L'ENREGISTREMENT SONORE SUR DISQUE

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LES PRECURSEURS

En 1807 le savant anglais Thomas Young transmit la vibration d'un diapason à la surface d'un cylindre rotatif enduit de noir de fumée. Lorsque le typographe français Léon Scott de Martinville remplaça le diapason par un cornet muni d'une membrane à laquelle il avait fixé l'aiguille, il put suivre sur le cylindre noirci la reproduction de sa propre voix. On réussit donc à enregistrer le son sur la surface d'un cylindre noirci qui permettait de le voir et de le conserver. Mais comment le reproduire et le faire résonner de nouveau ?

LE ROULEAU DE PHONOGRAPHE

En 1877, le 30 avril exactement, l'Académie des Sciences de Paris reçut la visite de Charles Cros, il déposa une enveloppe fermée contenant des instructions pour enregistrer et reproduire le son. Avant que le mécanisme décrit puisse être pourtant construit et présenté au grand public, le monde fut stupéfait par une nouvelle venue des Etats-Unis d'Amérique : Thomas Alva Edison avait inventé un appareil qui parlait ! C'était le 12 août 1877.

 Figure 1 : le Phonographe d'Edison

L'appareil parlant que son inventeur appelait "phonographe" et qu’il fit breveter le 17 février 1878, était très simple. On parlait ou jouait dans un cornet muni d'une membrane souple comportant une aiguille. Les ondes acoustiques faisaient vibrer la membrane et l'aiguille traçait sur la surface d'un cylindre rotatif de 4 pouces de diamètre revêtu d'une feuille d'étain, un sillon de profondeur inégale. La vitesse de rotation avoisinnait les 60 tours par minute. Lorsqu'on faisait tourner le cylindre avec l'enregistrement, l'aiguille se déplaçait dans le sillon en suivant ce qui était gravé ; elle faisait ainsi vibrer la membrane, dont les vibrations étaient ensuite transmises à l'air. Bien que la conception primitive du phonographe d'Edison fut loin de la perfection, l'invention suscita un vif intérêt et l'appareil se répandit vite dans le monde entier.

Il fut pourtant par la suite presque oublié : il semblait qu'il ne serait plus considéré que comme jouet technique intéressant. Il présentait en effet trois désavantages importants :
1. Le son enregistré sur le cylindre ne pouvait être reproduit convenablement qu'une seule fois, car la reproduction le détériorait.
2. Il fallait tourner régulièrement la manivelle pendant toute la reproduction pour assurer la rotation continue du cylindre, ce qui représentait une tâche fatigante.
3. Enfin le son enregistré sur le cylindre était un original qui ne pouvait pas être recopié.

En 1888, Edison élimine les deux premiers inconvénients, il remplace la feuille d'étain qui recouvrait le cylindre par une couche plus résistante de cire, et plus tard de gomme-laque, de sorte que le son enregistré sur le cylindre pouvait être reproduit plusieurs fois. Deuxièmement, il complète le phonographe d'un mouvement d'horlogerie, de sorte qu'il suffisait de tendre son ressort au moyen d'une manivelle, pour que l'appareil enclenché fonctionne automatiquement. La vitesse de rotation variait de 90 tours/minutes pour la voix à 120 ou 160 tours/minute pour la musique. Le diamètre des rouleaux passa de 4 pouces à 2 pouces et leur longueur se fixa à 4 pouces. Il y avait 100 sillons par pouces et la durée d’audition avoisinait les deux minutes. Malheureusement, le troisième défaut du phonographe, la non-reproductibilité des enregistrements, ne trouva pas de solution satisfaisante. Pour obtenir plusieurs cylindre, il fallait multiplier les phonographes lors de l’enregistrement des artistes.
Malgré cet inconvénient, le phonographe perfectionné s'est alors de nouveau répandu dans le monde entier, comme source d'inspiration et d'instruction. On a même, à ce moment-là, commencé à enregistrer sur les cylindres divers cours éducatifs, en particulier de langues étrangères.
Le cylindre ne permettait qu'une reproduction de deux minutes, sans parler du fait qu'une partie de ce temps limité était réservée aux informations sur l'enregistrement (le titre, interprète et compositeur était annoncé). Ce ne fut que plus tard qu'on a compris que ces informations pouvaient être inscrites sur une étiquette : on gagna ainsi 15 secondes précieuses.
En 1885, A.G. Bell et Charles Tainter déposent un brevet pour le “Graphophone” qui utilisait un cylindre de cire et qui fut commercialisé par la Colombia Phonograph C°.
En 1906 la société American Columbia a lancé sur le marché des cylindres de 6 pouces à "longue durée d'audition" appelés "Premier" qui pouvaient être logés dans des phonographes spéciaux du nom de "Phonographes du XXème siècle".
En 1908, la durée d’audition passa de 2 à 4 minutes car la densité des sillons passa de 100 à 200 sillons par pouce (cylindres “Amberol”).
En 1909, la société Colombia arrêta de vendre des cylindres et passa au disque.
En 1912, Edison introduit les cylindres Amerol en celluloïd bleu. Grâce à une nouvelle aiguille (diamantée ?), la pression acoustique était plus forte.
En 1913, Edison décide enfin de vendre des appareils à disques tout en poursuivant la vente des appareils à cylindre.
En octobre 1929, Edison n’avait toujours pas réussi à éliminer le troisième inconvénient du phonographe : les cylindres utilisés ne pouvaient pas être reproduits. Il avait effectué dans ses laboratoires de multiples essais afin de rendre possible la reproduction du cylindre "original". Il avait notament utilisé un phonographe enregistreur dont l’aiguille était mécaniquement reliée par pantographe à un phonographe lecteur ou bien d’obtenir des copies par moulage mais il avait échoué, de sorte qu'il ne satisfit jamais aux exigences du grand public et, un jour avant le crash boursier de 1929, il arrêta la production des cylindres.
 

