Les bandes analogiques : comment fonctionne l’enregistrement magnétique ?
Pendant plusieurs décennies, la bande magnétique a été le principal support utilisé pour enregistrer, monter, mixer et conserver la musique. Avant l’arrivée des stations audionumériques, les performances étaient captées sur de longues bandes défilant devant les têtes d’un magnétophone.
La largeur de la bande, sa vitesse, sa composition et le nombre de pistes disponibles influençaient directement la qualité de l’enregistrement. La bande analogique n’est pourtant pas une simple pellicule recouverte de métal : elle est constituée de plusieurs couches, chacune remplissant une fonction mécanique ou magnétique précise.
Comprendre sa structure permet également de mieux saisir les caractéristiques sonores associées à l’enregistrement analogique : bruit de fond, saturation progressive, légère compression des transitoires ou encore diaphonie entre les pistes.
Les débuts de l’enregistrement magnétique
Le principe de l’enregistrement magnétique apparaît dès la fin du XIXe siècle avec des appareils capables d’enregistrer un signal sur un fil d’acier.
À la fin des années 1920, l’ingénieur allemand Fritz Pfleumer développe une bande de papier recouverte de poudre de fer. Son invention est ensuite perfectionnée par AEG et BASF, qui utilisent progressivement des supports plastiques plus résistants.
En 1935, AEG présente le Magnetophon, l’un des premiers magnétophones utilisant une bande magnétique moderne. Après la Seconde Guerre mondiale, cette technologie se diffuse aux États-Unis, notamment grâce à Ampex et à Bing Crosby.
La bande présente alors un avantage considérable par rapport à la gravure directe sur disque : elle peut être coupée, collée, copiée et réenregistrée. Elle ouvre ainsi la voie au montage sonore puis, quelques années plus tard, à l’enregistrement multipiste.
Comment le son est-il inscrit sur la bande ?
Lors de l’enregistrement, le signal audio est envoyé vers une tête magnétique. Celle-ci contient un bobinage électrique qui génère un champ magnétique variable en fonction du signal reçu.
La bande défile devant l’entrefer de la tête et les particules présentes à sa surface sont aimantées selon les variations du signal sonore.
Le son, qui évolue initialement dans le temps, est ainsi converti en variations magnétiques réparties tout au long de la bande.
Lors de la lecture, le processus est inversé. Les variations magnétiques enregistrées sur la bande induisent un signal électrique dans la tête de lecture. Celui-ci est ensuite amplifié et envoyé vers la console ou le système d’écoute.
Afin de réduire la distorsion produite par le matériau magnétique, une fréquence située au-dessus du spectre audible est généralement ajoutée au signal pendant l’enregistrement. Ce procédé est appelé prémagnétisation, ou bias.
Le support plastique
Le cœur mécanique de la bande est son support, également appelé film de base. Il s’agit d’un substrat plastique très fin sur lequel est appliquée la couche magnétique.
Les premières bandes ont utilisé différents matériaux, notamment le papier, l’acétate de cellulose ou le PVC. Le polyester s’est ensuite largement imposé grâce à sa résistance et à sa stabilité.
Le support doit être suffisamment souple pour épouser précisément la surface des têtes, tout en restant assez robuste pour supporter les tensions imposées par le transport du magnétophone.
Une bande trop fragile, déformée ou étirée risque de ne plus défiler correctement et de perdre un contact régulier avec les têtes.
Le revêtement magnétique
Le revêtement magnétique constitue la partie active de la bande. Il contient une grande quantité de particules magnétisables réparties sur toute sa surface.
Dans les bandes analogiques professionnelles, ces particules sont principalement constituées d’oxydes de fer. D’autres formulations ont également existé, notamment des oxydes modifiés au cobalt ou des particules métalliques.
Le dioxyde de chrome, parfois associé aux bandes magnétiques, concernait principalement certaines cassettes audio de type II plutôt que les bandes professionnelles utilisées en studio.
La taille, la forme, l’orientation et la concentration des particules influencent directement le niveau maximal pouvant être enregistré, le bruit propre de la bande et sa réponse en fréquence.
Lors de la fabrication, ces particules sont orientées dans le sens du défilement afin d’obtenir une couche aussi homogène que possible.
Le liant
Les particules magnétiques ne sont pas simplement déposées librement sur le support. Elles sont maintenues dans une matrice polymère appelée liant, ou binder en anglais.
Le liant agit comme une colle, mais son rôle est plus complexe. Il doit fixer les particules au support, résister aux frottements contre les têtes et les guides, conserver sa souplesse et permettre une répartition régulière du revêtement magnétique.
Il contient également différents additifs, notamment des lubrifiants destinés à faciliter le défilement.
Lorsque le liant se dégrade, les particules peuvent se déposer sur les têtes du magnétophone. Ce phénomène peut provoquer une perte d’aigus, des variations de niveau et, dans les cas les plus graves, rendre la bande difficile à lire.
