Disque vinyle
Définition rapide :
Un disque vinyle est l’enregistrement du signal analogique de la musique (signal électrique modulé) sous forme d’un signal mécanique gravé.
La gravure forme le microsillon dont la piste est tracée en spirale sur chacune des faces du vinyle.
La platine vinyle va lire l’enregistrement en convertissant le signal mécanique en signal analogique d’origine (signal électrique modulé).
Détails :
Présentation du vinyle.
Le disque vinyle à microsillon a été commercialisé par Columbia Records en 1948. C’est un disque en PVC de 30 cm de diamètre supportant jusqu’à 30 minutes d’enregistrement par face. Il est appelé LP pour « Long Play ». Sa vitesse de rotation est fixée à 33 tours 1/3 (33,333333…) par minute.
Quelques années plus tard, le « single » est commercialisé par RCA pour éditer un titre par face sur un disque de 17,5 cm. C’est le disque 45 tours/min pouvant accueillir 5 min 30 d’enregistrement par face.
Il existe d’autres variantes comme le maxi 45 tours (disque de 12 pouces ou 30 cm).
Le disque vinyle a évolué en 1958 quand la gravure du microsillon a apporté le deuxième signal permettant la stéréophonie (2 canaux). Le sillon est un « V » de 90° où chaque flanc du sillon porte le signal du canal gauche (A) ou de droite (B).
La largeur moyenne d’un sillon (ou pas moyen) est de 50 µm (un micromètre vaut 1 millième de millimètre).
La gravure.
La première étape consiste à graver le disque original qui servira à fabriquer les moules pour thermoformer les disques vinyle par pressage. Le disque original est posé sur un plateau tournant à vitesse angulaire constante de 33 1/3 tours/min.
Le graveur est équipé d’un burin en diamant qui est appliqué sur la surface du disque métallique recouvert d’un vernis. Le graveur se déplace vers le centre du disque le long d’une tige filetée qui correspond exactement au rayon du disque.
Ces 2 mouvements (rotation du disque et translation radiale du burin) vont tracer le sillon en forme de spirale dans le vernis.
Si aucun signal n’est injecté au graveur, le sillon est régulier, c’est-à-dire sans variation latérale du sillon. C’est l’axe du sillon.
La vitesse de la pointe de gravure ou lecture (Vp) du sillon est égale à la vitesse angulaire du disque (Va) multipliée par le rayon du disque (R). Vp = Va x R La vitesse angulaire (Va) est constante à 33,33 tours/min. Alors, la vitesse de la gravure ou lecture diminue à mesure que décroit le rayon du bord du disque vers son centre.
Le graveur est un transducteur électromécanique transformant le signal électrique modulé en mouvements latéraux du burin.
Le signal électrique modulé est un signal sinusoïdal. Lorsqu’il est appliqué au graveur, il va être transformé en mouvements analogues du burin. Le burin trace le sillon selon deux grandeurs :
L’amplitude de son déplacement latéral et sa vitesse de ce même déplacement. La relation est : vitesse = 2π x fréquence x amplitude. À amplitude constante, la vitesse de gravure augmente avec la fréquence. À vitesse constante, l’amplitude de gravure diminue quand la fréquence augmente et l’amplitude augmente quand la fréquence diminue.
Et, dans les 2 cas, l’amplitude et la vitesse sont proportionnelles à l’intensité du signal.
En pratique, la gravure à amplitude constante conduit à des vitesses excessives quand il faut enregistrer de hautes fréquences. Et, la gravure à vitesse constante donnerait une telle amplitude aux basses fréquences que les sillons se chevaucheraient.
Il est donc nécessaire de faire un compromis entre ces 2 méthodes de gravure. Ce compromis doit être normalisé à un niveau international pour que tous les vinyles fonctionnent sur toutes les platines.
D’origine américaine, la norme d’enregistrement du disque microsillon est la courbe RIAA.
Courbe RIAA.
Le principe est de graver à amplitude constante les basses et à vitesse constante les aigus afin de contourner les inconvénients vus plus haut. La transition entre les deux modes de gravure est fixée à 500 Hz. Afin d’améliorer le rapport signal sur bruit, le signal est accentué avant le graveur au-dessous de 50 Hz et au-dessus de 2 120 Hz.
Finalement, la norme est très proche d’une gravure à amplitude constante. Elle est donc excellente pour limiter le bruit de fond qui noierait les aigus, mais la distorsion est excessive si les aigus ont un fort niveau sonore.
Lors de la lecture, la courbe RIAA inverse doit être appliquée par le préampli phono pour reproduire le signal d’origine. La précision du préampli phono a une forte influence sur la restitution de la musique.