L'enregistrement magnétique du son (Version 2017)

Cette page développe les principes physiques de l'enregistrement magnétique ainsi que le traitement appliqué au signal audio dans l'enregistrement et la lecture magnétique.

Une partie importante de ce contenu à été publiée dans les années 90 dans la revue " Le Technicien du Film et de la Vidéo " aux Editions Dujarric, aujourd'hui disparues.

• Rappel historique

 L'enregistrement magnétique constitue le maillon le plus important, car il représente la mémoire du signal, et le plus délicat car il peut introduire des déformations irréversibles dans le traitement du signal audio.

L'histoire de l'enregistrement magnétique remonte à l'Antiquité. Lucrèce a tenté d'expliquer l'attraction du fer par une pierre originaire de la province grecque de Magnésie. Ensuite il a fallu attendre le début du XIXe siècle pour qu'une relation puisse être établie entre le courant électrique et le magnétisme (Ampère, Arago, Coulomb, Œrsted 1820, Poulsen 1898).

Lorsque l'on évoque l'enregistrement magnétique, on pense également à la bande magnétique . Celle-ci fait son apparition en 1935 grâce aux travaux du groupe chimique allemand IG-Farben. Elle remplaçait le fil d'acier propre au Telegraphon de Valdemar Poulsen présenté à l'Exposition Universelle de Paris en 1900. C'est également en 1935 qu' est présenté à la Funkausstellung de Berlin, le premier magnétophone (Magnetophon K1 Telefunken) mis au point par la firme AEG. Avant la seconde guerre mondiale , seule l'Allemagne possède une technologie avancée dans ce domaine.

C'est au cours des années 40, que fut mise au point une technique décisive pour l'enregistrement des sons sur bande magnétique. Cette technique  consistait à utiliser un courant de polarisation dans l'enregistrement magnétique. Elle a été développée par J. Von Braunmühl et W. Weber, deux ingénieurs de la radio-diffusion allemande.

A la fin de la seconde guerre mondiale, les Américains ont découvert le magnétophone à bande. Suite à cette découverte, ils créèrent la firme Ampex qui développa rapidement la production de ces appareils. Dès lors la production devint mondiale, particulièrement développée et optimisée par les japonais et les européens. L'enregistrement magnétique a été utilisé dans  tous les domaines analogiques et numériques.

Notions de magnétisme et électro-magnétisme

• Aimantation et Induction rémanente

- Corps magnétiques : un aimant est un corps qui possède la propriété d'exercer une force d'attraction sur d'autres corps, ces derniers étant appelés corps magnétiques comme par exemple le fer, l'acier doux, le cobalt .

Dans un barreau aimanté, les extrémités possèdent des propriétés magnétiques plus accentuées que dans le corps lui-même. Ces extrémités sont appelées pôles magnétiques.

Un corps magnétique sous la forme de barreau possède deux pôles magnétiques d'orientation différente (nord - sud). Deux pôles de même orientation  se repoussent, alors que deux pôles d'orientation contraire s'attirent. Ainsi la force attractive ou répulsive entre deux pôles d'aimants est inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare et proportionnelle à leur masse magnétique (Loi de Coulomb).

- masse magnétique : la masse magnétique mesure la quantité d'aimantation d'un aimant. Un pôle possède une masse magnétique égale à 1 lorsqu'il est placé à 1 centimètre d'un pôle identique. Sa force de répulsion est égale à une dyne. La masse magnétique n'a pas de valeur particulière, elle est équivalente à la masse de l'électron.

- induction rémanente : on constate généralement que l'orientation des aimants élémentaires est plus ou moins aisée et plus ou moins durable selon les caractéristiques du matériau utilisé. Pour certains matériaux lorsque le champ magnétique H a disparu, ces derniers perdent toute aimantation. Pour d'autres, comme l'acier trempé, une partie des aimants élémentaires reste orientée. Leur résultante conserve une certaine valeur. Cette aimantation qui persiste lorsque la force magnétique H a disparu s'appelle aimantation rémanente.

Elle a Br pour symbole. L'existence de Br ainsi que sa dépendance au champ magnétique H constituent la base de l'enregistrement magnétique. L'enregistrement magnétique repose sur le phénomène de l'aimantation rémanente propre aux matériaux ferromagnétiques. On utilise donc la rémanence comme une mémoire du flux magnétique.

