Histoire de l'enregistrement sur bande magnétique

La fidé­lité cela signi­fie que la bande magné­tique est le premier support qui a permis de réali­ser des enre­gis­tre­ments sur l’in­té­gra­lité du spectre sonore (20 Hz-20 kHz). Elle a permis égale­ment, à travers ses déve­lop­pe­ments progres­sifs, d’aug­men­ter de façon signi­fi­ca­tive le rapport signal/bruit, tout en limi­tant la distor­sion harmo­nique. Pour finir, par sa capa­cité à être mani­pu­lée et coupée, la bande intro­duit la notion de montage dans le domaine de l’au­dio, et la possi­bi­lité de réali­ser des secondes prises, des correc­tions, et donc d’aug­men­ter la qualité finale des enre­gis­tre­ments.

Cette dernière parti­cu­la­rité ouvre égale­ment la voie, non pas seule­ment aux correc­tions, mais à une certaine inven­ti­vité tech­nique, dont l’ex­pres­sion la plus totale est proba­ble­ment la musique concrète et la musique élec­troa­cous­tique : des mouve­ments musi­caux qui ne se conten­tèrent pas d’uti­li­ser le magné­to­phone à bande magné­tique comme support pour déve­lop­per des enre­gis­tre­ments, mais comme instru­ment de la compo­si­tion. 

Dans ce dossier, nous allons faire un tour d’ho­ri­zon rapide du magné­to­phone à bande, en nous inté­res­sant :

• dans un premier temps à son déve­lop­pe­ment histo­rique
• dans un second temps à sa tech­no­lo­gie

C’est parti !

Histo­rique

L’in­ven­tion :

La bande magné­tique fut large­ment déve­lop­pée durant la Seconde Guerre Mondiale, en Alle­magne. Son inven­tion, ou en tout cas l’in­ven­tion de quelque chose qui ressemble au produit fini, date de 1927. Fritz Pfleu­mer mit au point un appa­reil permet­tant d’en­re­gis­trer et de lire les infor­ma­tions magné­tiques emma­ga­si­nées sur une bande de papier recou­verte d’une poudre d’oxyde de fer. Les résul­tats étaient assez peu convain­cants, l’oxyde de fer ayant tendance à se déta­cher de la bande lors de la lecture et de l’en­re­gis­tre­ment. Malgré ses défauts, en 1930, Pfleu­mer réus­sit à obte­nir un brevet et la propriété intel­lec­tuelle pour son inven­tion. Il commence alors une tour­née des grandes entre­prises alle­mandes, espé­rant trou­ver un ache­teur qui saura déve­lop­per son projet. De par les mauvaises perfor­mances de sa machine, il lui fallut 2 ans pour trou­ver une entre­prise inté­res­sée…

Le déve­lop­pe­ment en Alle­magne :

En 1932, la manu­fac­ture d’ap­pa­reils élec­tro­niques AEG (Allge­meine Elek­tri­citäts-Gesell­schaft) racheta son brevet et commença à déve­lop­per, à partir de l’in­ven­tion de Pfleu­mer, ce qui devien­dra le premier lecteur de bande magné­tique. Ce travail de plusieurs années fut réalisé en colla­bo­ra­tion avec l’usine IG Farben (future usine BASF) qui se char­gea de déve­lop­per la première bande magné­tique, telle qu’on la connaît aujour­d’hui. Le résul­tat sera le Magne­to­phon K1, le premier véri­table magné­to­phone à bande (présenté en 1935 à l’ex­po­si­tion radio­pho­nique de Berlin). Ce modèle de magné­to­phone donna rapi­de­ment lieu à diverses versions (K2, K3…) dont une porta­tive, qui trou­vèrent leur usage prin­ci­pa­le­ment dans trois branches distinctes : la radio­pho­nie, l’ar­mée et la police (pour l’en­re­gis­tre­ment de dépo­si­tion et des inter­ro­ga­toires). Pour la radio et l’ar­mée alle­mande, dans la guerre qui menaçait alors d’écla­ter, le magné­to­phone fut un avan­tage indé­niable : il permet­tait des trans­mis­sions 24 heures sur 24, là où les alliés, qui diffu­saient encore prin­ci­pa­le­ment en direct sur les ondes radio­pho­niques (et avec l’aide de quelques disques acétates, qui permet­tait de préen­re­gis­trer des programmes rela­ti­ve­ment courts) étaient amenés à faire d’im­por­tantes pauses entre les programmes. Notez bien, la qualité du Magne­to­phon d’AEG peut-être aujour­d’hui encore enten­due, puisque nous avons accès à des enre­gis­tre­ments réali­sés grâce à lui : par exemple cette sympho­nie n° 3 « Eroica » de Beetho­ven, diri­gée par Furtwän­gler, et enre­gis­trée (en mono bien sûr) en 1944. Vous pouvez juger de la qualité remarquable de l’en­re­gis­tre­ment pour l’époque.