LE DISQUE

Gramophone de Berliner
En 1887, dix ans après l'invention du phonographe à cylindre d'Edison, l'inventeur allemand Emil Berliner déposa une demande de brevet pour un appareil qu'il appelait grammophone. L'invention de Berliner permettait de remplacer le cylindre du phonographe primitif par un disque et l'enregistrement en profondeur par l'enregistrement latéral. Il reprenait une idée plus ancienne du français Scott de Martinville, le phonautographe (1857). L'aiguille du nouvel appareil ne gravait pas un sillon d'une profondeur différente suivant l'intensité du son enregistré, mais laissait sur le disque des sillons ondulés horizontaux. Le disque d'un diamètre de 13 cm était en zinc et portait une couche de cire d'abeille où était gravé le sillon. Il était également entraîné à la main, au moyen d'une manivelle à une vitesse de 70 tours par minute et avait une durée d’audition de 2 minutes.

En 1888, Berliner met au point la duplication de ses disques à partir de matrices, par galvanoplastie. La matrice était en zinc et les copies étaient en caoutchouc vulcanisé. Ce procédé qui permettait la reproduction en grand nombre fut l'avantage principal et déterminant des disques sur les cylindres.
En 1896, des Grammophones sont équipés d’un moteur électrique.
En 1898, il fonde, avec son frère, la Deutsche Grammophon Gesellschaft.
De multiples inventeurs et constructeurs se sont ensuite efforcés de perfectionner les disques et d'en prolonger la durée d'audition. Leur diamètre a été porté des 6 cm primitifs successivement à 12, 15 et 18 cm.
En 1902 ont été lancés sur le marché des disques de 12 pouces de la maison Victor ; on a ensuite vendu des disques de 14 pouces avec enregistrement de musique classique qui n'ont pourtant pas remporté beaucoup de succès. La musique était pourtant encore enregistrée sur une seule face du disque.
En 1904-1905, la société Odéon a fabriqué les premiers disques à enregistrement sur les deux faces.
En 1912 les disques à deux faces enregistrées se sont généralisés, les dimensions des disques ont été normalisées aux diamètres standard de 25 cm et 30 cm et la vitesse de rotation stabilisée à 78 tours/minute. A ce moment a commencé à se développer l'industrie phonographique ; la technique de fabrication des tourne-disques connut alors un essor remarquable. Les nouveaux disques avaient de 85 à 98 sillons par pouce anglais - environ 4 sillons par mm - et ce standard est resté inchangé pendant 30 ans.

En 1915 ont été lancés sur le marché des disques de 50 cm de diamètre.

En 1925, une équipe des laboratoires Bell, dirigée par Joseph Maxfield, met au point l'enregistrement électrique. Le premier disque produit par gravure électrique (système Western Electric) apparaît la même année. L’usage du  microphone rendit alors possible l’enregistrement d’orchestres entiers.

En 1926, Charles Brush vend le premier bras de lecture équipé d’une cellule piézo-électrique que l’on devait raccorder à l’entrée d’un poste radio.

En 1931, RCA tente sans succès d’introduire des disques “Victrolac” qui tournent à 33 tours 1/3.
 

LE MICROSILLON

Parallèlement aux travaux tendant à améliorer la fidélité de la reproduction de disques, on a poursuivi les recherches pour découvrir enfin le microsillon.
En 1944, un Belge du nom de René Snepvangers dirigea l'équipe de recherche qui réalisa le premier 33 tours. La qualité des nouveaux disques laissait pourtant à désirer et longtemps on n'a pas dépassé le stade de l'essai.
C'est en 1947 que le microsillon fut inventé aux Etats-Unis,par Peter Goldenmark qui travaillait pour CBS. Le brevet fut déposé sous le sigle LP, Long Playing. Les disques avaient 12 pouces de diamètre et une durée d’audition de 23 minutes par face. La commercialisation débuta le 21 juin 1948. Les tables de lectures étaient fabriquées par Philco.
Le facteur le plus important a été l'utilisation de matières synthétiques thermoplastiques pour la fabrication des microsillons, elles permettaient d'obtenir une surface bien plus lisse que celle des disques connus jusqu'alors. Ceci a permis de réduire considérablement le bruit de fond et d'augmenter la gamme des fréquences.
Le nombre de sillons a été porté de 85 et 98 jusqu'à 224 et 300 par pouce anglais. Les sillons très fins ont imposé naturellement l'utilisation de têtes de lecture très légères et de pointes à saphir spéciales ce qui imposait l’utilisation d’un pick-up électrique. La vitesse de rotation des disques a été réduite des 78 tr/mn primitifs à 33 tours 1/3.
Les premiers enregistrements furent le Concerto pour violon de Mendelssohn, la Quatrième Symphonie de Tchaïkovsky et une comédie musicale : South Pacific.

