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vendredi 3 février 2017

Qualités sonores du vinyle par Florian Agez




C'est désormais une réalité, le disque vinyle est en train de vivre une seconde jeunesse. Pour un nombre semble-t-il toujours grandissant d'amateurs, la galette noire est devenue un complément essentiel aux usages modernes que sont streaming et téléchargement. Nombre de raisons sont invoquées pour expliquer cet engouement renaissant, mais l'une d'entre elles en particulier revient très régulièrement et ne manque jamais de causer moult débats enflammés entre passionnés : le "son du vinyle". Sans prétendre mettre fin à un débat qui fera sans doute rage pendant de nombreuses années encore, ce dossier met à plat quelques notions élémentaires permettant de comprendre de façon rationnelle ce ressenti.
"Plus chaleureux", "plus organique", "plus doux"... on lui prête en effet de multiples charmes et avantages qu'il aurait par rapport aux formats numériques, souvent en des termes passablement flous, pour ne pas dire ésotériques. Qu'en est-il réellement ? 

Un peu d'Histoire

Avant toute chose, revenons quelques décennies en arrière : le "33 tours" voit le jour un 18 juin 1948 à l'occasion d'une conférence de presse tenue par la maison de disque américaine Columbia Records. À cet instant, le média audio domestique le plus commun est le 78 tours : un disque de 25 ou 30 cm de diamètre, recouvert d'un polymère naturel dans lequel est gravé un sillon spiralé représentant une onde sonore monophonique. Ce sillon est parcouru par une aiguille de lecture à mesure que le disque tourne, comme son nom l'indique, à une vitesse de 78 tours par minute. Le disque 33 tours reprend ce même concept, mais profite des avancées technologiques de son époque pour remplacer le polymère naturel par un polymère synthétique, le polychlorure de vinyle (PVC). Y est gravé un sillon de taille significativement plus réduite que celui du 78 tours — ainsi se justifie le nom communément employé de "disque microsillon" — qui confère au 33 tours l'avantage d'une bien plus grande solidité par rapport à son aîné, mais aussi d'une durée d'enregistrement nettement allongée : entre 20 et 30 minutes par face, contre 3 à 5 minutes pour le 78 tours.

Prédécesseur du 33 tours, le disque 78 tours est né dès la fin du 19e siècle.
Armé de ces arguments, le vinyle s'apprête alors à devenir un standard de l'audio domestique. Largement adopté par le grand public à partir du milieu des années 50, il accompagnera les avancées considérables réalisées dans la seconde moitié du XXe siècle dans les domaines de l'enregistrement et de la (re)production sonores : amélioration des amplificateurs électroniques ; définition d'une égalisation standardisée assurant une transparence de la réponse en fréquence sur la majeure partie du spectre audible (la fameuse courbe RIAA) en 1954 ; apparition de la stéréophonie en 1958... Tout cela aboutira à la naissance et l'essor dans les années 60 de la notion de "haute fidélité" dont le vinyle restera le support exclusif pendant près de 20 ans. Il faut en effet attendre 1982, date de lancement d'un certain Compact Disc, pour que l'hégémonie du vinyle soit enfin contestée.


Sur le papier, le support optique conçu par Sony et Philips présente nombre d'améliorations révolutionnaires. Bien sûr, sa taille réduite et son immunité contre l'usure mécanique en sont des exemples notables, mais ils ne sont pas les seuls : la transition au numérique promet une transparence sonore inouïe, surpassant allègrement celle permise par le vinyle. Mais les amoureux du beau son n'entendent pas se contenter de simples données théoriques et beaucoup d'entre eux, pas prêts à abandonner un format qu'ils ont chéri pendant si longtemps, refusent cette supposée supériorité du CD. Trente ans plus tard, ce sont encore leurs arguments qui poussent certains puristes à croire que le vinyle aurait ce fameux "grain" qui permettrait au support de garder son trône de roi de la qualité sonore, devant les supports numériques. De ces arguments, observons les trois principaux.

Les arguments

De la "chaleur" du vinyle

On dit souvent du 33 tours qu'il se distingue du CD et autres formats numériques par sa sonorité "chaleureuse". Pour comprendre ce qualificatif, il va nous falloir évoquer des questions relatives à la bande passante — la plage de fréquences audio reproductibles par chaque support.

S'agissant du vinyle, cette bande passante est dans l'absolu... illimitée. Puisqu'il s'agit d'un dispositif purement analogique, aucune borne théorique n'existe quant à la fréquence à laquelle le sillon d'un disque pourrait faire vibrer la pointe de lecture. Bien sûr, la pratique ne se conforme pas à cet idéal : entre autres raisons à cela, lors de la réalisation du master, les fortes contraintes mécaniques subies aussi bien par la tête de gravure que par le matériau du disque causent bruit, imprécisions et atténuations aux très hautes fréquences. Pour autant, le fait est qu'un disque vinyle de très haute qualité peut effectivement stocker des informations sonores à des fréquences atteignant près de 50 kHz. Sur un disque de qualité plus usuelle, la plage de fréquence atteint en général plutôt les environs de 23 kHz.

