Histoire de l'enregistrement sonore

En 1877 Charles Cros , savant et poète français, imagine un système capable d'enregistrer le son sur un disque ou un cylindre. Quelques mois après lui, l'Américain Thomas Alva Edison le réalise et le fait breveter en 1878. Son système, appelé phonographe, fonctionne avec un cylindre de cire gravé et manipulé à la main.

Par la suite, Edison motorise la rotation du cylindre pour obtenir une vitesse régulière et duplique le cylindre en produisant un moule.

Travaillant sur le principe de l'enregistrement magnétique décrit par Oberlin Smith en 1888, un ingénieur danois nommé Valdemar Poulsen dépose en 1898 le brevet d'un système d'enregistrement sonore électromagnétique. Son Télégraphone utilise des rouleaux de fil de fer ou de fins rubans métalliques.

Réalisée en 1878 avec le phonographe d'Edison puis en 1888 avec le gramophone de Berliner, l'idée du paléophone de Charles Cros (1842-1888) est le premier moyen permettant de capturer le son pour le conserver (1877).

Le disque

En 1888, Émile Berliner fabrique le gramophone. Ce système utilise un disque plat sur lequel le son est gravé en une spirale. Si le son est de moins bonne qualité qu'avec le phonographe, le disque est plus facilement reproductible. Berliner travaille alors à améliorer la qualité de ses enregistrements, au point que son gramophone vient concurrencer puis évincer le système d'Edison.

C'est la musique qui profite surtout de cette invention, à partir de 1901, sans doute parce qu'elle n'est pas contrainte par les barrières de la langue ; traversant les frontières, son marché est immense !

Après l'amélioration de la qualité de reproduction du gramophone, le disque devient un standard parce que sa duplication est plus simple et coûte moins cher que celle du cylindre d'Edison. En 1920, le phonographe est complètement évincé.

Écouter un disque sonore est un divertissement très populaire, jusqu'à l'avènement de la radio (1920) et surtout après 1930. Cette concurrence fait souffrir la production de disques car le coût est quasiment nul pour l'auditeur, et il ne s'agit plus seulement de musique. À cette époque, le phonographe existait déjà depuis longtemps. Le principe utilisé était de graver un sillon dans un disque qui tourne puis convertir les signaux en sons. On fabriquait alors les disques avec un métal appelé shellac, dont la capacité était de 5 minutes à 78 tours par minute. Avec l'apparition du disque de vinyle, ses performances se sont grandement améliorées. Aussi, puisque c'était un liquide, l'impression devint plus facile.

Quelques années plus tard, en 1948, un groupe de travailleurs de CBS inventa le LP (long play) qui pouvait maintenant contenir 20 minutes de musique à 33 révolutions par minute (rpm). Pour permettre une telle capacité, les sillons étaient rapprochés à 127 microns (0,005 pouce), ceci étant impossible à réaliser sur les disques en shellac. Peu après RCA Victor introduisit un plus petit disque à 45 rpm. Il fonctionnait comme le LP, mais il ne contenait que quelques minutes de musique. C'est pourquoi il devint le support favori pour les enregistrements d'une seule chanson.

Le 33 tours LP, le 45 tours, la stéréophonie

C'est indirectement que l'industrie du disque connaît son second âge d'or. Après la deuxième guerre mondiale, la naissance de la télévision vole aux ondes radio leurs programmes en y ajoutant l'image. Les émissions de radio se rabattent donc sur la musique, qu'elles diffusent 24 heures sur 24, lui assurant une forte promotion à l'aide de Top 40, etc.

Arrivent enfin le disque longue durée, ou LP (Long Play) et l'enregistrement haute-fidélité (Hi-Fi). Le 33 tours long play (LP)(33 tours 1/3 par minute) est inventé en 1948 par la Columbia Records. Puis RCA propose le 45 tours, qui devient le média le plus populaire. L'égalisation du son permet de renforcer les fréquences maltraitées par le média. Ainsi, le disque, qui est fabriqué maintenant en vinyle, est capable de reproduire toute la gamme de fréquence audible. En 1930, l'ingénieur anglais Blumlein travaille sur la stéréophonie. L'industrie du disque n'adopte l'idée qu'en 1958, où le disque enregistre les deux signaux (gauche et droit, chacun sur une paroi du sillon) en conservant la compatibilité avec le système monaural.

