Une petite histoire de la Hi-Fi

Une petite histoire de la Hi-Fi
Photo by Marc Fanelli-Isla / Unsplash

Aujourd’hui nous allons nous intéresser à un sujet un peu moins tourné vers l’informatique que d’habitude mais qui pourtant a une place essentielle dans notre quotidien : l’enregistrement du son et son évolution.

Voyez-le plus comme un tour d’horizon avec des infos que peut-être vous ignoriez.

Mais avant tout, il est nécessaire de faire un rappel sur ce qu’est le son : le son est une espèce de vague dans l’air ambiant. Plus la vague est grande, plus le son est fort, plus il y a de vaguelettes rapprochées qui touchent votre tympan chaque seconde, plus le son est aiguë… et inversement, plus la vague est ample et longue, plus le son est grave. On peut donc définir tous les sons du monde selon ces 2 simples paramètres: amplitude et fréquence.

Au tout début, on ne parle même pas d’enregistrement, mais de partition où les notes, des fréquences, rangées selon des écarts jugés agréables par l’oreille humaine, sont disposées sur une ligne indiquant leur rythme. 

On a donc retranscrit la fréquence et le rythme (avec les noires, les blanches, les croches).

exemple de note: le LA c‘est une fréquence de 440 vaguelettes dans la tronche chaque seconde ou 440Hz, d’où l’expression “LA 440” que vous avez peut-être déjà entendue.

Vous voyez qu’avec les partitions manque l’amplitude pour commencer.

Mais allons plus loin:  imaginez que si je le chante, ça n’aura pas le même son que si Quenton le fait (déjà parce qu’il chante juste et pas moi). Et si je le joue au saxophone, c’est pareil: cela n’aura pas le même son que Quenton à la guitare éléctrique.

Il n’y a pas un son fidèle et identique qui est le but de l’enregistrement et la reproduction sonore.

Je passe rapidement sur les boites à musique et autres piano mécaniques qui sont plutôt les ancêtres du MIDI et tiennent plus de la partition que de l’enregistrement, mais qui déjà standardisent non seulement la fréquence et le rythme mais aussi l’amplitude.

La méthode la plus fidèle est donc d’utiliser directement les vibrations de l’air, de les stocker et ensuite de les reproduire, à l’identique plus tard et/ou à un autre endroit.

En 1876, Graham Bell règle le problème du lieu en convertissant les vibrations de l’air en signal électrique analogique et au bout, il fait le processus inverse… oui je vous parle du téléphone ! Mais cette conversion assez nouvelle pour l’époque a inspiré un autre inventeur connu: Thomas Edison.

 

En 1887, donc un an après, Thomas Edison réalise un convertisseur qui, au lieu de convertir en signal électrique, crée un signal mécanique: 

Un cône “capte” le son, fait vibrer une aiguille qui écrit sur un cylindre de cire. Pour lire, c’est le processus inverse: le cylindre fait vibrer l’aiguille qui fait vibrer le cône qui crée du son.

On ne va pas faire toute l’évolution jusqu’à aujourd’hui, mais ce processus n’a pas vraiment changé dans son principe. La seule évolution est la fidélité de l’enregistrement, sa durabilité et, pour le mixage, sa flexibilité.

  Je vais donc vous présenter des supports dignes d'intérêt par leur succès ou simplement leur inventivité :

Commençons par le disque du gramophone puis du vinyle ou disques microsillons : 

Descendant direct des cylindres de cire: on garde une transcription mécanique des vibrations sonores sur le support.

Pour commencer, la piste, au lieu de faire le tour du cylindre, décrit une spirale qui part de l’extérieur et se dirige vers le centre du disque. 

La différence entre un phonogramme et un disque vinyle, c’est que pour le vynil, l’aiguille fait vibrer un aimant qui crée un signal électrique qui sera amplifié pour être diffusé sur des haut-parleurs. Cela permet de régler le volume et/ou l'égaliseur…

Et enfin, l'évolution à noter est l’apparition de la stéréo: quand l’aiguille monte et descend c’est un canal, quand elle va de droite à gauche, c’est l’autre canal.

Mais cela n’est pas une révolution technique en soi et sa production n’est pas facile et surtout l’enregistrement à domicile est purement impossible.

C’est là qu’arrive en scène le lecteur de bande magnétique (je ne parle pas des cassettes) :

C’est une grosse bobine presque de la taille d’une bobine de film sur laquelle est enroulée une bande de plastique contenant du métal. 

