Dans une chaîne guitare-pédales-ampli, il peut arriver que le son qui sort de l’ampli soit sourd, peu brillant ou peu défini. En gros, peu plaisant. On essaiera alors de jouer sur l’équalisation de l’ampli pour y remédier, mais ça ne fonctionne pas toujours.

Dans cette article, j’explique la raison de tout cela, cette dégradation du signal ou “tone sucking”, de sa génération au niveau du micro de la guitare à sa restitution au niveau du haut parleur.

Nous allons d’abord voir ce qu’est le “tone sucking” et les causes de celle-ci. Puis nous verrons comment faire pour y remédier.

Sommaire
1 Tone sucking
2 Utilisation d’un buffer
3 Un mot sur le true bypass et le buffer bypass
Conclusion

1 Tone sucking

1.1 Qu’est ce que c’est ?

Le “tone sucking” est une expression qui a été inventée pour décrire une perte non voulue de fréquences du signal audio, notamment des aigus. Le son résultant perd en brillance, il devient plus sourd. C’est comme si on avait mis le potard des aigus de l’ampli à 0 (pour citer Josh Scott des pédales JHS [1]).

1.2 À quoi est-il dû ?

Résistance d’entrée insuffisamment grande

Nous avons déjà mentionné ce problème dans l’article sur le micro de guitare. Celui-ci étant constitué d’une bobine, il crée avec la résistance d’entrée de l’amplificateur ou de la première pédale d’effet de la chaîne un filtre passe-bas.

Schéma électrique modélisant un micro de guitare raccordé à un amplificateur ou une pédale d'effet de résistance d'entrée RIN. Le câble qui les relie est considéré idéal.
Schéma électrique modélisant un micro de guitare raccordé à un amplificateur ou une pédale d’effet de résistance d’entrée RIN. Le câble qui les relie est considéré idéal.

Ceci n’est pas forcémment gênant. Le calcul montre que la fréquence à laquelle les aigus sont coupés dépend de la résistance d’entrée RIN. Si celle-ci est trop petite, le tone sucking important.

Le remède est donc d’avoir un amplificateur doté d’une grande résistance d’entrée (typiquement 1 Mohms). C’est le cas maintenant de la plupart des amplis et des pédales. Mais ce n’était pas forcement le cas de certaines pédales plus anciennes comme par exemple l’Univibe ou la wha wha Crybaby [2].

Le problème des câbles

Dans la chaîne audio mentionnée ci-dessus, il faut ajouter un élément essentiel : les câbles. Lorsque ceux-ci sont trop longs, ou de mauvaise qualité, on va perdre les aigus que peut donner la guitare de manière significative.

Cela sera surtout vrai dans le cas de micros passifs.

Voyons un câble de guitare de plus prêt : il consiste en en fil de cuivre par lequel passe le signal électrique alternatif, entouré d’un maillage mis à la masse qui sert également de cage de Faraday [3], c’est-à-dire qui va isoler le signal du bruit électromagnétique extérieur.

Section d'un câble, montrant le fil conducteur, la maille conductrice et l'isolant qui les sépare. Le tout forme un condensateur cylindrique.
Section d’un câble, montrant le fil conducteur, la maille conductrice et l’isolant qui les sépare. Le tout forme un condensateur cylindrique.

Entre le fil et le maillage, il y a un isolant (sinon le signal serait court-circuité vers la masse et au revoir la musique !).

Par conséquent, l’ensemble fil – isolant – maillage constitue un condensateur (2 armatures métalliques cylindriques séparées par un isolant). Sa capacité dépend de l’isolant et de la géométrie du câble. En particulier, et c’est bien là le problème, plus celui-ci sera long, plus la capacité du câble sera grande.

Modélisons l’ensemble guitare – câble – ampli

Schéma électrique modélisant la guitare reliée à l'ampli par un câble non idéal présentant une capacité.
Schéma électrique modélisant la guitare reliée à l’ampli par un câble réel non idéal présentant une capacité.

Nous voyons que par rapport à la figure précédente, nous n’avons rajouté qu’une capacité, celle du câble.

