Les cellules de lecture mono, ne détectaient que les variations horizontales du sillon , autour de la spirale virtuelle parfaite et lisse d'un "microsillon" rempli de silence.
Gravure stéréo :
Ou mettre le canal gauche et le canal droit ?
D 'autant plus que les disques stéréo doivent aussi être lisibles par un tourne disque mono.
Les cellules stéréo sont conçues pour détecter les variations horizontales du sillon, mais aussi les variations verticales. Le bras étant équilibré ( juste avec une légère pression du diamant ) et ayant une certaine inertie, la pointe va vibrer verticalement par rapport à la cellule, selon la profondeur du sillon.
Donc notre sillon est gravé dans le sens horizontal et le sens vertical.
Toutefois les variations verticales sont plus petites que les variations horizontales.
Au mastering , à partir de la bande mixée, on va créer deux signaux pour la machine à graver .
H = G + D
Ainsi une cellule mono, mélangera les deux canaux.
Et V = G - D, c 'est donc la différence entre les deux canaux, qui indique l'importance de la stéréo.
Si on lit un disque mono , avec une cellule stéréo : V = 0 on a pas de stéréo.
Ce n'est pas trop gênant que les variations verticales soient plus limitées que les variations horizontales, puisque ça ne joue que sur le placement droite gauche, alors que le volume du morceau enregistré est donné par la largeur de la variation du sillon, moins limitée..
Mais on ne pourra pas avoir un placement 100 % à droite ou à gauche, comme sur les CD.
Comment séparer voie de gauche et voie de droite ?
Si on ajoute les deux signaux des bobines horizontales et verticales , on a alors :
H + V = G + D + G - D = 2 x G On récupère le double de la voie gauche.
Si on soustrait les deux signaux des deux autres bobines horizontales et verticales on a :
H - V = G + D - (G - D ) = G + D - G + D = 2 x D . On récupère le double de la voie de droite.
Il y a deux jeux de bobines dans une cellule, il suffit de les mettre en série pour faire la voie gauche, et idem pour la voie droite , mais en inversant une des bobines.
Problème : si on enregistre deux sinusoïdes en opposition de phase.
A chaque instant on a D = -G
Donc H = G + D = G - G = 0, aucune déviation horizontale de la spirale
et V = G - D = G + G = 2 X G
En sortie de la cellule :
Voie de gauche = H + V = 0 + V = 2 x G
Voie de droite = H - V = 0 - V = - 2 x G
On a bien le même signal sur les deux voies et en opposition de phase, uniquement issu de la gravure verticale, puisque H = 0, pas de déviation horizontale.
On trouve celà sur des CD de test, pour diverses fréquences, les deux enceintes étant décalées, ça donne un effet de pompage, selon la fréquence , assez désagréable, entre les deux enceintes : une pousse l'air , l'autre l'aspire. Le niveau sonore au point d'écoute est atténué.
Il se passe la même chose si on croise les fils + et - d'une enceinte.
Pour illustrer des photos de disques de test :
Gravure horizontale seule :
Gravure verticale seule :
Maintenant voyons les contraintes de gravage :
Je les ai découvertes dans un article de Dominique Blanc-Francart.
Sur un disque vinyle, il faut mettre la basse au centre :
Sur l'image ci dessous , réalisée avec un logiciel de CAO, j'ai représenté plusieurs sillons en coupe.
La position théorique de chaque sillon , sans aucun signal gravé est représentée par un repère d'axes X, Y.
Le diamant est censé suivre le sillon, représenté soit au repos : X=0 Y = 0 soit vers la droite ou vers la gauche, ou vers le haut et vers le bas, puis avec les deux combinés.
Les basses nécessitent des déplacements importants du burin de gravage, pour être restituées au même niveau que les médiums et aiguës.
La limite horizontale est de toucher le sillon voisin , et la limite verticale est définie par l'épaisseur du disque.
Sillons 1, 2, 3 : gravure horizontale seule
1 : H = 0 V = 0 . c'est la position de repos, pas de signal.
2 : H = -1 ( à fond à gauche ) V = 0
3 : H = + 1 ( à fond à droite ) V = 0
Sillons 4, 5, 6 : gravure verticale seule
4 : H = 0 V = 0 . c'est la position de repos, pas de signal.