La durée d'audition d’une face d'un disque de 30 cm de diamètre a bientôt été portée à 20 minutes et même davantage, en cas d'emploi de la technique spéciale dite du "sillon variable".
 
Figure 2 - la technique du sillon variable
La technique du sillon variable consiste à rapprocher les sillons lorsque le son enregistré est moins fort et donc que les sillons ont une excursion latérale de moindre amplitude. Dans l’illustration ci-dessus on voit en A des sillons d’amplitude différente espacés identiquement, tandis qu’en B, l’utilisation de la technique du sillon variable a permis de loger un cinquième sillon dans le même espace.
En 1949, furent commercialisé les disques 45 tours de 7 pouces de diamètre par RCA/Victor. Exceptionnellement on utilia aussi des disques de 16 tours 2/3. La durée d'audition était alors portée au double mais au détriment de la gamme des fréquences.
 

LA STEREOPHONIE

Les recherches qui aboutirent à l'enregistrement de 78 tours stéréo ont été dirigées par le physicien Alan Dower Blumlein. Les travaux de Blumlein et d'EMI restèrent expérimentaux durant 25 ans et en 1931, les premiers enregistrements stéréo furent réalisés par les Bell Telephone Laboratories.
En 1933, les premiers disques stéréophoniques furent produits par la firme britannique EMI.
En 1950, s'est répandu un système de "pseudo-stéréophonie". On a équipé les appareils de plusieurs haut-parleurs pouvant être séparés par des dispositifs d'aiguillage électroniques. Ce système s'appelait "système 3D" et il a été abandonné en 1956, lorsqu'on eut enfin mis au point un système complet de stéréophonie à deux canaux.
En 1958, la société américaine Audio Fidelity et les sociétés britanniques Pye et Decca sortirent les premiers disques stéréo commerciaux.
L'enregistrement stéréophonique est effectué dans un seul sillon du disque à deux canaux sonores, l'un de droite et l'autre de gauche. Il s'agit en principe d'un compromis entre l'enregistrement en profondeur d'Edison et l'enregistrement latéral de Berliner. L'enregistrement est effectué dans le sillon de façon oblique, sous un angle de 45°. Le canal de gauche est disposé sur un flanc du sillon et le canal de droite sur l'autre. Chacun des deux canaux sonores n'est donc enregistré que dans un flanc du sillon du disque.

En 1971, on a trouvé sur le marché des disques avec quatre enregistrements dans un seul sillon ; mais la quadriphonie n'a pas connu beaucoup de succès.
 

LE COMPACT DISK

Le disque compact a été mis au point en 1979 par Philips aux Pays-Bas et Sony au Japon. Sur ce type de disque, on utilise un procédé de gravure numérique (le signal est codé sous forme binaire) et non analogique comme sur un microsillon.. Le traditionnel sillon a donc disparu : il est remplacé par une multitude de micro-cuvettes appelées "pits". On en compte environ 4 millions par seconde. Le disque compact mesure 12 cm de diamètre et peut conserver jusqu'à une heure de musique sur une seule face. Il existe aussi un format de 8 cm qui ne contient que quelques titres et remplace le 45 tours (single), on peut les écouter dans les appareils non prévus à cet effet au moyen d'un adaptateur qui fait passer leur diamètre à 12 cm.
Quant à la lecture, elle s'effectue à l'aide d'un faisceau laser. L'invention du disque compact découle directement des travaux sur le vidéodisque. Il fut commercialisé en Europe en 1983 mais n'a véritablement percé qu'en 1986.
Notons qu’on trouve aussi des CD-Vidéo de 13 cm dorés qui comportent des enregistrements audios à côté de la vidéo ainsi que des CD-Roms qui en comportent aussi. Ces autres CD sont détaillés dans les chapîtres Vidéo et Informatique.
 

LE MINI CD

Le son du mini-CD est en tout point identique à celui du CD normal, la grosse différence réside dans le fait qu'on peut enregistrer soi-même des mini-CD : il suffit d'acheter des mini-CD vierges qui existent en durée de ... et de ....

Les signaux sonores peuvent s'accompagner en mini-CD d'indications assez sophistiquées, renseignant sur le titre qui est lu, donnant des indications précises et claires sur le contenu global du mini-CD.

Par rapport au CD de 1982, le mini-CD de 1993 est plus petit -il mesure 6,4 cm de diamètre soit 2.5 pouces- et, surtout, peut s'enregistrer dans des durées en tout point comparables à ce que permettent les cassettes. Sony a estimé d'ailleurs que le lancement du mini-CD correspondait à la mort de la cassette