La valeur de cette capacité dépend de la longueur du câble. Plus celui-ci sera long, plus la surface des armatures du condensateur sera grande et donc plus sa capacité augmentera.

Dans la ref [4], vous trouverez toute une liste de câbles répertoriés avec leur capacité par mètre. Typiquement, on trouve que la capacité d’un câble de guitare est de l’ordre de 100 pF par mètre.

Sur la figure suivante, j’ai simulé l’effet de la capacité sur la réponse du gain en fréquence. On voit bien la forme du filtre passe bas car le gain chute à haute fréquence. De plus, on voit que plus la capacité du câble augmente, plus la chute de gain se fait à basse fréquence. Autrement dit, plus le câble est long, plus les hautes fréquences sont coupées :

Simulation de l'effet de la longueur du câble sur la forme du gain en fonction de la fréquence. Plus le câble est long, plus sa capacité augmente et plus les aigus sont coupés.
Simulation de l’effet de la longueur du câble sur la forme du gain en fonction de la fréquence. Plus le câble est long, plus sa capacité augmente et plus les aigus sont coupés.

Pour info, j’ai utilisé le schéma électrique suivant. Notez que j’ai pris en compte un potentiomètre de volume de 500 kohms dans la simulation par l’intermédiaire de R3 et R4. Dans la simulation, ce potentiomètre est à mi-course. Le micro de la guitare a une inductance L de 1 H (Henry). Et la résistance d’entrée de l’ampli est fixée à 1000 kohms soit 1 Mohms (ces valeurs sont arbitraires, on veut juste apprécier l’effet de la capacité sur la réponse du gain).

Circuit utilisé pour la simulation PSPICE.
Circuit utilisé pour la simulation PSPICE.

On peut donc résumer le problème des câbles comme suit

Pour cela, appuyons nous de la figure ci-dessus. La guitare a un micro de grande impédance due à la bobine L. Ceci est d’autant plus vrai à haute fréquence car la réactance de la bobine augmente proportionnellement avec la fréquence.

Par conséquent, pour que du signal soit transmis à l’ampli, il faut que la résistance interne (notée R2) de l’ampli soit suffisamment grande. Ainsi, la bobine n’absorbe pas tout le voltage (voir l’article sur la résistance d’entrée).

Cependant, si R2 est trop grand, l’essentiel du signal va fuir à travers la capacité du câble (notée C1). Et ceci est d’autant plus vrai pour les aigus, pour la raison que l’on a donné plus haut (la réactance de la bobine est plus grande dans les hautes fréquences).

Et si la capacité du câble est trop importante, la “fuite” des aigus est d’autant plus grande : le tone sucking se notera à l’oreille.

Comment s’en sort-on ?

La solution triviale consiste à utiliser le câble le plus court possible. C’est possible si on n’utilise pas de pédales et si être à côté de l’ampli n’est pas un problème. Ce cas de figure permet alors d’obtenir tous les aigus de la guitare.

Cependant, si on utilise un pédalier, on doit rajouter un câble de quelques mètres du pédalier à l’ampli. Et selon le pédalier, la longueur de câble dû au câblage entre pédales peut également atteindre quelques mètres.

L’autre solution consiste alors à utiliser un buffer.

2 Utilisation d’un buffer

2.1 Qu’est-ce qu’un buffer ?

Un buffer ou étage tampon est un circuit qui permet d’adapter l’impédance. Dans notre cas, il va en quelque sorte transformer la grande impédance de la guitare en une faible impédance à sa sortie. On désignera pour cela un circuit d’impédance d’entrée très grande – qui s’adapte bien avec la grande impédance de la guitare – et d’impédance de sortie très petite. J’ai symbolisé cela sur ce schéma :

Schéma de principe du buffer. L'impédance d'entrée ZIN >>1 (lire est très grande). L'impédance de sortie ZOUT <<1 (lire est très petite). Ce circuit permet d'adapter l'impédance et donc de réduire le tone sucking dû à la grande impédance d'un micro passif de guitare électrique.
Schéma de principe du buffer. L’impédance d’entrée ZIN >>1 (lire est très grande). L’impédance de sortie ZOUT <<1 (lire est très petite). Ce circuit permet d’adapter l’impédance et donc de réduire le tone sucking dû à la grande impédance d’un micro passif de guitare électrique.