5 : H= 0 V = +1 ( à fond en haut )
6 : H= 0 V = -1 ( à fond en bas )
Gravage combiné vertical et horizontal :
7 : a fond en haut, à fond à gauche , le sillon 8 tangente le bord du sillon 6 ( à 0,-1 ), donc à fond vers le bas et donc un sillon plus large : il y a un risque que le diamant sorte du sillon.
8 : a fond en haut, à fond à droite , le sillon 8 tangente le sillon 9 ( à 0,0 ), il y a un risque que le diamant sorte du sillon.
11 ( deux sillons ) à fond en bas H = -1 , celui de gauche est à fond à droite, et celui de droite , est à fond à gauche. Le sillon déborde sur l'autre sillon voisin et le diamant pourrait sauter directement dans l'autre sillon.
12 : ( deux sillons ) à fond en haut et à fond à droite pour la gauche, à fond à gauche pour le droite. Le sillon déborde sur l'autre sillon voisin et le diamant retenu par un sillon très fin pourrait sauter directement dans l'autre sillon.
On évite ces risques, pour les graves, en gravant à H = 0, c'est à dire au milieu, et donc sans effet stéréo. Cad qu'on place la basse au centre de la scène sonore.
On évite ces risques en coupant les extrêmes basses < 50 Hz
Hors phase :
Revenons au disque test gravure horizontale.
Examinons les trois pistes de droite de la plage la plus au centre.
Si les 3 sinusoïdes avaient été en phase, elles ne risquaient pas de se croiser, comme sur cette image.
Mais comment le prévoir pour l'éviter : la longueur de la spire sur un tour varie selon sa position, plus ou moins près du centre.
Correction RIAA à la gravure
Pour avoir le même niveau acoustique dans les basses que dans les aiguës, il faut plus de puissance, donc un signal plus important.
Ceci nous conduirait à avoir un sillon très large, ciselé par les médiums, et les oscillations aiguës seraient invisibles.
Ni le burin, ni les pointes de lecture, sont capables de graver ou de lire un sillon très large.
D 'autre part on ne pourrait mettre que quelques minutes d'enregistrement sur une face de 30 cm.
Et enfin les aiguës, seraient complètement noyées dans le bruit de fond du disque ( frottement du diamant ).
Donc au mastering il faut faire une correction pour la gravure, afin de réduire l'amplitude des basses, et d'augmenter l'amplitude des aiguës.
Chaque marque avait sa propre correction , puis ça s'est normalisé en 1952 sous le nom de RIAA
Bien entendu, avant d'envoyer le signal dans l'ampli, il faut corriger à nouveau pour rétablir le niveau d'origine du signal d'origine et le niveau auditif des graves et des aiguës.
La plupart des amplis sont équipés, d'une entrée phono avec un correcteur RIAA.
La précision de ce correcteur RIAA joue sur la fidélité de restitution.
Aussi on trouve des correcteurs RIAA indépendants à raccorder sur une entrée Aux d'un ampli, qui peuvent couter très cher, à cause de composants plus précis, plus stables et sélectionnés.
Mais aussi l'impédance de la cellule , celle du câble de liaison et celle de l'entrée Phono de l'ampli.
Ca c'est pour les cellules magnétiques à aimant mobile ou à bobines mobiles.
Par contre les entrées PU pick up pour cellules céramique ou piezo des anciens tourne-disques n'ont pas besoin de correcteur RIAA.
J 'ai lu une explication peu convaincante et peu précise : la courbe de réponse des cellules piezo ferait cette conversion RIAA
J 'en ai une autre plus personnelle :
La cellule magnétique sort une tension proportionnelle à la vitesse de variation du diamant. Plus l'amplitude du signal est large, ou plus la fréquence du signal est haute, plus la tension est élevée. ce signal nécessite donc une correction RIAA pour augmenter les basses et réduire les aiguës..
Par contre une cellule piezo marche avec la pression du bout interne de l'aiguille sur un cristal, et cette pression est proportionnelle à l'amplitude de variation du déplacement de l'aiguille, mais pas du tout à sa fréquence.
Ainsi après avoir ramené lors de la gravure l'amplitude des basses et celle des aigües à celle du médium, tout est au même niveau. Seulement après, joue la courbe de réponse de la cellule piezo, qui n'a rien à voir avec la correction en lecture de la RIAA. La bande passante s’arrête bien avant 20 kHz.
Bon c'est un tourne disque !
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