L'enregistrement magnétique
Inventé au seuil du XX° siècle par Poulsen (1898), l'enregistrement magnétique ne progresse qu'à partir de 1928, en Allemagne, avec une bande de papier recouverte de particules de métal. En 1935, BASF et AEG Telefunken produisent, le premier une bande magnétique plastique, et le second le Magnetophon. Cette machine permet d'enregistrer le son et de le reproduire aussitôt. On est à la veille de la seconde guerre mondiale, et le monde n'est pas informé de l'existence du magnétophone. Lorsque, pendant la guerre, on peut entendre un discours d'Hitler depuis une radio de Brême puis la même voix sur une autre radio à Munich un quart d'heure après, on ne comprend pas : 500 Km séparent les deux villes !

Le magnétophone

Après la guerre et sur le modèle du Magnetophon allemand, la société californienne Ampex produit des magnétophones à bandes d'un quart de pouce qui se vendent dans le monde entier. Les avantages de la bande magnétique sont appréciés :

Avant l'intermédiaire du magnétophone (avant 1950), la gravure du "master" d'un disque est faite en une seule prise, si possible sans erreur. La bande magnétique permet d'enregistrer les morceaux séparément et de recommencer les prises de sons si nécessaire. Et c'est par découpage et collage des meilleures séquences que l'on prépare la bande qui est gravée sur le master.

Le magnétophone est transportable. Il permet des enregistrements en extérieur, de bruits, de concerts en public et dans des lieux réputés...
La copie est aussi un avantage indéniable, bien que les éditeurs n'en soient pas convaincus ! La copie illicite est tellement prospère que des taxes sont imposées sur la vente de bandes vierges pour être reversées sous forme de droits d'auteur.

Bientôt vint au monde la cassette à; bande magnétique, qui fonctionnait grâce à l'électromagnétisme. Pour enregistrer, on envoyait un courant électrique, ce qui produisait un champ magnétique sur la bande. Pour lire la cassette, il suffisait de faire l'inverse. La cassette offrait une meilleure qualité de son et était effaçable et ré-enregistrable. Elle a non seulement développé une nouvelle industrie, mais elle a aussi influencé celle du disque. En effet, il devint chose courante d'enregistrer d'abord la musique sur cassette et de la reproduire sur LP. Cette technique était plus avantageuse, car si une erreur était commise sur la cassette, on n'avait qu'à couper cette partie et la coller sur une autre bande.

Les premiers magnétophones numériques

Le numérique révolutionne l'enregistrement magnétique avant de s'attaquer au disque. Dans les années 50, déjà, Les Bell Telephone Laboratories y travaillent. En 60, la bande magnétique est utilisée pour les données scientifiques et surtout pour l'image vidéo. En 70, naissent des systèmes, mais qui restent très chers ; la plupart des studios d'enregistrement s'équipent tout de même. C'est Sony, en 1981, qui met sur le marché un premier système peu cher. Le convertisseur PCM-F1 utilise une cassette vidéo (VCR ou Video Cassette Recorder) sur laquelle il code uniquement du son. Ce PCM reste tout de même un équipement professionnel ou semi-professionnel.
La cassette DAT, ou Digital Audio Tape, vit le jour chez Sony en 1986. C'était une cassette sur laquelle on enregistrait des données binaires, surtout utilisée dans le domaine professionnel, encore considérée comme un support très stable en sauvegardes.

