Les architectures alternatives

Après le simple bobinage et le humbucker, on pourrait avoir l’impression d’avoir fait le tour de la question : une ou deux bobines de quelques milliers de tours, des aimants, éventuellement quelques pièces polaires, et basta.

Évidemment, ce serait beaucoup trop simple.

Il y a des systèmes qui bien qu'elles utilisent toujours les mêmes lois de l’électromagnétisme, les exploitent d’une manière assez différente. Trois exemples sont particulièrement intéressants : l’Alumitone de Lace, la bobine fantôme et le sustainer.

Le Lace Alumitone

À première vue, un Lace Alumitone ne ressemble déjà pas beaucoup à un micro traditionnel.

Et une fois ouvert, ça ne s’arrange pas.

Sur un micro classique, nous avons plusieurs milliers de tours d’un fil de cuivre extrêmement fin. Lace est parti dans une direction pratiquement opposée : réduire énormément le nombre de tours et faire circuler davantage de courant.

Dans une interview accordée en 2008, Jeff Lace expliquait que l’idée consistait, en simplifiant, à passer des milliers de tours d’un Lace Sensor à pratiquement un seul tour constituant le primaire, puis à utiliser un petit transformateur élévateur intégré pour obtenir un signal exploitable.

La grande structure en aluminium que l’on voit sur le micro n’est donc pas là uniquement parce qu’un designer trouvait ça joli.

Elle participe au fonctionnement électrique du micro.

Lace décrit son Alumitone comme un transformateur dont le primaire forme une boucle fermée, associé à un petit bobinage secondaire. Le fabricant parle de current driven design, conception « pilotée par le courant », par opposition à l’approche traditionnelle utilisant beaucoup de tours de fil pour produire davantage de tension.

Il faut toutefois prendre cette expression pour ce qu’elle est : la terminologie utilisée par Lace pour décrire son architecture, pas une nouvelle loi de l’électromagnétisme.

Le fonctionnement général reste celui que nous connaissons : corde magnétisée, champ variable, induction.

C’est la façon de récupérer cette énergie qui change.

Beaucoup moins de cuivre

Lace affirme utiliser environ 90 % de fil de cuivre fin en moins qu’un micro conventionnel. La structure en aluminium constitue une partie importante du circuit électrique, puis un petit bobinage secondaire assure notamment l’adaptation du signal.

C’est aussi un joli pied de nez à ceux qui évaluent encore la « puissance » d’un micro à sa résistance en kilo-ohms.

L’Alumitone Humbucker actuel est donné par Lace pour environ :

3,4 kΩ de résistance

1,4 H d’inductance

tout en étant présenté comme un micro offrant un niveau de sortie important.

Voilà donc un micro de 3,4 kΩ qui permet de rappeler qu’un micro de 14 kΩ n’est pas quatre fois plus puissant.

Les kilo-ohms ne sont décidément toujours pas des chevaux.

Et c’est passif

Malgré son architecture étrange, l’Alumitone ne nécessite pas de pile.

Le petit transformateur fait partie du micro et fonctionne entièrement par induction. Il ne s’agit donc pas d’un micro actif déguisé dans une armure en aluminium.

C’est surtout ce qui rend l’Alumitone intéressant dans notre parcours : il montre que les milliers de tours de fil fin auxquels nous sommes habitués ne constituent pas la façon de construire un micro magnétique.

Ils constituent simplement la façon qui s’est imposée historiquement.

La bobine fantôme

Une dummy coil, ou bobine fantôme, ne sert pas à capter les cordes. Elle est placée ou conçue de manière à recevoir surtout les mêmes parasites électromagnétiques que le véritable micro. Son signal est ensuite ajouté en opposition afin que le bruit s’annule tandis que le signal musical, qui n’est pratiquement pas présent dans la bobine fantôme, reste intact.

Le principe paraît simple, mais sa mise en œuvre l’est moins : il faut obtenir un niveau de parasite suffisamment proche de celui capté par le micro sans modifier excessivement sa réponse électrique. C’est la raison pour laquelle certaines réalisations utilisent un circuit actif, tandis que d’autres emploient une bobine beaucoup plus grande et de faible impédance.

Une antenne à parasites

Prenons un simple bobinage.

Il produit le signal des cordes, mais récupère également le hum présent dans l’environnement.

Ajoutons maintenant une seconde bobine suffisamment éloignée des cordes, ou dépourvue du circuit magnétique nécessaire pour réellement les capter.

Elle ne reçoit pratiquement plus le signal musical.

Par contre, elle continue à recevoir les parasites électromagnétiques présents autour de la guitare.

On dispose alors de :

micro principal = corde + bruit

et :

bobine fantôme = bruit

Il suffit, en principe, de mettre correctement les deux signaux en opposition pour obtenir :

corde + bruit - bruit = corde

On vient donc de fabriquer une sorte de humbucker dont une des deux bobines refuse volontairement d’être un micro.

Un brevet Gibson déposé en 1990 décrit très explicitement une dummy or hum cancel coil placée hors de la zone des cordes, utilisée comme antenne pour capter le même bruit que les micros et l’annuler par opposition.

Alors pourquoi ne fait-on pas ça partout ?

Parce que dans la vraie vie, il faut que la bobine fantôme reçoive la bonne quantité de parasite.

Trop peu et il en reste. Trop et elle en rajoute dans l’autre sens.

Et une bobine possède elle-même une résistance, une inductance et une capacité. Si on la raccorde simplement à un micro passif, elle peut donc également modifier sa réponse électrique.

