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.

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.

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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.

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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 6 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 suis pas d’accord pour dire que les multi-effets et la modélisation font mieux que les pédales. D’un point de vue technique audio et praticité probablement, mais il y a des pédales d’effet absolument incroyables que les multi-effets ne remplacent pas. Il suffit de regarder le nombre de guitaristes qui utilisent encore des pédales isolées en série pour s’en convaincre. À partir de là, savoir un peu comment ça fonctionne au niveau signal et les limitations de ce système ne peut être que bénéfique pour ce genre de guitariste.

  2. Toto

    Tout ceci parait inutile…
    Le problème n’est pas les impédances d’entrée (tous les pédaliers ou les pédales isolées ont une impédance de 500 000 ohms à 1 M-ohms) ce qui est suffisant.
    Le seul problème sérieux qui se présente : c’est la sortie des pédaliers pour rentrer dans les cartes-son, des enregistreurs (et autres appareils) en niveau de ligne.
    Autrefois, les pédales sortaient en 100 ohms pour rentrer dans ces appareils d’environ 50 000; il n’y avait donc pas de problème (et d’ailleurs : le son amateur était bien meilleur que le son amateur d’aujourd’hui).
    Aujourd’hui, la plupart des pédaliers sortent en 1000 ou 2000, ce qui est trop élevé pour attaquer des entrées d’appareils en 10 000 ou 20 000 (contrairement à la règle des “10x” rabachée, qui en réalité est très insuffisantes pour obtenir un son de qualité.

    Dans ce que vous présentez : il faut pouvoir connaitre COMBIEN délivre la SORTIE du tampon (Buffer) et par quelle procédure la mesurer afin de vérifications.
    Cette sortie (dans le but de s’adapter à la grande majorité des entrées en 10 000) (car si les entrées sont plus élevées alors le problème n’existe plus du tout) doit être au grand maximum de 400 ou 300 ohms pour la pire des fréquences, et en moyenne vers les 100, ou moins (et non pas de 1000).
    Faites l’essai d’une sortie de 1000 et une autre sortie de 50 qui attaquent une entrée de 10 000 et vous allez voir la différence ! Vous aurez l’impression que quelque-chose vient de se décoincer…

    Des effet, réellement UTILES, et qui n’existent pas, il y en a à faire.
    Je cherche quelqu’un qui peut aligner quelques transistors en comprenant ce qu’il fait et trouver des solutions à des schéma de principe que je lui soumets. Je ne peux pas faire plus que quelques dizaines d’euros à chaque fois, et on avance étape par étape une dizaine de fois.
    Si l’entente est là, on peut aller plus loin et s’arranger autrement en signant des papiers.
    Mon courriel lagrande.corbeille () wanadoo point fr

    1. fais-tes-effets-guitare.com

      Bonjour Toto,
      merci pour votre commentaire. Toutefois, je ne comprends pas bien le but de votre message.
      Vous commencez en disant que “tout ceci parait inutile”.
      Si vous lisez attentivement l’article vous verrez que j’explique aux guitaristes :
      1) l’origine théorique du tone sucking et son effet néfaste sur le son
      2) le problème de la longueur des câbles
      3) les solutions existantes et les précautions à prendre

      S’il y a des gens qui ne connaissent rien à tout cela et que j’ai pu les éclairer, je pense que l’article remplit sa fonction pédagogique.

      Ensuite, je vous cite :
      “Le seul problème sérieux qui se présente : c’est la sortie des pédaliers pour rentrer dans les cartes-son, des enregistreurs (et autres appareils) en niveau de ligne.”
      Or, dès la 1ère phrase de l’article je mentionne la chaîne “guitare-pédale-ampli”. Vous semblez bien connaître votre sujet mais je ne vois donc pas le rapport avec l’article.
      En effet, je parle d’amplificateur de guitare, à aucun moment je mentionne l’idée d’entrer la guitare ou une pédale de guitare directement dans une carte son. Ayant enregistré plusieurs disques, je sais parfaitement que l’on ne fait pas comme cela. Pour ma part j’utilise un ampli et le son est repiqué par un micro, à l’ancienne donc.