Progressivement, on améliore le système. L'égalisation du son permet un meilleur équilibre des fréquences. Au fur et à mesure que l'on apprend à fabriquer des têtes de lecture magnétiques de plus en plus petites, on réduit la largeur de la bande ou on augmente le nombre de pistes (4 pistes sur 1/4 de pouce en 1950, 24 ou 32 pistes en 1980 sur une largeur de 2 pouces). Philips met au point la cassette compacte en 1964. Le succès de la "K7" est dû en grande partie à sa maniabilité : la petite boîte de plastique évite de manipuler directement la bande. Conçu au départ comme un Dictaphone ou destiné aux enfants, la K7 atteint la haute-fidélité en 70, grâce à l'amélioration de la qualité des bandes et aux traitements de l'électronique.
Les systèmes employant la K7 se multiplient : lecteur pour voiture dans les années 70, système portable en 80, miniaturisé jusqu'au "Walkman" ou Baladeur, mais aussi répondeur téléphonique, dictaphone (avant la micro-cassette), stockage économique de données informatiques.

Les disques numériques

Les années 70 voient différentes tentatives essayant de promouvoir la quadriphonie. Mais les offres sont incompatibles entres elles et avec les standards du marché. Il faut le renfort des technologies numériques pour détrôner la "galette de vinyle". Le Disque Compact Audionumérique apparaît en 83 sur le marché. L'enregistrement numérique a déjà fait ses premières armes avec la bande magnétique. Depuis 78 en Hollande, Philips développe le système Laservision destiné à lire un signal vidéo numérique enregistré sur un disque, grâce à la réflexion d'un rayon laser. A partir du Laservision, et aidé par le japonais Sony, Philips met au point le CD-Audio de 12 cm (1 h 14 mn de musique maximum) qui est adopté comme standard international.

Le véritable ancêtre du disque compact est le disque de vinyle. Mais auparavant, entre les deux Guerres, on avait déjà fait un certain progrès dans le domaine du son depuis la machine à parler de Thomas Edison et le téléphone d'Alexander Graham Bell. En effet, des compagnies telles que Western Electric et General Electric, par leur contribution à l'invention de microphones et de haut-parleurs électro-magnétiques, ainsi que Bell Telephone, qui a produit la première stéréophonie, ont joué un grand rôle dans l'apparition et le développement du disque en vinyle et de la bande magnétique.

Au début des années 1980, des laboratoires de Philips et Sony, apparaissait le disque compact. Mais ce n'est qu'après quelques années qu'il s'implanta dans les marchés. De même avec le développement de l'informatique les disques dur installés sur les ordinateurs pouvaient aussi être utilisés pour enregistrer des sons sous forme de fichiers aux formats VOC, MID, Wav, etc..

Le disque compact est une technique de stockage par sillons. Il mesure 12 cm de diamètre. Il s'agit de faire tourner le disque sur lui-même pendant qu'on grave un sillon de l'extérieur vers l'intérieur. Mais contrairement au disque de vinyle gravé directement, on veut ici creuser une très mince spirale dans une couche réflective. De la même manière, alors qu'on lit le vinyle avec une aiguille qui suit le sillon, c'est un laser qui balaie le disque compact et qui sera réfléchi vers un photodétecteur.

Sur le disque compact, l'information est stockée sous forme de minuscules cuvettes (1), trous creusés dans une couche photosensible de cianine (3) préservée par une couche de plastique transparent (4). Pour graver un CD, deux systèmes existent: utiliser un seul laser dont on module la puissance ou recourir à une tête équipée de trois faisceaux. Dans un cas comme dans l'autre, le laser d'écriture (5) est d'une puissance de 10 milliwatts. En outre, le guidage doit être très précis. En faisant tourner le disque, on trace alors un sillon de 5,37 kilomètres sous forme d'une spirale au pas de 1,6 micron. En brûlant la couche de cianine, le laser crée près de 4 millions de cuvettes et de surfaces (2) par seconde qui affectent la réflectivité du disque.