Bref, le concept est très simple. Le faire correctement l’est un peu moins.

C’est le genre de système que l’on a notamment retrouvé sous forme de grandes bobines placées sous un pickguard ou dans une plaque arrière.

L’intérêt est évident : conserver aussi fidèlement que possible le fonctionnement du vrai simple bobinage, puisque une seule bobine capte réellement les cordes.

On supprime le bruit sans demander à une seconde bobine de participer au signal musical.

Enfin, en théorie.

Parce que dès qu’on ajoute quelque chose au circuit électrique d’un micro passif, il vaut mieux se méfier des phrases contenant les mots «absolument aucune influence ».

Le sustainer : et maintenant on renvoie le signal dans la corde

Prenez une dynamo et faîtes la tourner, elle produira de l'électricité. A l'inverse, appliquer un courant à la dynamo, elle se transformera en moteur et se mettra à tourner.
Le principe du sustainer est assez proche: Le micro transforme d’abord la vibration de la corde en signal électrique. Ce signal est amplifié puis envoyé dans une bobine qui, cette fois, produit un champ magnétique variable. Ce champ agit sur la corde et lui restitue de l’énergie, ce qui entretient sa vibration.
On a donc simplement refermé la boucle : corde → micro → électronique → bobine excitatrice → corde

Une boucle de rétroaction contrôlée

Une corde que l’on pince perd progressivement son énergie.

Elle finit donc par s’arrêter.

On peut déjà empêcher cela sans aucune électronique embarquée : placez-vous devant un ampli suffisamment puissant, laissez la guitare entrer en feedback et l’énergie acoustique du haut-parleur remettra la corde en mouvement.

Le sustainer cherche à produire un résultat comparable sans avoir besoin de pousser un Marshall à fond à quelques mètres de la guitare.

Le principe est assez élégant.

Un micro capte la vibration de la corde.

Son signal est amplifié.

Au lieu d’envoyer uniquement ce signal vers l’amplificateur de guitare, une partie est envoyée vers un driver électromagnétique placé sous les cordes.

Ce driver produit à son tour un champ magnétique variable qui exerce une force sur la corde et lui redonne de l’énergie.

On obtient donc :

corde → micro → amplificateur du sustainer → driver → corde

Tant que la boucle lui fournit suffisamment d’énergie pour compenser ses pertes, la vibration peut se prolonger très longtemps.

C’est réellement une forme de feedback embarqué dans la guitare.

Les brevets Fernandes du début des années 1990 décrivent exactement cette organisation : un micro détecte la vibration, le signal est amplifié et un driver électromagnétique utilise ce signal pour entretenir le mouvement de la corde.

Le Sustainiac fonctionne sur le même principe général. Plusieurs brevets décrivent une chaîne constituée d’un micro, d’un amplificateur et d’un driver magnétique placé sous les cordes.

Le problème : empêcher la machine de s’écouter elle-même

Évidemment, il y a un piège.

Nous avons installé un électroaimant produisant un champ variable à quelques centimètres d’un micro dont le travail consiste précisément à détecter des champs magnétiques variables.

On voit assez rapidement où les ennuis commencent.

Si le micro reçoit directement le champ du driver au lieu de principalement recevoir le mouvement des cordes, la boucle peut entrer en oscillation électrique incontrôlée.

Les fabricants ont donc dû travailler sur la distance entre capteur et driver, leur orientation, la géométrie du champ, le blindage et différentes techniques d’annulation.

C’est d’ailleurs ce qui occupe une bonne partie des brevets consacrés aux sustainers. Le principe tient en trois blocs sur un coin de table ; faire fonctionner le bazar proprement dans une guitare est une autre histoire.

C’est aussi pourquoi le driver prend souvent la place du micro manche alors que le micro chevalet sert de capteur : les éloigner aide à éviter que les deux discutent directement entre eux au lieu de passer par la corde.

Fondamentale et harmoniques

Les sustainers proposent souvent plusieurs modes.

Dans le mode normal, le driver exerce une force qui entretient la vibration de la corde dans le même sens que le signal reçu.

En modifiant notamment la phase de la commande appliquée au driver, le système peut favoriser un comportement différent et amener progressivement la vibration vers certains harmoniques.

C’est ce qui produit cet effet assez caractéristique où une note tenue semble se transformer progressivement sans que le guitariste touche à la corde.

Cette fois, contrairement à beaucoup de descriptions commerciales de micros où le mot « harmonique » est saupoudré assez généreusement, nous sommes bien en train de modifier activement la vibration mécanique de la corde.

Trois solutions, trois idées assez différentes

Ces trois systèmes utilisent finalement les mêmes ingrédients que les micros dont nous avons parlé jusque-là : bobines, aimants, champ magnétique et induction.

Mais chacun détourne un élément du fonctionnement traditionnel.

L’Alumitone remplace l’énorme bobinage classique par une architecture ressemblant davantage à un transformateur.

La bobine fantôme utilise une bobine précisément parce qu’elle ne doit pas entendre les cordes.

Le sustainer prend le signal produit par la corde et lui renvoie de l’énergie pour maintenir sa vibration.

Ce sont de bons exemples d’une chose qu’il est facile d’oublier en regardant cinquante ans de Stratocaster, de P-90 et de PAF :

la forme traditionnelle du micro de guitare n’est pas imposée par la physique. Elle n’est qu’une des nombreuses manières possibles d’exploiter cette physique.

Et il reste encore largement de quoi inventer.