      Puis, je continue à vous citer “Des effet, réellement UTILES, et qui n’existent pas, il y en a à faire.”
      Oui, certainement, mais il existe en fait déjà des solutions utilisées par des professionnels pour enregistrer la guitare en la branchant à la carte son en passant par de l’électronique avancée, un des avantages étant de pouvoir enregistrer sans déranger les voisins tout en ayant une très bonne qualité de son. Vous pouvez regarder par exemple du côté des IR (impulses responses) qui ne sont absolument pas traitées dans cet article (car encore une fois ce n’est pas l’objet de l’article).

  3. Toto

    J’ai peut-être été un peu sec,
    je veux dire qu’en général il n’y a pas de problème avec les deux ou trois émetteurs de SON (guitare – boite-à-effets – ampli-guitare) qui sont conçus pour fonctionner ensemble.
    (Après, si les ampli-à-baffle de guitare ne sont pas capables de s’adapter à la boite-à-effets qui rentre dedans … là effectivement y’a comme un problème…
    (et c’est ce que je disais : les pédaliers d’aujourd’hui dont la sortie enfle vers les 1000, et l’entrée des ampli qui descend sous les 500 000).
    Mais ça reste anecdotique, et le présent sujet aborde les tampons d’impédance par ce tout petit angle.

    Par contre il existe un réel problème qui se présente de plus en plus (et ce serait pareil avec un micro, un synthé) c’est que les gens ont un tas de raisons de vouloir connecter la sortie d’un pédalier (ou autre) à l’entrée de divers appareils de pré-traitement, ou des cartes (ou autres).
    C’est d’ailleurs pour ça que sont apparues ces nouvelles carte-son en boitier-externe (usb) avec des entrées-ligne + des entrées guitare à haute impédance, micro etc.
    Mais ces nouvelles cartes usb sont peu efficaces (latence, jouet, impédance justement trop faible sur les entrées sensées être à haute-impédance…) elles correspondent surtout à un aspect mercantile du commerce (les jeunes en sont d’ailleurs très friands).
    Et ces nouvelles cartes-son ne sont pas une panacée, loin de là, et comme dit plus haut : il existe au contraire beaucoup de configurations différentes qui doivent rentrer dans des appareillages divers.

    Or, le tampon (buffer) dont vous parlez est justement un début de solution à tous ces problèmes d’ordre général, où là, oui, il est attendu.

    Mais dans TOUS les cas (problème inattendu de guitariste, ou problème plus général) il faut pouvoir comprendre comment vérifier de manière certaine les impédances des tampons (à plus forte raison si on le fait soi-même) et notamment sa sortie, qui doit être définitivement la plus petite possible sinon le problème se répète indéfiniment.
    Et merci pour ce site.

    1. fais-tes-effets-guitare.com

      Bonjour Toto, merci pour vos précisions.
      Je suis tout à fait d’accord avec vous pour dire qu’entrer dans une carte son est quelque chose de délicat au niveau de l’impédance. Les schémas de tampon que je donne dans cet article sont très basiques, ils ne prétendent pas résoudre le problème que vous pointez, mais juste présenter au lecteur 2 schémas de buffers dans leur essence. On les retrouve d’ailleurs ainsi dans certaines pédales d’effet de guitare.
      Et il est clair, comme vous le dites, que les problèmes de latence s’ajoutent aux problèmes d’impédance.
      Je possède une DI d’une très bonne marque qui fait le boulot, mais même avec ça, en ce qui concerne la guitare, si je peux éviter de rentrer dans la carte son et bien j’évite.
      À creuser donc…
      En tout cas merci pour votre commentaire expert qui vient ajouter un éclairage intéressant.

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