Petite digression nécessaire pour comprendre le principe : Si vous voulez faire une boussole, prenez un bouchon, un bol d’eau, un aimant et une aiguille. Frottez un bout de l’aiguille sur l’aimant, posez-la sur le bouchon et posez le tout sur l’eau du bol, vous verrez c’est magique, ça s’oriente Nord/Sud. 

Vous comprenez donc qu’on peut aimanter du métal qui ne l’était pas à l’origine.

 

A l’enregistrement, on utilise donc un aimant qui va inscrire un motif magnétique qui varie sur la longueur de la bande. Lors de la lecture, la bande va restituer ces perturbations magnétiques à la tête de lecture.

L’avantage de la bande magnétique est la facilité d’enregistrement: pas besoin de presse ou de graveur et une bande peut être réutilisée. 

Mais la mise en place d’une bobine sur les têtes de lecture et la bobine vide qui recevra la bande est d’une complexité sans nom. mon grand père avait bien essayé de m’apprendre, mais je ne saurais pas le faire.

Voilà les technologies phares du début de la hifi grand public. Et vous remarquerez une similitude assez proche avec le couple CD/cassette que nous avons connu ensuite. l’un dédié à l’achat d’album, l’autre plus enclin à être un support d’enregistrement.

Mais il y a d’autres technologies que nous avons oubliées et qui ont tenté leur chance sans pour autant connaître le succès de ces 4 standards que j’ai cités.

Je vais vous en citer un :

Vous avez peut-être entendu parlé des “cartouches 8 pistes” ou “8-tracks” en anglais. Contrairement aux cassettes ou aux bandes classiques, ici la piste se déroule en continue (on ne peut d’ailleurs pas revenir en arrière sans tout péter, il faut aller en avant jusqu’à reboucler). Sur ces bandes assez larges se cotoient 4 pistes contenant chacune une vingtaine de minutes en stéréo (soit 8 pistes au total). 

Elles sont l’ancêtre de la cassette audio et étaient destinées à la radio pour diffuser des pubs ou des jingles. 

Mais leur intérêt réside dans le fait que la bande est protégée dans une coque en plastique, qu’il ne faut pas la manipuler pour la mettre en place avant de lancer la lecture, ce qui destinait la cartouche à être utilisable dans un autoradio ou dans les appareils grand public.

L’inconvénient majeur était le prix de ces cartouches. 

Si, aux US, les marques d’automobile équipaient leurs modèles d’autoradio d’8 tracks, ce qui lança le format, ce ne fut pas le cas de suite partout dans le monde.

 Ce qui aura tué le format sera l’arrivée de la cassette compacte (ou la cassette tout court) qui réunissait certains de ces avantages mais à un coût bien inférieur. 

Ces cartouches sont restées en services dans les radio encore une dizaine d’années avant d’être remplacées par des systèmes numériques.

Justement, parlons de la cassette compacte, celle que vous visualisez tous quand je dis “la cassette audio”.

Vous savez comment ça marche, puisque c’est un lecteur de bande magnétique miniaturisé, vous savez qu’il y a deux pistes stéréo réparties sur deux sens de lecture (face A et face B), que la mise en place de la bande est tellement simple qu’un enfant de 3 ans pourrait le faire.

Mais ce que vous ne savez peut-être pas c’est qu’il existait 4 types de cassettes audio

  • Type I : cassettes dites « normales » 
  • Type II : cassettes dites « chrome » au dioxyde de chrome (CrO2
  • Type III : cassettes dites « ferrichrome » FeCr
  • Type IV : cassettes dites « métal »

Il s’agit ici du type de métal utilisé sur la bande afin de lui donner une qualité de reproduction de plus en plus fidèle. Vous n’avez probablement jamais utilisé le type 4, car il était principalement utilisé pour la prise de son.

Vous avez rencontré et utilisé des type 1 et 2 principalement et éventuellement du type 3 sur la fin de vie de la k7.

Mais peut-être avez-vous vu un bouton “Dolby B” ou “Dolby NR” sur les lecteurs de la chaine hifi familiale, mais comme beaucoup, dont moi, vous ne saviez pas à quoi cela servait.

Un des inconvénients de la cassette, quelle que soit la technologie, était le ssshhhhhh, le souffle, le bruit de fond qu’elle pouvaient contenir. 