Les choses sont différentes dans le cas d'une modulation numérique : le fameux théorème de Nyquist-Shannon nous informe que la fréquence maximale reproductible par un signal numérique est la moitié de la fréquence d'échantillonnage dudit signal. Concrètement, dans le cas d'un CD échantillonné à 44,1 kHz, la fréquence maximale reproductible s'élève à 22,05 kHz. Une valeur effectivement plus faible que celle du vinyle. Suffisant pour parler d'infériorité du CD ? Non, car cette valeur reste bien supérieure à la limite d'audition de l'oreille humaine (que l'on situe en général — de façon très optimiste — à 20 kHz pour une oreille jeune en pleine possession de ses moyens).

Mais alors où se trouve la différence audible... si tant est qu'elle existe réellement ? Celle-ci a pu se situer, dans la toute jeunesse du CD, dans les filtrages subis par le signal en amont de sa fixation sur le support. Le critère de Nyquist nous indique en effet non seulement qu'un échantillonnage à 44,1 kHz ne peut permettre de reproduire des fréquences au delà de 22 kHz, mais également que ces fréquences doivent absolument être totalement éliminées du signal sonore avant l'échantillonnage, afin d'éviter le phénomène de repliement de spectre. Une condition que l'on ne réalisait à l'époque qu'au moyen de filtres analogiques peu performants, proposant notamment une réponse en phase très imparfaite sur le haut du spectre. En résultait une distorsion qui pouvait être nettement audible et conférait au son une certaine acidité, un caractère métallique. De là est née la mauvaise réputation du CD.

Le Sony CDP-101, le tout premier lecteur de CD grand public, sorti en 1982
Aujourd'hui, pourtant, ces soucis ne sont plus. Les moyens modernes dont nous disposons permettent de réaliser des enregistrements numériques avec une réponse en fréquence parfaitement neutre aussi bien en amplitude qu'en phase — impliquant généralement suréchantillonnage et filtrage dans le domaine numérique avant conversion au format CD. Quant à ce que l'on appelle encore aujourd'hui la "chaleur" du vinyle... on la confond en vérité souvent avec la non-linéarité de la plupart des cellules de lecture, dont la réponse en fréquence voit une légère atténuation apparaître à partir d'environ 14 kHz. Un profil sonore que l'on peut trouver agréable à l'oreille, mais dont on ne peut objectivement pas vanter un quelconque mérite technique.

De la "douceur" du vinyle

La réputation qu'a le vinyle de produire un son plus "doux" que le numérique est en partie expliquée par des aigus en retrait — ce qui, au fond, s'apparente à de l'infidélité sonore au mixage originel —, mais peut également être associée à la question de la saturation. Forme de distorsion que l'on cherche dans ce cas à éviter au maximum, la saturation se produit lorsque le signal à enregistrer dépasse l'amplitude maximale permise par le support d'enregistrement. Elle peut prendre différentes formes, qui sonnent de façon très distincte à l'oreille : s'opposent ainsi saturation analogique et saturation numérique.

Dans le cas d'un enregistrement numérique, la valeur de cette amplitude maximale est parfaitement définie : elle correspond à la valeur d'un échantillon "tout à un". Si le signal d'entrée dépasse cette valeur, il en résulte l'apparition brutale d'un plateau dans la forme d'onde enregistrée ; c'est ce qu'on appelle un écrêtage dur.

Dans le cas d'un disque vinyle, l'amplitude à ne pas dépasser correspond à celle qui cause l'oscillation du sillon sur une distance égale au pas des spires. Le dépassement de cette limite risquerait de causer un enchevêtrement du sillon et donc de rendre le disque illisible. Lors de la gravure du master, on fait donc transiter le signal par un limiteur chargé de contraindre le sillon à sa largeur autorisée. Ce limiteur, s'il fonctionne de façon purement analogique, ne produit pas un écrêtage aussi strict que la saturation numérique ; réduisant progressivement l'effet d'une augmentation du signal d'entrée jusqu'à l'atteinte de la limite, il cause une distorsion nettement moins désagréable à entendre que l'effet d'un écrêtage dur.

Illustration des différents types d'écrêtage : à gauche le signal original, au centre ce même signal ayant subi un écrêtage doux, à droite un écrêtage dur
Là encore, il s'agit d'une différence de caractère que l'on pouvait principalement observer aux balbutiements du format CD. Les outils et méthodes de travail d'aujourd'hui permettent aux ingénieurs du son d'éviter en toute circonstance de laisser toute forme d'écrêtage dur s'immiscer dans leurs productions numériques. Quant à l'écrêtage doux caractéristique d'un limiteur analogique, il ne présente en vérité aucune spécificité qui le rendrait incompatible avec l'enregistrement numérique. Si l'on souhaite reproduire son "grain" par choix esthétique, rien n'empêche de faire cela sur un CD !