Pour lire un CD, le laser a besoin de moins de puissance, soit 0,8 milliwatt. Un faisceau (6) balaye la surface du disque. Lorsqu'il atteint la couche de cianine, il est plus ou moins réfléchi en fonction de la présence ou non de cuvettes (9) en direction d'un photodétecteur (6). Frappé par les photons, celui-ci génère une charge électrique (7) correspondant à la présence de données. Par décodage de ce signal grâce à un microprocesseur, on arrive à lire les informations.

Par la présence ou l'absence de cuvettes dans la couche réflective, les données sont enregistrées dans un CD par code binaire. En effet, pour un code 1, le laser d'écriture crée une cuvette; pour un 0, il n'est pas émis. Parallèlement, s'il y a une cuvette à la lecture, c'est 1 qui est transmis au processeur; si au contraire le laser est réfléchi, c'est 0. Le convertisseur annexé pourra ensuite convertir les données binaires en texte, en sons, en images, etc.

Remarquons également qu'une partie des circuits d'un lecteur CD est réservée pour la détection et la correction d'erreurs de lecture de bits, qui peuvent être causées par la poussière, les égratignures, les marques de doigts.

Les CD audio contiennent des données enregistrées depuis un mode audio qualité CD. Ils sont inscrits par la gravure d'un sillon directement convertissable en sons. Ils sont lisibles par un lecteur CD audio ainsi que par tous les lecteurs CD-ROM. On peut actuellement enregistrer sur un seul CD jusqu'à 75 minutes de son.
Le disque compact doit sa grande popularité à plusieurs avantages que ses ancêtres n'offraient pas, dont la plupart ont été rendus possibles grâce à la digitalisation. En effet, il permet une meilleure précision et une plus grande clarté, puisqu'il est plus détaillé que les anciens systèmes analogiques. À cause de ces avantages, il est utilisé dans de nombreux domaines. Il comporte des applications domestiques, commerciales, industrielles et scientifiques.
Les compagnies de disques l'utilisent pour les enregistrements finals. En effet, le CD offre une meilleure qualité de son. Il est beaucoup plus fiable que ses compétiteurs, car rien ne peut être effacé ou modifié, étant donné que les sillons creusés ne peuvent être remplis. Ainsi on peut garantir au consommateur une version intégrale et à l'artiste une protection contre les modifications. Par contre, ce peut être aussi considéré comme un inconvénient pour ceux qui veulent l'utiliser comme support personnel.

Le CD surpasse à la volée les anciens disques et la cassette à bande magnétique. Il se démarque par sa qualité de son plus uniforme et de plus grande fréquence, par une absence complète de bruits de fond et par un champ dynamique plus grand. Enfin, en utilisant le laser, on évite tout contact mécanique entre les pièces, donc l'usure, ce qui donne au lecteur et au disque une plus grande espérance de vie.

Si l'on se fie à l'expansion actuelle de l'informatique, le DVD monopolisera sûrement les marchés de stockage portatif. Bien plus, les DVD réinscriptibles devraient envahir les marchés d'ici peu ; ainsi la cassette audio disparaîtra bientôt. Ainsi, le DVD audio sera le seul support ouvert au grand public.
Parallèlement, Sony a inventé en 1992 le MiniDisc, un disque compact de 6,35 cm de diamètre, tout en contenant jusqu'à 75 minutes de musique. Sa petite taille a été rendue possible grâce à un système de réduction de données utilisant les principes psycho-acoustiques pour éliminer l'information normalement non entendue par l'auditeur. Par contre, les MiniDiscs ne peuvent être lus que par leurs propres lecteurs et gravés que par leurs propres graveurs, développés aussi par Sony. Le MiniDisc n'a pas été aussi populaire qu'on le croyait.

Les circuits électroniques

Les sons numérisés (mp3,wma,voc,wav,...) sont stockés dans une mémoire électronique.

Grâce à l'enregistrement numérique d'autres solutions techniques se développent dans les années 90 : enregistreur de poche, petites mémoires sous forme de carte "SmartMédia" utilisées par exemple dans les modems, répondeurs téléphoniques, etc... Le tout numérique est là.

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