• Origine moléculaire de l'aimantation  

Le physicien Weber a développé une théorie sur le magnétisme dont la première hypothèse est la suivante :

 Tout aimant est constitué par un nombre très grand d'aimants élémentaires. Weber admet ensuite que dans un morceau de fer magnétique, les aimants élémentaires sont disposés sur des trajectoires ouvertes, et dans un morceau de fer non aimanté sur des trajectoires fermées. Au voisinage d'un aimant, il existe toute une partie de l'espace qui est soumise à l'action magnétique. Cette portion de l'espace s'appelle champ magnétique.

On peut considérer que l'intensité totale du champ appliquée à une surface est égale , si le champ est uniforme, à l'intensité unitaire I multipliée par la surface.

d'où     H =  I . s

si I = 1 Oesrted et s = 1 cm    donc  H = 1 Maxwell  

L'Oersted : c'est l'intensité d'un champ qui agissant sur l'unité d'un pôle, la repousse avec une force de 1 dyne. C'est le champ qui existe à 1 centimètre de distance d'une masse magnétique égale à l'unité.  

Le Maxwell : c'est le flux magnétique d'1 Gauss ou 1 Oersted à travers une surface d'un centimètre carré.  L'observation montre que les lignes de force vont d'un pôle à un autre et qu'elles possèdent un sens de parcours. Elles sortent du pôle nord et rentrent dans le pôle sud, le trajet s'achevant à l'intérieur de l'aimant. Les lignes de force sont parallèles et réparties de  manière uniforme, l'ensemble du circuit parcouru par celles-ci s'appelle circuit magnétique. La portion d'espace parcourue par les lignes de forces pour se rendre d'un pôle à un autre s'appelle entrefer magnétique. Plaçons à présent un matériau ferromagnétique dans l'entrefer d'un aimant. On constate que le champ magnétique est modifié. Le matériau placé dans l'entrefer a concentré mais aussi accru le nombre de lignes de force. Les lignes de force se sont incurvées de manière à se concentrer dans le matériau. On remarque ainsi que l'intensité du flux par unité de surface a augmenté. On peut donc dire que lorsque l'on introduit un matériau ferromagnétique dans un entrefer, une partie des aimants élémentaires du matériau s'oriente et l'intensité de leur champ magnétique résultant n'est plus nulle, le matériau devient lui même un aimant. L'intensité du premier aimant et celle de l'aimant ainsi formé s'ajoutent d'où le nom de flux d'induction (B) donné au flux résultant.

Il convient également de considérer une autre propriété analogue à la notion de conductance électrique, qui est la notion de perméabilité.

Le coefficient de perméabilité caractérise le matériau ferromagnétique considéré. Le flux magnétique initial est multiplié par cette grandeur. Les lignes de force à l'intérieur du matériau sont plus nombreuses que dans l'air, autrement dit la perméabilité du matériau ferromagnétique est plus grande que celle de l'air. Le coefficient de perméabilité est variable, il dépend en particulier du champ magnétique H, force magnétisante, du matériau utilisé et de l'état magnétique initial de ce matériau. Cette dépendance est due à l'arrangement des aimants élémentaires du matériau car si celui-ci n'est pas aimanté, selon Weber les aimants élémentaires sont alors disposés suivant des trajectoires fermées neutralisant leurs champs réciproques. La relation entre le champ H et le flux d'induction B est variable.

Dans un premier temps, l'intensité du champ magnétique n'est pas suffisamment forte pour faire pivoter les aimants élémentaires, le flux d'induction est faible.

Dans un deuxième temps, les aimants pivotent, c'est-à-dire qu'ils s'inclinent de plus en plus sur leur orbite . Le flux d'induction augmente brusquement.

Dans un troisième temps, la plupart des aimants élémentaires sont orientés. Le flux d'induction n'augmente presque plus. Il atteint lentement un maximum pour ne plus croître ensuite. Le maximum correspond à la saturation du matériau ferromagnétique.

En supprimant le champ magnétique donc la force magnétisante H, on constate une induction rémanente, autrement dit le fait d'annuler le champ magnétique ne supprime pas l'induction magnétique. Cette induction est proportionnelle au champ H qui a créé le flux et dépend également des propriétés du matériau ferromagnétique.

On utilise donc la rémanence comme mémoire du flux magnétique sur la bande magnétique.

• Hystérésis et champ coercitif

Supposons un barreau ferromagnétique qui n'a jamais été aimanté et traçons la courbe d'induction B en fonction du champ H.