Certaines bandes anciennes sont notamment touchées par le sticky-shed syndrome, une dégradation liée à l’humidité qui rend le liant collant.
La dorsale
De nombreuses bandes professionnelles possèdent également un revêtement appliqué sur leur face arrière, appelé dorsale ou back coating.
Cette couche légèrement rugueuse améliore la régularité de l’enroulement de la bande sur la bobine. Elle limite le glissement entre les différentes spires, facilite l’évacuation de l’air et réduit les phénomènes d’électricité statique.
La dorsale contribue donc à assurer un défilement plus stable, notamment pendant les rembobinages rapides. Elle aide également à former des bobines plus régulières et à protéger les bords de la bande.
Toutes les bandes ne possèdent cependant pas de revêtement dorsal, notamment certains modèles plus fins conçus pour offrir une plus longue durée d’enregistrement.
L’épaisseur de la bande
L’épaisseur totale d’une bande correspond à l’addition du support plastique, du revêtement magnétique et, lorsqu’elle existe, de la dorsale.
Selon les modèles, elle se situe couramment entre 35 et 50 micromètres.
Une bande plus épaisse est généralement plus robuste et résiste mieux aux contraintes mécaniques. Une bande plus fine permet en revanche de placer une longueur plus importante sur une même bobine et donc d’augmenter la durée d’enregistrement.
Le choix dépend ainsi du type de magnétophone, de l’utilisation prévue et du compromis recherché entre durée, solidité et stabilité.
Les principales largeurs de bande
Les magnétophones professionnels ont utilisé plusieurs largeurs standard :
- ¼ de pouce : environ 6,25 à 6,35 mm ;
- ½ pouce : 12,7 mm ;
- 1 pouce : 25,4 mm ;
- 2 pouces : 50,8 mm.
La bande ¼ de pouce a été très largement utilisée pour les enregistrements mono et les masters stéréo. Les bandes plus larges ont ensuite permis de multiplier le nombre de pistes disponibles.
Une bande de ½ pouce peut par exemple accueillir deux ou quatre pistes, tandis qu’une bande de 2 pouces peut être divisée en seize ou vingt-quatre pistes.
Largeur de bande et nombre de pistes
Le but est de maximiser la surface magnétisable disponible pour chaque signal.
À technologie équivalente, une piste plus large utilise un plus grand nombre de particules magnétiques. Elle offre généralement un meilleur rapport signal-bruit, davantage de stabilité et une moindre sensibilité aux défauts ponctuels du support.
Sur une bande de 2 pouces, un magnétophone seize pistes réserve donc davantage de largeur à chaque canal qu’un magnétophone vingt-quatre pistes.
Le format vingt-quatre pistes permet d’enregistrer plus de sources séparément, mais au prix de pistes plus étroites. Cela peut entraîner une augmentation du bruit relatif et de la diaphonie entre les pistes voisines.
Le rapport entre le nombre de pistes et la largeur de la bande est donc souvent révélateur du potentiel qualitatif du format. Il ne suffit cependant pas à déterminer la qualité globale du magnétophone, qui dépend également de ses têtes, de son électronique, de sa mécanique et de son alignement.
La vitesse de défilement
La vitesse influence elle aussi les performances de l’enregistrement.
Les vitesses professionnelles les plus courantes sont notamment :
- 7,5 pouces par seconde ;
- 15 pouces par seconde ;
- 30 pouces par seconde.
Une vitesse plus élevée facilite généralement la restitution des hautes fréquences et réduit l’importance relative de certains bruits du support.
Elle consomme cependant davantage de bande et peut modifier le comportement des graves et de la saturation. Le choix entre 15 et 30 pouces par seconde dépend donc autant des contraintes techniques que du résultat sonore recherché.
Le son de la bande analogique
À l’origine, les fabricants cherchaient avant tout à réduire le bruit et la distorsion. Avec le temps, les limitations de la bande sont pourtant devenues des caractéristiques esthétiques recherchées.
Lorsqu’elle reçoit un niveau élevé, la bande se rapproche progressivement de sa capacité maximale d’aimantation. Les transitoires sont légèrement adoucies, la dynamique est comprimée et de nouvelles harmoniques apparaissent.
Le résultat varie selon la formulation de la bande, sa vitesse, la largeur des pistes, le réglage du bias et le magnétophone utilisé.
Il n’existe donc pas un son unique de la bande analogique. Un master stéréo enregistré sur une bande ½ pouce à 30 pouces par seconde ne réagira pas de la même manière qu’un magnétophone 2 pouces vingt-quatre pistes utilisé à 15 pouces par seconde.
Même si le numérique a aujourd’hui remplacé la majorité des magnétophones, la bande analogique reste utilisée dans certains studios pour sa couleur sonore, son comportement dynamique et son rôle essentiel dans l’histoire de l’enregistrement.
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