Et bien ce bouton, cette technologie dolby était en réalité un suppresseur de bruit de fond. NR: noise reduction

Je vous passe le détail du fonctionnement, mais en gros, les sons peu forts, susceptibles d’être couverts par le bruit de fond sont amplifiés sur la bande et le dolby B/NR, après avoir supprimé le bruit, restaure le volume original et donc ce qu’on appelle la dynamique.

Donc si vous n’aviez pas de lecteur qui bénéficiait de cette technologie, vous avez une dynamique assez pauvre et un son assez “radio” au final.

Et c’est entre autres pour cela que bien des personnes pensent que la cassette avait un son pourri : nous avons des chaines pas chères, des têtes de lectures moisies, et dans les pire des cas, enregistrions depuis la radio… Mais en réalité, une cassette type 3 ou 4 avec du dolby NR peut être d’une qualité tellement proche du cd que vous ne pourriez faire la différence.

Mais il y a autre chose qu’on associe avec la cassette et qui n’était pas si évident que cela: l’autoreverse. Vous appuyez sur un bouton et CLAC, ça lit l’autre face. Simple non? pas aussi simple, en tout cas au début…

Au début de l’autoreverse, les lecteurs (très haut de gammes et très chers) retournaient physiquement la cassette en entier… certains en montant la cassette sur un support rotatif, d’autres utilisaient même un tapis roulant qui emmenenaient la cassette au fond du lecteur où une plateforme effectuait la rotation… bref, une usine à gaz électro mécanique…

Mais au final, la solution qui a démocratisé l’autoreverse, c’est simplement la tête de lecture qui pivotait à 180° et le moteur d'entraînement qui agissait sur l’autre côté de la cassette. Cela parait tellement évident.

Une dernière anecdote sur la cassette : il existait dans les années 2000 des lecteurs à detection de blancs. L’avantage était de pouvoir passer à la piste suivante au lieu d’y aller au juger. En réalité, le principe est ici aussi assez simple: la cassette avance ou recule tout en lisant la piste. Lorsque le volume arrive à 0, on arrête le déplacement rapide et on lance la lecture. Cela donnait à la cassette un avantage que seul le CD possédait 

Mais assez avec la cassette et passons justement au CD.

Le CD est le premier support numérique audio grand public. Il a existé d’autres supports numériques à bandes magnétiques mais aucun n’a eu le succès du CD.

Alors un CD, comment ça marche? C’est un peu plus compliqué que ce qu’on a vu précédemment: on encode la “vague” de son sous une forme numérique.

Un peu comme en maths où lorsque l’on veut tracer une courbe, on note quelques points et on les relies pour tracer une jolie parabole.

Concrètement, pour chacune des pistes stereo, 44.100x par seconde, on note la hauteur de la vague sur une valeur allant de 0 à 65 536 (sur 16 bit, donc de 16x0 à 16x1). 

On note, à la suite les unes des autres, l’ensemble des valeurs numériques sur une piste en spirale partant du centre vers l'extérieur.

Le lecteur va lire ces 0 et 1 pour reconstituer ces valeurs en 16bit en faire des points pour reconstruire la courbe et la transmettre en analogique à l’ampli. 

C’est de la même façon que l’on fait des fichiers wav.

Mais le CD n’a des pistes en “wave” mais chaque piste est en réalité un flux de données… oui, lire un CD c’est lire en streaming depuis le CD. Les ordinateurs peuvent parfois interpréter ces flux comme des fichiers “.cda”, mais il s’agit ici plus d’un traitement de la part de l’ordinateur que d’une réalité.

Alors comment le lecteur de CD fait-il pour savoir, à l’insertion du disque, la durée et le nombre de piste sans lire le CD en entier? C’est tout simple: avant la piste de lecture, il y a une table de contenu qui indique ces informations au lecteur.

Dans la série “le saviez-vous” sachez qu’il existait une norme pour inscrire les titres des pistes: le CD-text (j’avoue moi même ne pas être tombé sur un seul album utilisant cette fonction).

Après, la suite de l’histoire, on la connait : tout cela a été remplacé peu à peu par des fichiers numériques utilisant des formats de compressions plus ou moins destructifs. Mais je reviendrai peut-être un jour dessus en expliquant comment fonctionne le mp3.

Dans tous les cas, il me paraissait intéressant de jeter un coup d’oeil par dessus l’épaule et faire ce tour d’horizon rapide de la reproduction sonore et ses fonctionnements. Si vous pensez que j’ai éludé une technologie si importante que je mérite d’être fouetté en place publique, n'hésitez pas à réagir sur le chat, les commentaires ou twitter et on verra si je fais un complément ;-)