Figure 1 : Sens du cycle d'hystérésis

Figure 2 : Cycle d'hystérésis

Partant d'un champ nul 0, l'induction apparait avec un certain retard. Elle augmente ensuite rapidement, puis de moins en moins vite. Si l'on augmente encore l'intensité du champ, on constate que l'induction conserve une valeur stable à partir d'un certain état : c'est le phénomène de saturation que nous avons décrit précédemment.Nous obtenons ainsi la branche 0 A qui est la courbe de première aimantation. Diminuons progressivement le champ magnétique H jusqu'à 0 où il devient nul. L'induction diminue en même temps, mais elle ne reprend pas au cours de cette période décroissante du courant les mêmes valeurs qu'elle avait pendant sa période croissante : on constate qu'elle n'est plus nulle. L'induction possède encore la valeur 0 B qui représente l'aimantation rémanente. C'est cette aimantation rémanente qui fait qu'un barreau ferromagnétique qui a été placé dans un champ magnétique conserve une certaine aimantation. En inversant le sens du courant, c'est-à-dire le sens du champ magnétisant, nous tracerons ainsi la branche A' B' C. Au point C l'induction est nulle. L'aimantation du barreau est d'autant plus forte ou durable que la valeur du champ OC est plus grande . La valeur OC représente la force coercitive appelée également champ coercitif. Le champ coercitif représente donc la valeur du champ magnétique nécessaire pour ramener à 0 l'induction rémanente en un point d'un corps magnétique lorsque celui-ci a été soumis à un nombre suffisant de cycles d'aimantation. Un aimant est intéressant lorsque sa force coercitive et son intensité d'aimantation sont élevées. Toutefois un fort magnétisme rémanent reste sans intérêt lorsque le champ coercitif est faible. L'aimant que l'on pourrait constituer serait puissant mais le moindre champ inverse le démagnétiserait. En faisant décroître de nouveau le champ jusqu'à 0, l'aimantation diminue jusqu'à une valeur représentée par 0 B' qui est l'aimantation rémanente. Le courant changeant alors de sens (B'C'), l'aimantation rémanente est détruite. Puis le courant augmentant, l'aimantation croît jusqu'à A suivant la courbe C' A, nous ramenant ainsi au point de départ.

Lorsque le courant varie entre les valeurs extrêmes, l'induction dans le matériau ferromagnétique subit des variations représentées par la courbe fermée ACA'C'A. Cette courbe est appelée cycle d'hystérésis (Figure 2).

• Analyse de la non linéarité du principe magnétique d'enregistrement

Les problèmes de linéarisation relatifs au principe magnétique s'analysent au niveau du champ magnétique présent dans l'entrefer de la tête, c'est-à-dire au niveau du champ rémanent présent sur la bande magnétique.Traçons la courbe de variation du champ rémanent en fonction de l'induction qui crée ce champ. Les valeurs sont exprimées en Gauss dans les deux cas, car un champ rémanent peut se mesurer et s'évaluer de la même façon. Pour un champ nul, le champ rémanent est nul. Lorsque l'on augmente le champ, on constate que le champ rémanent n'est pas proportionnel à l'induction, quel que soit son sens (OC) ou (OC').

Nous avons donc un système qui n'est pas linéaire. En continuant d'augmenter la valeur du champ d'induction (C'A), on constate à un certain moment la présence d'une saturation en (A), c'est-à-dire que l'induction rémanente cesse d'augmenter. En diminuant le champ d'induction et en mesurant l'induction rémanente, nous avons la courbe (A,B). On constate alors la présence d'une induction rémanente lorsque le champ est nul. Pour annuler cette induction rémanente, il convient d'appliquer un champ inverse (OC) appelé champ coercitif. La courbe fermée (A C A' C'A) forme un cycle d'hystérésis. Tous les matériaux magnétiques comprennent une multitude de cycles d'hystérésis. On constate cependant que le premier cycle d'aimantation est non linéaire , il est représenté par la courbe qui montre la relation entre l'intensité du champ H et la rémanence Br de la bande magnétique.En créant un champ sinusoïdal, celui-ci prend la forme définie par la  figure ci-dessus. L'analyse de cette figure montre que l'induction rémanente pour les valeurs de champ comprises entre 0 et H1 puis 0 et H'1 est nulle (partie en pointillés gras).  On constate la présence de l'induction rémanente que pour les variations de champ comprises entre H1 et H2 et H'1et H'2, c'est-à-dire uniquement lorsque les pointes des signaux dépassent la force coercitive (partie en pointillés). Dans ce cas la rémanence n'est pas proportionnelle au courant du signal avant enregistrement. Ce dernier est déformé en amplitude et fortement affecté d'un taux d'harmonique 2. En conséquence, pour les signaux faibles dont l'intensité est inférieure à H1 ou H'1, l'induction rémanente sur la bande magnétique sera nulle.