Ailleurs dans le monde : 

La recherche dans le domaine de l’en­re­gis­tre­ment magné­tique n’était pas le simple fait de l’Al­le­magne. Aux USA, les labo­ra­toires Bell avaient déjà fait des avan­cées impor­tantes dans les années 1920, de même au Japon, et en Angle­terre à travers la firme Marconi. Cepen­dant, dans tous ces pays, la recherche se concen­trait sur l’amé­lio­ra­tion des enre­gis­treurs magné­tiques qui exis­taient alors : les enre­gis­treurs sur fil d’acier. En Angle­terre, Marconi-Stille avait déve­loppé pour la BBC un enre­gis­treur sur ruban d’acier qui permet­tait d’en­re­gis­trer à peu près 30 minutes conti­nues (la machine pesait près d’une tonne, voir ci-contre). Cepen­dant ces tech­no­lo­gies d’en­re­gis­tre­ment sur support d’acier magné­tisé présen­taient de nombreux problèmes (poids, rupture du fil d’acier, dange­ro­sité du ruban d’acier très coupant…), et une bande passante qui limi­tait leur usage à l’en­re­gis­tre­ment des voix. Signe de cette dispa­rité des recherches, entre 1921 et 1941, sept brevets ont été dépo­sés, entre l’Al­le­magne, le Japon et les États-Unis, chacun concer­nant la même avan­cée (la préma­gne­ti­sa­tion à courant alter­na­tif), chaque cher­cheur igno­rant les recherches des autres.

Après la guerre aux USA, en Europe et au Japon : 

La tech­no­lo­gie des bandes magné­tiques, et les appa­reils d’en­re­gis­tre­ment et de lecture qui allaient avec, restèrent le secret gardé de l’Al­le­magne jusqu’en 1945, où John Mullin, de la divi­sion armée des trans­mis­sions, décou­vrit ce mode d’en­re­gis­tre­ment dans les studios d’une radio près de Franc­fort. Il ramena plusieurs magné­to­phones aux États-Unis, et une douzaine de bande : il les étudia, les améliora, et en 1946 il exposa ses résul­tats lors d’une rencontre de l’Ins­ti­tut des ingé­nieurs élec­tri­ciens et élec­tro­ni­ciens (IEEE) à San Fran­cisco, où il attira l’at­ten­tion d’une toute jeune entre­prise : Ampex.

En 1948, Ampex fut en mesure de présen­ter son premier modèle, déve­loppé avec l’aide de Mullin, l’Ampex 200. La machine connut un succès reten­tis­sant, prin­ci­pa­le­ment dû au déve­lop­pe­ment de la diffu­sion radio­pho­nique préen­re­gis­trée, jusqu’alors seule­ment possible grâce aux disques acétates. Bien­tôt, Ampex fut contacté par une entre­prise spécia­li­sée dans la pétro­chi­mie, 3M, qui déve­loppa pour ses magné­to­phones la première bande magné­tique améri­caine de grande qualité, la « Scotch Magne­tic Tape », en parti­cu­lier la Scotch 111, une bande qui devien­dra rapi­de­ment un stan­dard dans le monde entier.

