Construction et fonctionnement des micros magnétiques

Des tests innom­brables tendent à prou­ver l’un ou l’autre, depuis les diffé­rences fonda­men­tales qu’il y a entre un corps en frêne ou aulne sur un instru­ment de type Fender, jusqu’aux tests de micros montés sur un instru­ment en contre­plaqué Ikea… Dans cette série d’ar­ticles, nous nous effor­ce­rons de… ne rien démon­trer du tout au sujet de ce débat, mais plutôt de vous appor­ter quelques éléments tech­niques sur les micros en tant qu’objets, notam­ment leur construc­tion et fonc­tion­ne­ment. Chacun de ces éléments, pris indi­vi­duel­le­ment, est impor­tant pour le rendu final. Dans quelle propor­tion ? Impos­sible de le savoir, et c’est de toute façon telle­ment subjec­tif…

Prin­cipe géné­ral de construc­tion et de fonc­tion­ne­ment des micros magné­tiques

Les micros magné­tiques montés sur les instru­ments élec­triques (guitare ou basse, ou même piano élec­trique type Fender Rhodes) fonc­tionnent selon un prin­cipe assez simple. À la base du dispo­si­tif, il y a un (ou plusieurs) aimant(s), qui génère(nt) un champ magné­tique. Cet aimant est entouré d’une bobine de fil conduc­teur, avec deux fils en sortie (dont l’un est une masse, c’est à dire une connexion à un point de réfé­rence de valeur nulle, et l’autre appelé « point chaud »). L’en­semble du dispo­si­tif aimant + bobine émet un champ magné­tique au-dessus de sa surface. Au repos, la valeur de ce champ magné­tique est fixe.

La corde (fabriquée dans un maté­riau sensible au magné­tisme, d’où l’in­com­pa­ti­bi­lité des cordes en boyau ou nylon sur un instru­ment élec­trique) passe dans le champ magné­tique. Lorsque la corde est jouée, elle oscille avec une vibra­tion (dont la fréquence se mesure en Hertz) qui dépend de la masse de la corde et de la longueur de la partie qui vibre. Ces deux para­mètres déter­minent la fréquence de vibra­tion de la corde et donc la note (une note de musique est une vibra­tion de l’air à une fréquence donnée, par exemple le La de réfé­rence est à 440 Hertz).

Le mouve­ment de la corde dans le champ magné­tique perturbe celui-ci, cette pertur­ba­tion génère une diffé­rence de poten­tiel élec­trique entre les deux extré­mi­tés de la bobine qui entoure l’ai­mant (force élec­tro­mo­trice, selon la loi de Lenz-Fara­day) et donc un courant dans la bobine (un courant élec­trique, en très simpli­fié et géné­ra­lisé, est une diffé­rence de poten­tiel entre deux points connec­tés entre eux). Cette faculté qu’a une bobine de conver­tir une pertur­ba­tion de champ magné­tique en courant élec­trique (ou réci­proque­ment) s’ap­pelle l’in­duc­tance, elle se mesure en Henry (H).

À ce stade, le courant élec­trique est très faible, de l’ordre de quelques dizaines de milli­volts. Le point inté­res­sant, c’est que la valeur de ce courant (inten­sité et tension) est propor­tion­nelle à la valeur de la pertur­ba­tion du champ magné­tique (selon une loi qui s’écrit avec une horrible équa­tion mathé­ma­tique que je vous épargne), et que cette pertur­ba­tion magné­tique est elle-même propor­tion­nelle à la fréquence de vibra­tion de la corde (selon une autre loi tout aussi horrible pour qui n’aime pas les maths).

Avec ce dispo­si­tif simple, dont les fonda­men­taux théo­riques datent du XIXe siècle, on a donc inventé un moyen de conver­tir le mouve­ment d’une corde en maté­riau métal­lique, en une varia­tion de courant élec­trique mesu­rable et propor­tion­nelle au mouve­ment de départ de la corde.

