Technologies des musiques amplifiées - Définition

En premier lieu, rappelons le concept de musique : c'est L'art de combiner les sons. La musique étant composée de sons, et ces derniers étant constitués de vibrations, les premiers essais d'amplification relèvent du domaine de la physique : les mouvements ondulatoires, et en particulier l'acoustique. Hi-fi: issu de l'anglais "High Fidelity" (haute fidélité)

Acoustique

• L'acoustique désigne la branche de la physique qui étudie la propagation du son.
  • En appliquant la théorie des ondes aux vibrations sonores, on touche à un domaine déjà fort bien maitrisé depuis l'antiquité.
  • Pour amplifier un son, on se servait des propriétés physiques des matériaux en leur donnant une forme particulière. Ainsi les constructions où devaient se produire des orateurs ou des musiciens avaient une acoustique très étudiée.
  • L'apogée de l'amplification acoustique fut la Renaissance avec la construction de Cathédrales et de salle d'Opéras.
• Mais les premières formes d'amplification acoustique furent les premiers instruments de musique.
  • En effet, les différentes caisses de résonance des différents instruments sont étudiées pour amplifier le son qui vient, soit des cordes (harpe, violon, guitare, piano, etc.), soit des embouts pour les instruments à vent (flûte, pipeau, trompette, etc.).
• Cela étant également vrai pour les instruments à percussion, et même pour la voix humaine. En effet, le corps humain fait office de caisse de résonance pour la voix.

Électrique

Analogique

La manipulation électrique du son est possible grâce à l'électromagnétisme.
En effet une variation du champ magnétique à proximité d'une bobine électrique produit un courant électrique induit.

• Ceci permet de capter les vibrations de l'air à l'aide d'une membrane couplée à une bobine qui vibre à proximité d'un aimant; c'est le principe du microphone dynamique. Ainsi les vibrations de la membrane engendrent une tension variable aux bornes de la bobine.
• Inversement, si on applique une tension variable aux bornes d'une bobine plongée dans un champs magnétique et solidaire d'une membrane, on obtient un haut-parleur electrodynamique.
• Cependant, le signal électrique produit par un microphone est trop faible pour être reproduit directement sur un haut-parleur. Il faut donc l'amplifier.
• Ce traitement du son s'appuie sur une chaîne analogique car les manipulations convertissent le son, en courant électrique et inversement, tout en conservant la forme de l'onde.

Pour vanter les qualités de reproduction de leurs appareils et fournir des indicateurs de comparaison, les fabriquants de matériels électroniques de traitement de reproduction des sons, ont dans les années 60 introduit la notion de Haute Fidélité ou Hi-Fi pour High Fidelity.

Amplificateur

Un amplificateur prend en entrée un signal de faible amplitude et l'amplifie à un niveau utile pour l'équipement qui y sera relié en sortie.

Lorsque le signal d'entrée est très faible (quelques millivolts, voire moins) on utilisera un préamplificateur, dont le rôle sera d'amener cette tension à un niveau relativement immune au bruit (quelques volts). La sortie du préamplificateur sera reliée à l'entrée de l'amplificateur de puissance, qui à son tour pourra générer le courant nécessaire à l'alimentation du haut-parleur.

Les premiers amplificateurs électroniques utilisaient la technologie des lampes, avant d'évoluer vers le transistor bipolaire. Aujourd'hui on trouve toujours des amplificateurs à lampes, mais la majorité des unités produites utilisent le transistor, bipolaire ou FET. L'un des avantages des transistors est leur faible encombrement qui rend possible la réalisation de circuits intégrés de puissance, où tout le circuit d'amplification est regroupé dans un seul composant.

Une des différences entre les technologies lampe/transistor est la production possible d'harmoniques impaires par les transistors, rendant le signal reproduit moins agréable à l'oreille que celui reproduit par les lampes, où ce sont les harmoniques paires qui seront produites. Néanmoins les transistors à effet de champ (FET) partagent cet avantage avec les lampes.

Numérique

Par opposition à analogique, on parle de traitement numérique du son, lorsque les traitements sont accomplis sur le résultat de la numérisation du signal d'entrée.

Échantillonnage

• On mesure à intervalle régulier l'amplitude du signal analogique : c'est un échantillon.
• Chaque seconde du signal analogique est ainsi divisée en échantillons.
• La précision de la numérisation dépend du nombre d'échantillons par seconde, mais aussi du nombre de valeurs pouvant être prises par chaque échantillon.
• Le théorème d'échantillonnage de Nyquist-Shannon impose d'échantillonner au minimum au double de la fréquence maximum contenue dans le signal d'entrée. La valeur de l'échantillon est codé sur plusieurs bits, par exemple, un codage sur 16 bits permet d'avoir 65 536 valeurs possibles. C'est le codage utilisé pour les CD-Audio. Le taux d'échantillonnage est de 44,1 kHz, c'est-à-dire que le son est mesuré 44 100 fois par seconde. Dans l'industrie de la production sonore, les valeurs peuvent être plus élevées, par exemple 96 kHz sur 24 bits.

Phonographie

Parmi les activités sonores les plus étonnantes du XX^e siècle : la phonographie.

• Comprendre par ce terme la pratique de la prise de son.
• Les chasseurs de sons n'ont de cesse de trouver divers appareils capteurs et reproducteurs.

Instruments typiques

En résumé, on a trois types d'instruments: les capteurs, les transformateurs et les restitueurs. Dans les musiques modernes, qui utilisent facilement les musiques amplifiées, on retrouve des configurations de base.

Capteurs

Les capteurs sont appelés microphones (en abrégé micros). Il existe des microphones pour la voix et des microphones adaptés pour des instruments dits " acoustiques ". Les instruments appelés " électriques " ont des microphones intégrés, et on peut brancher un câble directement sur l'instrument. Actuellement, les technologies de transmission sans fil par ondes radio permettent de limiter l'utilisation des câbles.

Transformateurs

Le transformateur principal est l'amplificateur. Celui-ci restitue le son, avec plus ou moins de puissance, selon les réglages. Souvent couplée à l'amplificateur, la table de mixage permet de gérer plusieurs entrées et sorties de son. En effet c'est sur cette table que l'on effectue la " balance " d'un groupe: chaque niveau est réglé, et le son perfectionné (aigus, graves, effets sonores).

D'autres machines, parfois intégrées à la table de mixage, ou parfois externes, permettent d'ajouter un effet spécial sur un son. En effet, on ajoutera facilement de la réverbération ou de la compression dynamique sur une voie. Certaines se trouvent sous forme de pédale, permettant d'être actionnées par le pied tout en jouant. Parmi ces effets, on peut citer :

• " l'octaver " : permet de doubler un son à l'octave
• le " wah-wah " : permet de donner à un son un effet " fermé-ouvert " (à l'origine : trompettistes bouchant-débouchant alternativement leur instrument avec une sourdine de jazz ou plus souvent - car moins cher - un déboucheur d'évier en caoutchouc)
• le " limiteur " : permet d'écraser le signal sonore et en particulier ses crêtes.
• les " saturations " : effets de distorsion, fuzz et autres : permettent de saturer le signal avant qu'il n'arrive aux enceintes, ce qui permet de ne pas les endommager.
• les " flangers ", " tremolos ", " delays ", " chorus "...

Restitueurs

Les haut-parleurs transforment un signal électrique en onde sonore.