Entre 1947 et 1950, la multi­pli­ca­tion aux USA des fabri­cants de magné­to­phones et de bandes généra une dispa­rité criante entre les appa­reils commer­cia­li­sés, tous incom­pa­tibles entre eux. La Natio­nal Asso­cia­tion of Broad­cas­ters (NAB), qui avait déjà édicté les normes concer­nant le gravage des disques, mis au point en 1949 la première charte pour régle­men­ter et lisser la produc­tion des bandes magné­tiques et des magné­to­phones. Nous en repar­lons dans l’en­ca­dré ci-contre…

En Europe, après-guerre, la produc­tion de bande se déve­loppa prin­ci­pa­le­ment à travers les usines BASF et Agfa. En même temps, Tele­fun­ken, filiale d’AEG, commer­cia­lisa le premier magné­to­phone euro­péen au format « domes­tique », le Magne­to­phon M5. Toute­fois, la conti­nua­tion des progrès dans le domaine de l’en­re­gis­tre­ment magné­tique fut alors surtout porté par une petite entre­prise suisse, portant le nom de son fonda­teur : Studer. En 1949, Studer déve­loppe le Dyna­vox, un magnéto pour usage semi-pro qui connut un succès assez impor­tant pour que la marque commence à déve­lop­per d’autres modèles. En parti­cu­lier, après 1950, à travers sa filiale ReVox, le construc­teur suisse déve­loppa en premier lieu la série 36 (à partir de 1955) et surtout, le magné­to­phone tran­sis­to­risé parmi les plus vendus du monde, le modèle A77 (première version sortie en 1967), dont les quali­tés méca­niques et sonores, dans une taille réduite, en firent un étalon pour la produc­tion de magné­tos domes­tiques ou semi-pros. ReVox ouvrit la voie, dans son propre pays d’abord, pour les produc­tions de Stefan Kudelski (Nagra) et de Stel­la­vox, mais aussi partout en Europe pour le déve­lop­pe­ment de magné­to­phones domes­tiques ou d’usage éduca­tif (par Grun­dig, Uher, Tand­berg…).

Au Japon, le déve­lop­pe­ment de l’en­re­gis­tre­ment magné­tique fut porté par deux entre­prises pion­nières : Tokyo Tsushin Kogyo (abrégé Totsuko, future firme Sony) et Nippon Denki Onkyo (future Denon). En s’ap­puyant sur un magné­to­phone améri­cain (le Magne­cor­der PT-6), les deux marques se lancèrent dans le déve­lop­pe­ment des deux premiers magné­tos japo­nais : le PT-11 de Totsuko et le PT-12 de Denon. Ces deux appa­reils, comman­dés par la radio natio­nale japo­naise, la NHK, ouvrirent la voie au déve­lop­pe­ment des magné­to­phones grand public de la marque Akai (dès les années 1950) puis TEAC et Pioneer, qui produi­sirent d’ex­cel­lents appa­reils pour un public d’ama­teurs. On notera aussi Tascam (branche semi-pro de TEAC) et Otari, fabri­cant de magné­to­phones de studio utili­sés dans le monde entier.

Comment ça marche ?

La bande

La bande magné­tique est formée d’un support plas­tique fin sur lequel est déposé un mélange d’un liant de fixa­tion dans lequel flottent de micro­sco­piques parti­cules d’oxydes ferro­ma­gné­tiques (pour les bandes magné­tiques pour magné­to­phone, il s’agit d’oxyde de fer). Ce liant contient aussi un lubri­fiant sec, pour proté­ger les têtes lors du passage de la bande. Avant que le liant ne sèche, la bande passe dans un champ magné­tique d’orien­ta­tion qui oriente toutes les parti­cules dans le même sens. La bande est ensuite chauf­fée de façon à faire s’éva­po­rer les solvants du liant. La bande est ensuite décou­pée aux tailles et formes stan­dards. Ainsi la bande consti­tue un support pouvant rece­voir et emma­ga­si­ner un flux magné­tique, qui pourra être lu par la suite.