• Rôle de la polarisation dans l'enregistrement magnétique

Le principe de la polarisation dans l'enregistrement magnétique a été théoriquement développé dans les années 1920. L'utilisation et le réglage optimal de la polarisation permettent d'améliorer la linéarité et la dynamique de l'enregistrement en magnétisant le support sur une partie linéaire de la courbe d'hystérésis. Grâce à ce principe, on évite d'appliquer à la bande un champ directement proportionnel au signal à enregistrer. Le principe de la polarisation consiste donc à trouver un point de fonctionnement dans la partie linéaire de la caractéristique d'enregistrement. Une des premières méthodes permettant d'éliminer les distorsions de l'enregistrement simple fut la polarisation par courant continu. Cette méthode consiste à faire circuler dans la tête d'enregistrement un courant continu de manière à obtenir un champ coupant la caractéristique d'enregistrement vers le milieu d'une partie linéaire. On ajoute ensuite le courant représentant le signal à enregistrer dont l'amplitude est réglée pour que l'excursion du champ variable résultant de l'addition des deux courants ne dépasse pas la partie droite de la caractéristique d'enregistrement. Ce procédé présente deux inconvénients : - la caractéristique d'enregistrement correspondant à la partie linéaire est partiellement utilisée, - la reproduction du signal enregistré est accompagné d'un niveau de bruit de fond important. Actuellement, le procédé de polarisation par courant continu n'est plus utilisé.  

Figure 5 : Principe de l'enregistrement magnétique sans polarisation haute-fréquence.

• Polarisation par courant alternatif haute-fréquence  

Le procédé de polarisation par courant alternatif remplace le procédé à courant continu. Son principe consiste à superposer au champ inducteur, un champ de polarisation de manière à éviter la partie non-linéaire (O-H1 et O-H'1) de la courbe d'hystérésis. Afin d'éviter tout phénomène d'intermodulation avec les fréquences élevées du signal à enregistrer, on choisit pour le courant de polarisation alternatif une fréquence ultra-sonore comprise entre 100 et 250 KHz.

En travaillant avec un courant haute-fréquence parfaitement sinusoïdal et en respectant un rapport optimun entre l'amplitude du courant de polarisation et les amplitudes du signal à enregistrer, il est possible d'enregistrer et de reproduire un signal audio avec un taux de distorsions minimum et une valeur élevée de rapport signal/bruit. Les deux parties positives et négatives de la courbe Br sont utilisées. La superposition du courant de polarisation au courant du signal à enregistrer donne un seul champ correspondant à leur somme.

En se basant sur la caractéristique Br/H, on peut déterminer l'induction rémanente correspondant à chaque valeur du champ total. Les niveaux maximum du champ total reproduisent le champ du signal à enregistrer et restent inclus dans les parties linéaires de la caractéristique d'enregistrement. La linéarité entre le signal à enregistrer et l'induction rémanente sur le ruban magnétique est obtenue tant que les valeurs maximales du champ produit par le courant d'enregistrement restent comprises entre les valeurs H'1 et H'2 du côté négatif et les valeurs H1 et H2 du côté positif. Il convient donc de régler avec précision le niveau du courant du signal audio de manière à éviter les valeurs relatives à un courant de saturation.

Au-delà de ces valeurs , l'induction rémanente n'augmente plus et le signal audio enregistré est écrêté. La valeur efficace du courant de polarisation a une grande influence sur les performances de l'enregistrement. Le flux magnétique résultant du champ d'enregistrement total baisse au fur et à mesure que l'on s'éloigne de l'entrefer de la tête d'enregistrement. Il en est de même pour les lignes de force créées par l'entrefer et le champ rémanent. On constate ainsi un manque d'homogénéïté dans le champ inscrit sur la bande. La valeur de masse magnétique qui caractérise chaque aimant dépend également du flux magnétique . Une différence de champ peut donc se produire et créer un flux magnétique tournant dans la couche magnétique provoquant une démagnétisation spontanée. Cette démagnétisation est fonction de la dimension des aimants, de la longueur de l'onde enregistrée et de l'épaisseur de la couche magnétique. Il convient donc de choisir, pour une épaisseur donnée, une valeur de champ de polarisation qui déterminera la profondeur de l'empreinte magnétique dans la couche magnétique.