Saluons ici les inven­teurs en ques­tion : à partir d’un premier brevet en 1909 et diverses tenta­tives dépour­vues de succès (par exemple la marque Strom­berg-Voisi­net en 1928, qui n’a jamais décollé, car s’ils avaient les guitares avec micros, en revanche il manquait les amplis dignes de ce nom…), c’est Paul Tutmac qui équipe une guitare hawaïenne de chez Ricken­ba­cker en 1932, tandis qu’en 1936, Gibson, après plusieurs proto­types bizar­roïdes, commer­cia­lise une guitare de type arch­top montée avec un micro signé de Walter Fuller, et adop­tée par le guita­riste Char­lie Chris­tian qui laisse son nom au modèle de micros et de guitare.

Cette tech­no­lo­gie est donc diffé­rente de celle d’un micro­phone qui capte un son, c’est-à-dire une varia­tion de pres­sion de l’air ambiant. Pour cette raison, l’ap­pel­la­tion en anglais est « pickup » ce qui corres­pond au mot français « capteur », tandis qu’un micro­phone en anglais se dit « micro­phone » (avec l’ac­cent ça fait « maï-kro-fonn »). En français, c’est un abus de langage d’ap­pe­ler « micro » les micros d’une guitare élec­trique !

Notons ici tout de suite les défauts du procédé, sur lesquels nous revien­drons ensuite pour voir comment on tente de les résoudre :

• sensi­bi­lité aux para­sites élec­tro­ma­gné­tiques : un dispo­si­tif basé sur de très faibles varia­tions d’un champ magné­tique est éminem­ment sensible aux pertur­ba­tions magné­tiques d’ori­gine exté­rieure. Les ondes prove­nant des tubes catho­diques, des signaux de la radio et de la télé­vi­sion hert­zienne, ou WiFi plus récem­ment, sont autant de bruits de fond suscep­tibles d’être captés invo­lon­tai­re­ment par les micros et se traduire en bouillie de fréquences par-dessus le signal de la guitare.
• sensi­bi­lité aux para­sites sur le courant élec­trique : le signal trans­porté par le câble sortant de la guitare est d’un voltage et d’une inten­sité très faible, ce qui le rend vulné­rable aux inter­fé­rences élec­triques, à commen­cer par le « bruit de fond » élec­trique dû à une mauvaise isola­tion par rapport au courant d’ali­men­ta­tion géné­ral qui est un courant alter­na­tif : en Europe c’est du 220 Volts et la fréquence est 50 Hz, aux États-Unis c’est du 110 Volts et du 60 Hz. Dans un cas comme dans l’autre, malheu­reu­se­ment une oscil­la­tion à 50 Hz ou 60 Hz corres­pond à une fréquence audible (aux envi­rons d’un La d’une basse élec­trique qui est à 55 Hz). Si ce signal se super­pose malen­con­treu­se­ment au signal sortant de la guitare (par exemple en raison d’une masse mal raccor­dée quelque part dans le circuit), vous aurez un joli ronron­ne­ment dans les graves par-dessus le son de votre instru­ment.

Par ailleurs, aucun dispo­si­tif élec­trique n’étant aussi parfait dans la vraie vie que le voudrait la loi mathé­ma­tique qui le décrit, le nombre de tours de fil (ou spires) des bobines est loin d’être négli­geable, et l’ac­cu­mu­la­tion de ces tours finit par géné­rer une capa­ci­tance, c’est-à-dire une accu­mu­la­tion de charge élec­trique dans la bobine. L’en­semble du capteur aimant + bobine se comporte donc à la fois comme une source d’éner­gie et comme une résis­tance au passage du courant qu’il génè­re…

À partir du prin­cipe exposé ci-dessus, on peut explo­rer l’en­semble des évolu­tions de chacun des compo­sants pris indi­vi­duel­le­ment. Affaire à suivre !