 

De la "dynamique" du vinyle

Argument régulièrement entendu aujourd'hui comme justification d'une supposée supériorité du vinyle sur le CD, il est le seul de notre liste à ne pas trouver ses origines dans les premières années du support numérique. Il faut dire que, sur ce point précis, ni théorie ni pratique ne semblent laisser la moindre chance au disque analogique de contester la victoire de son adversaire : tandis que la quantification sur 16 bits du CD lui confère une dynamique de 96 dB, le bruit de fond inhérent au vinyle ne lui permet d'atteindre, dans le tout meilleur des cas, qu'environ 70 dB — dans les cas usuels, on compte plutôt sur 60, voire 50 dB.

Mais alors, de quoi parle-t-on quand on vante la dynamique supérieure du vinyle ? On parle en vérité d'un phénomène bien réel, une conséquence du mal du siècle sonore, l'ignominieuse Loudness War. Alors que tous les supports numériques subissent encore régulièrement les effets nocifs de cette incessante course au volume, le vinyle, lui, semble en être relativement épargné. Fort de sa réputation, justement, de support prisé par les audiophiles, il profite parfois d'un mastering réalisé à un niveau plus bas, lui garantissant une plage dynamique sensiblement plus importante.

Facteurs de crête du dernier album de Daft Punk, référencés par la Dynamic Range Database, selon les éditions. CD, téléchargement "lossy" sur Amazon et téléchargement "Studio Masters" chez Qobuz sont tous logés à la même enseigne ; seul le pressage vinyle a droit à une dynamique revue à la hausse
Une situation indéniablement agaçante, puisqu'elle ne trouve absolument aucune justification technique. Les dynamiques supérieures auxquelles les amateurs de micro-sillons ont accès pourraient tout à fait être également accordées aux utilisateurs de supports numériques, même sur les formats compressés ; c'est simplement une très mauvaise habitude prise par l'industrie du disque qui les en prive, en aucun cas une incapacité du CD à reproduire une plage dynamique supérieure.

... du bonheur de manipuler un disque vinyle

Osons le dire : ce seul dernier point nous semble bien insuffisant pour prétendre, d'un point de vue purement technique, que le disque vinyle mérite son retour en grâce actuel. Égalé ou dépassé en tous points par les supports numériques, il ne peut prétendre à aucune caractéristique sonore qui lui serait propre, pas même ce fameux "grain" qui est en vérité reproductible sans la moindre peine sur un simple CD. Pour autant, il reste de nombreuses et belles raisons de rester attaché au format : à l'heure où téléchargement et streaming ont fait de la musique une commodité comme une autre, dévaluée par la simplicité et l'immédiateté avec lesquelles on y accède, on peut voir dans le vinyle le symbole d'un geste d'écoute auquel est redonnée l'importance qu'il mérite.

Le plaisir du contact physique avec le disque est un sentiment que l'on peut ouvertement revendiquer, d'autant plus qu'il a pour effet de préserver une technologie qui, de par l'importance qu'elle a eue dans l'évolution de l'audio domestique, mérite bien de voir sa relégation aux vitrines des musées retardée autant que possible. Alors, cessons donc de prétendre que le vinyle est resté au 21e siècle l'apogée de la qualité audio. La galette noire n'a pas besoin de ça pour qu'on se réjouisse de la voir toujours vivante et gaillarde.
Mister Master
Intervenant en toute fin de chaîne, la fameuse étape du mastering, terme aujourd'hui hélas galvaudé, servait initialement à adapter le mixage final à son support physique. En effet, la gravure comme la lecture du vinyle imposant de nombreuses contraintes techniques, il fallait rendre le contenu des bandes master 1/4 ou 1/2 pouce compatible. Encore décrites aujourd'hui par les ingénieurs du son de l'époque comme draconiennes, lesdites contraintes engendraient également des limitations artistiques, comme l'impossibilité de mixer la basse autre part qu'au centre, de placer une piste 100 % à gauche ou à droite, de trop jouer sur l'accentuation des aigus ou encore de mettre des informations hors phase à niveau moyen. C'est aujourd'hui une tout autre aventure que celle du mastering CD (normE Redbook, indexage des pistes...), pas forcément moins fastidieuse que celle du mastering vinyle, mais libérée des contraintes physiques du support et par conséquent du bridage artistique qu'elles engendraient.

L'assujettissement d'un mixage au format vinyle étant de moins en moins bien géré — car les nécessités de plus en plus oubliées — par les ingénieurs du son actuels, il n'est donc pas rare d'acquérir au prix fort un 33 tours défectueux. N'hésitez donc pas à jeter un œil et une oreille aux travaux des différents studios de mastering, pour vous assurer en amont de la qualité de votre acquisition.

http://www.lesnumeriques.com/audio/qualites-sonores-vinyle-pointes-sur-i-a3023.html
Florian AgezRédacteur audio, mélomane, spécialiste en traitement du signal. Passe le plus clair de son temps dans les salles de concert classique, le reste en compagnie de ses amis Joseph Fourier et Harry Nyquist.

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