En reliant la guitare à un buffer par un câble assez court, typiquement inférieur à 3 mètres, on se retrouve dans le cas de la solution triviale énoncée plus haut. C’est donc comme si on branchait la guitare directement à l’ampli par un câble court et tous (ou presque) les aigus de la guitare sont restitués.

En sortie du buffer, puisque l’impédance de sortie est faible, on est dans une bien meilleure situation :

  • La résistance de l’ampli est grande devant l’impédance de sortie du buffer, donc beaucoup de signal est transmis
  • L’impédance de sortie du buffer étant petite, on peut se permettre une plus grande longueur de câble après le buffer. Typiquement, ce sera la longueur de câble du pedalboard + le câble qui va à l’ampli.

Mais attention ! Cela ne veut pas dire que l’on peut mettre un câble de 100 mètres, car la longueur de câble reste un problème ! Mais on a plus de marge du fait de la faible impédance en sortie du buffer.

En fait, si le pedalboard est constitué de beaucoup de pédales d’effet, il pourra être judicieux de rajouter un 2e buffer en sortie du pédalboard. Ceci permet de compenser de nouveau tout le câblage entre pédales. J’en parle plus bas.

2.2 Circuit d’un buffer

Pour fabriquer un étage tampon ou buffer, on peut utiliser :

  • un transistor bipolaire en mode collecteur commun (également appelé émetteur-suiveur),
  • un amplificateur opérationnel en configuration suiveur.

Transistor en mode collecteur commun

On dit qu’un transistor bipolaire est un mode collecteur commun lorsque son collecteur est relié à l’alimentation et que la charge est reliée à l’émetteur. L’entrée se fait sur la base du transistor.

Des 3 montages typique du transistor bipolaire (émetteur commun, collecteur commun et base commune), le montage collecteur commun est celui qui possède l’impédance d’entrée la plus grande, avec une impédance de sortie faible. Ceci fait que ce montage est parfait pour l’adaptation d’impédance.

Voici le circuit basique en collecteur commun :

Circuit à transistor bipolaire en montage collecteur commun.

Dans cette configuration, on peut montrer que le gain est proche de l’unité. L’utilisation de condensateurs de liaison est nécessaire pour annuler les tensions de polarisation du transistor en entrée et en sortie. Cependant, ils peuvent affecter le son car ils agissent également comme des filtres. Vous pouvez consulter cet article sur les condensateurs de liaison pour plus de détails.

Amplificateur opérationnel

Il est très simple de fabriquer un buffer à l’aide d’un amplificateur opérationnel (A.O.) On utilise le fait que l’A.O. est un composant actif qui possède une très grande impédance d’entrée et une faible impédance de sortie.

Voici le schéma électrique d’un tel buffer :

Circuit à amplificateur opérationnel en montage suiveur.

Il s’agit en fait d’un A.O. monté en amplificateur non inverseur avec une résistance nulle au niveau de la boucle et en considérant une résistance infinie qui relie la boucle à la masse. On calcul alors facilement que le gain est de 1 : il n’y a ni amplification, ni d’atténuation. Par contre il y a adaptation d’impédance.

3 Un mot sur le true bypass et le buffer bypass

Nous avons montré l’utilité du buffer. Si vous notez que votre son souffre de tone sucking, vous pouvez donc vous procurer une pédale de buffer que vous laisserez allumée en permanence.

Vous pouvez également utiliser le buffer que certaines pédales d’effet ont à leur entrée.

Regardez par exemple le schéma de la disto Boss DS-1 [5]. Lorsque l’effet est enclenché, le signal audio voit un buffer. Tout va donc bien pour lui, pas de tone sucking.

Maintenant, que se passe t’il si la pédale d’effet est éteinte ?

