM54 sorti en 1954 équipé d’une électronique à lampe et le KM86 sorti en 1968 entre autres.
Chez AKG la référence de microphones à petite membrane est le C451. Sorti en 1969, il est équipé d’une capsule ck1.

Les préamplificateurs

Les préamplificateurs sont des appareils destinés à amplifier le signal qui sort des microphones sans l’altérer ni introduire de bruit de fond. En soit les préamplificateurs ne font qu’augmenter la tension du signal électrique afin de pouvoir le traiter, ils ne font que transmettre le signal sans le désaltérer. Il faut savoir que n’importe quel appareil transmettant un signal audio le déforme en sortie. Cela est vrai pour un câble comme pour un préamplificateur. Avec les innovations technologiques en électronique durant le XIXe siècle les constructeurs ont progressivement fait en sorte que les préamplificateurs soient les plus transparents possibles. Le niveau de sortie des microphones est de l’ordre du millivolt et la sortie des préamplificateurs est de l’ordre du volt. Ils doivent avoir un gain de 1000 entre l’entrée et la sortie.
Les premiers circuits de pré-amplification des années 20 possédaient des transformateurs en entrée pour filtrer les courants continus qui servent d’alimentation pour les microphones à condensateurs. L’amplification est confiée à des lampes réparties sur quatre à cinq étages d’amplification ce qui permet des gains élevés pour l’époque. Ces circuits ont l’inconvénient de générer un bruit de fond important et la bande-passante varie avec le gain. Le son n’est donc pas le même selon l’utilisation.
Les préamplificateurs plus récents (à partir des années 80) sont conçus pour être le plus transparent possible peu importe le gain demandé alors que les premiers préamplificateurs étaient conçus dans le seul but d’amplifier le signal. C’est avec les avancées technologiques que les fabricants ont pu comparer les différents composants et se concentrer sur la transparence. Les préamplificateurs conservent leur but principal tout en essayant de conserver le signal intact. Depuis le début des années 2000 les réalisateurs ont tendance à vouloir réutiliser des circuits à lampe et ne recherchent plus forcément la transparence à tout prix.
Les circuits à lampe ont tendance à créer une distorsion plus douce que les transistors. Avec des circuits à lampe, on peut saturer petit à petit le signal. Ce qui ne veut pas dire que les transistors produisent un son de moins bonne qualité cependant on évitera de faire saturer les transistors afin de ne pas se retrouver avec un signal déformé trop brutalement.

Les enregistreurs à bande

Les enregistreurs à bande permettent de fixer le signal électrique sortant des préamplificateurs sur un support physique appelé bande magnétique. Développé pendant la seconde guerre mondiale les enregistreurs à bande se démocratisent dans les radios à la fin des années quarante.
La bande magnétique est un support plastique souple recouvert d’un matériau magnétique. La tête de lecture inscrit par induction magnétique le signal sonore en magnétisant la bande de manière proportionnel au courant électrique transmis à la sortie du préamplificateur.
La lecture se fait de la même manière en faisant passer la bande devant une tête de lecture qui se charge de traduire les charges magnétiques en courant électrique. Il existe un seuil au-delà duquel le signal commence à distordre car le matériau qui recouvre la bande ne peut pas accepter une telle charge.
Dans les studios de Motown et Stax il arrivait régulièrement que le signal distorde sur la bande pendant l’enregistrement. C’est d’ailleurs une des caractéristiques du son du son que l’on cherche à reproduire. De nos jours la bande magnétique est utilisé presque exclusivement pour profiter de la saturation car les enregistreurs restent plus difficile d’utilisation que les logiciels et le cout des bandes n’est pas compatible avec tous les budgets.