Les têtes lecture et/ou enre­gis­tre­ment

Il y a des diffé­rences notables entre tête d’en­re­gis­tre­ment, de lecture et d’ef­fa­ce­ment. De même, il y a des diffé­rences impor­tantes entre tête en métal ou en ferrite. Ces diffé­rences sont trop poin­tilleuses pour être trai­tées ici. Fonda­men­ta­le­ment, il faut comprendre qu’une tête de magné­to­phone fonc­tionne sur le prin­cipe de l’in­duc­tion : lorsqu’un courant élec­trique la traverse, elle émet un champ magné­tique ; inver­se­ment, un champ magné­tique passe à proxi­mité et elle génère alors un courant magné­tique. Une tête est donc basée sur un bobi­nage de fil de cuivre (une bobine par voies) entouré sur un noyau fermé sur lui-même (comme un cercle de métal si l’on veut) à l’ex­cep­tion d’une fine ouver­ture qui fait face à la bande. On l’ap­pelle l’en­tre­fer, et c’est lui qui permet la concen­tra­tion du champ magné­tique en un point (il agit comme une « sortie », si l’on veut). Dans la tête d’en­re­gis­tre­ment, le signal audio (sous la forme d’un courant variable) occa­sionne l’émis­sion d’un champ magné­tique qui vient magné­ti­ser la bande. Lorsque cette même bande passe sur la tête de lecture, le phéno­mène inverse se produit :  sa magné­ti­sa­tion va géné­rer un courant variable à la sortie de la tête.

L’ali­gne­ment et la cali­bra­tion

Il s’agit de deux procé­dures distinctes qui ont pour but d’ob­te­nir les résul­tats opti­mums du support.

L’ali­gne­ment concerne les perfor­mances méca­niques de l’ap­pa­reil. Il consiste au contrôle et, si besoin, au réglage de l’or­tho­go­na­lité parfaite du chemin de bande : il s’agit donc de s’as­su­rer que la bande passe à la bonne hauteur sur les têtes, parfai­te­ment alignée avec leurs pistes, et à un angle de 90° parfait par rapport à l’axe verti­cal de chaque tête : ce dernier aspect se nomme l’azi­mut et il permet de s’as­su­rer que toutes les pistes, en enre­gis­tre­ment et en lecture d’un même signal mono, sont en phases les unes avec les autres.

La cali­bra­tion concerne les perfor­mances élec­tro­niques de l’ap­pa­reil. Il consiste à l’ho­mo­gé­néi­sa­tion du rapport entre les niveaux de signal en entrée, sur la bande, et à la sortie. Je résume certains aspects de la cali­bra­tion : il s’agit, pour une part, du réglage du niveau de réfé­rence, c’est-à-dire du niveau corres­pon­dant au 0 VU (sur le Vumètre de l’ap­pa­reil). Ce niveau peut se régler comme chacun le souhaite, mais suit géné­ra­le­ment des normes : sur les appa­reils HiFi, on se calera sur la norme de 0,775 V (0 dBu), tandis que sur certains appa­reils profes­sion­nels, on règlera plutôt l’ap­pa­reil à 1,23 V (+4 dBu). Pour une autre part, la cali­bra­tion vise à régler la réponse en fréquence en lecture et en enre­gis­tre­ment. Un dernier aspect de la cali­bra­tion, et pas des moindres, est le réglage du bias d’en­re­gis­tre­ment, qui a pour but de mini­mi­ser la non-linéa­rité en fréquence de la bande. Le bias permet donc une réponse en fréquence plus égale, et une dimi­nu­tion de la satu­ra­tion (donc une meilleure réponse dyna­mique).