Le réglage du niveau de polarisation dépend du type de bande magnétique (nature et épaisseur de la couche magnétique) et de la vitesse de défilement. Le niveau de polarisation est fixé en fonction d'un compromis entre une efficacité maximale et un taux de distorsion harmonique (H3) mininale à la fréquence de 400 Hz. Le point de fonctionnement correspondant à la courbe d'efficacité est obtenu, dans la pratique, à partir d'une fréquence plus élevée (10 KHz). La procédure de réglage peut être également automatisée (conception électronique assistée numériquement).

Figure 6 : Principe de l'enregistrement magnétique avec polarisation haute-fréquence.

• Analyse du principe de lecture magnétique

La reproduction du signal enregistré sur la bande magnétique repose sur le principe de l'induction. Cette induction se caractérise par l'apparition d'une tension aux bornes d'un enroulement soumis à un flux variable. Cette tension induite "e" est égale à la différentielle du flux par rapport au temps :

La tension induite n'est donc pas directement proportionnelle au flux magnétique. Elle est proportionnelle à la différentielle du flux par rapport au temps ou à la vitesse. La variation de la tension induite augmente avec la fréquence donnant une courbe avec une pente de +6 dB par octave. Pour les basses fréquences, on constate une atténuation plus rapide qui ne suit pas une pente de +6 dB. Ce phénomène s'explique par les pertes de flux dans le circuit magnétique de la tête de lecture (effet de contournement) et plus particulièrement lorsque la longueur de l'onde enregistrée est plus grande que l'arc de contact entre la bande et la tête de lecture. L'augmentation de l'arc de contact est par ailleurs limitée par les forces de frottement.

De même pour les fréquences élevées, on observe une atténuation plus rapide de la tension induite. Aux fréquences élevées, lorsque la longueur d'onde enregistrée équivaut à la largeur magnétique de l'entrefer, une part importante de flux se perd dans la cale non magnétique d'entrefer, échappant ainsi au circuit de lecture. Les pertes de flux magnétique par effets d'entrefer montrent que le système de reproduction n'est pas linéaire. Autrement dit, il existe une variation de flux dans l'entrefer de la tête de lecture lorsque la longueur du champ induit est supérieure à la largeur de l'entrefer, la tension induite croît alors en fonction de la fréquence. Lorsque la longueur du champ induit est inférieure à la largeur de l'entrefer, on constate une diminution importante de la tension induite. Le rôle de l'amplificateur de lecture est donc de compenser la non linéarité du système magnétique de lecture et d'amplifier le signal, sans lui apporter de bruit de fond et sans être saturé par les crêtes de modulation.

Les corrections sont réalisées par un circuit RC dont la résistance est commutable avec la vitesse de défilement de la bande magnétique. Ce circuit RC se caractérise par la mise en série dans la boucle de contre-réaction de l'amplificateur de lecture, d'une résistance et d'une capacité . Le point d'inflexion de la courbe de correction (Fo) égal à 1 correspond au produit de la résistance par la capacité et la pulsation. 

Fo correspond donc au point d'inflexion de la courbe d'amplification à la lecture en fonction de la vitesse de défilement.

La correction apportée par l'électronique de lecture est donc caractérisée par une courbe de réponse de compensation ayant une pente de - 6 dB/Octave.

• Principe de l'effacement magnétique

La démagnétisation s'effectue lors du passage de la bande magnétique devant l'entrefer de la tête d'effacement. Un champ magnétique alternatif de fréquence élevée est appliqué sur la couche magnétique. La circulation d'un courant alternatif dans une bobine fait apparaître aux bornes de l'entrefer de la tête d'effacement un champ alternatif. Les inductions rémanentes provoquées par l'intensité du flux vont croître progressivement, passer par un maximum correspondant à l'axe de l'entrefer, puis décroître progressivement décrivant ainsi un cycle de décroissance. La qualité de l'effacement s'évalue par le bruit de fond résiduel de la bande magnétique. Il s'agit en fait de la différence entre le niveau d'une modulation enregistrée et son niveau résiduel après effacement. La profondeur de l'effacement se situe généralement entre 80 et 90 dB par rapport à 1KHz. Le champ alternatif doit être parfaitement sinusoïdal, c'est-à-dire d'amplitudes symétriques et régulièrement décroissantes. Toute dissymétrie du signal d'effacement augmente le bruit de fond résiduel. L'apparition de composantes continues devant la tête d'effacement contribue également à l'augmentation du bruit de fond. L'entrefer de la tête d'effacement est généralement plus grand que l'entrefer de la tête d'enregistrement (100 µm).