Les pédales d’aujourd’hui utilisent le principe de contournement pour muter un effet [2] : le signal au lieu de passer dans le circuit de l’effet va être dévié et aller directement à la sortie de la pédale d’effet. D’où le mot bypass en anglais, contournement.

Mais il y a deux cas de figures. Soit le buffer est également contourné et le signal voit juste un bout de câble entre l’entrée et la sortie de la pédale d’effet. On parle alors de true bypass. Soit le circuit buffer de l’effet est conservé dans la chaîne audio et on parle alors de buffer bypass.

Est-il préférable d’utiliser du true bypass ou du buffer bypass ?

L’avantage du true bypass est qu’il n’affecte pas le son lorsque la pédale d’effet est éteinte. Cependant, n’utiliser que du true bypass peut causer un problème, car si toutes vos pédales sont éteintes, plus aucun buffer n’est présent dans la chaîne audio et bonjour le tone sucking !

Maintenant comme nous avons vu précédemment, les buffers peuvent affecter le son du fait d’utiliser des condensateurs ou d’autres composants qui ont une réponse spectrale. Certains guitaristes peuvent ne pas aimer le son de certains buffers. Je pense qu’un bon buffer doit être le plus possible neutre sur le son.

Par conséquent, la balance se fait généralement en utilisant un buffer bypass dans le pedalboard, de préférence en première position (à moins d’utiliser une fuzz, qu’il faudra placer avant le buffer pour bien fonctionner). Ainsi, il y aura un buffer constamment allumé. Le reste en true bypass permet de conserver son son. Et si le pedalboard comporte beaucoup de pédales donc beaucoup de câbles, un 2e buffer bypass en sortie peut être pas mal [1].

Conclusion

Dans cet article nous avons vu ce qu’est le tone sucking : une perte des aigus qui peut être due à une trop faible résistance d’entrée de l’ampli ou d’une pédale. Mais la longueur du câble de connexion en est généralement la première cause.

Le remède est l’utilisation d’un buffer ou étage tampon, qui va adapter l’impédance c’est-à-dire diminuer l’impédance vue par le reste de la chaîne.

Finalement, il est conseillé d’avoir au moins une pédale avec buffer bypass pour être sûr que lorsque toutes les pédales sont éteintes il n’y ait pas de tone sucking.

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Références

[1] https://www.youtube.com/watch?v=yEZ0yzswOt4&t=902s
[2] http://www.geofex.com/article_folders/bypass/bypass.htm
[3] https://fr.wikipedia.org/wiki/Cage_de_Faraday
[4] http://www.shootoutguitarcables.com/guitar-cables-explained/capacitance-chart.html
[5] https://www.electrosmash.com/boss-ds1-analysis

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Cet article a 2 commentaires

  1. Chris

    Il existe un truc encore mieux pour éviter le pire: Un pedalboard limité à l’essentiel et surtout bien routé, en effet, on ne met pas les “effets” dans n’importe quel sens, le recours à des A/B box ou A/B/Y box n’a pas été abordé comme les pertes à chaque connecteur non plus, et puis la liaison radio de qualité quand on dépasse 6m de câble devient indispensable. Ne pas oublier la latence qui n’a pas été abordée non plus, plus de sections d’effets=plus de latence. Bref, les usines à gaz ont fait leur temps, de très bon multi effets et la modélisations pour certains font mieux que 50 pédales en séries…….. et au final, c’est moins cher.

    1. fais-tes-effets-guitare.com

      Merci pour ton commentaire Chris ! Je n’ai effectivement pas tout abordé, la chaîne audio est parsemée d’embûches ! Je ne discute pas l’utilisation de multi-effets, car il y a une question de goût sur le son. Après, certains préfèrent les pédales individuelles pour l’aspect modulable (ajouter, enlever, substituer des pédales), pouvoir jouer avec les boutons sur scène sans avoir à chercher dans un menu, etc. Tout ceci va aux dépends de la qualité audio, on est d’accord, mais j’essaie d’expliquer dans l’article les quelques précautions à prendre pour faire au mieux !

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