Le courant d'effacement est produit par le même circuit qui délivre le courant de polarisation, leurs réglages sont toutefois indépendants. Les bandes enregistrées peuvent être aussi effacées globalement en utilisant un effaceur de bande. La bande est introduite au centre d'une bobine parcourue par un courant alternatif intense d'amplitude décroissante dont la fréquence est celle du secteur (50 ou 60 Hz). Afin d'améliorer la régularité de l'effacement, un  petit moteur fait tourner lentement la bobine portant la bande autour de son axe. La qualité d'effacement obtenue avec un effaceur de bande est supérieure à celle d'une tête d'effacement.

• Optimisation de la polarisation

La valeur efficace du courant de polarisation possède une grande influence sur les performances de l'enregistrement magnétique. Cette valeur influe sur la courbe de réponse (amplitude-fréquence), sur la distorsion harmonique et sur le niveau du bruit de fond. Il convient donc de régler cette valeur optimale en fonction du type de la bande magnétique et de la vitesse de défilement. Pour ce réglage, on recherche une distorsion harmonique minimale pour une fréquence  de 400 Hz. La valeur efficace est recherchée à partir de la fréquence de 10 KHz, en augmentant le courant de polarisation jusqu'à un optimum et en continuant de l'augmenter à partir de cet optimum, de manière à perdre de 2 à 8 dB en fonction de la vitesse de défilement, des propriétés de la bande magnétique et de la largeur de l'entrefer de la tête magnétique. Le réglage s'effectue avec un signal sinusoïdal. L'enregistrement d'un signal audio peut entraîner un phénomène d'autopolarisation. Dans ce cas les composantes de modulation à fréquences élevées se comportent comme un courant de polarisation non seulement pour les fréquences basses, mais aussi entre elles. Les effets provoqués par l'autopolarisation peuvent être compensés par le contrôle du courant de polarisation en fonction du contenu de la modulation aux fréquences élevées.

Le circuit HX PRO utilisé sur certains enregistreurs asservit de manière automatique et continue le courant de polarisation et la caractéristique d'égalisation en fonction du niveau et du contenu spectral du signal.

Figure 7 : Optimisation du courant de polarisation en fonction de la vitesse de défilement et du type de bande magnétique 

(Mesure réalisée sur magnétophone Studer A820)

• Normes en enregistrement-lecture.

Malgré l'optimisation du courant de polarisation, la courbe de réponse de la tension de sortie en fonction de la fréquence d'un courant de modulation constant n'est pas linéaire. L'affaiblissement des fréquences élevées est important. Afin de compenser cette non-linéarité, on applique une pondération à la modulation avant l'enregistrement à partir d'un circuit de correction dont la courbe de réponse est inverse. Comme le courant de polarisation, la correction d'enregistrement dépend de la vitesse de défilement et du type de bande magnétique utilisée. En pratique, la compensation des pertes aux fréquences élevées est répartie entre l'électronique d'enregistrement et l'électronique de lecture, de manière à éviter les risques de saturation. Afin d'assurer la compatibilité de l'enregistrement et de la lecture des bandes magnétiques, les spécifications de ces corrections ont été normalisées par la Commission Electrotechnique Internationale (C.E.I).

La correction est définie par la constante de temps (t) d'un circuit RC exprimée en micro-secondes (µs).

et

La norme C.E.I définit deux constantes de temps t1 et t2 indiquant une préaccentuation des hautes fréquences (t1) et une préaccentuation des basses fréquences (t2).

Les organismes de Radiodiffusion ont des normes particulières étudiées par le Comité Consultatif International de Radiodiffusion (C.C.I.R).

Aux Etats-Unis, le National Association of Broadcasters a défini une norme dite N.A.B. Pour la vitesse de 76,2 cm/s, l'Audio Engineering Society (A.E.S) préconise une constante de temps t1 = 17,5 µs. Pour la vitesse de 38,1 cm/s, le C.C.I.R préconise pour t1 la valeur de 35 µs.

La norme N.A.B préconise pour t1 la valeur de 50 µs et pour t2 la valeur de 3180 µs. Le constructeur S. Kudelski propose une norme spéciale dite Nagramaster pour les enregistreurs Nagra IV-S avec une constante de temps pour t1 de 13,5 µs. Pour la vitesse de 19,05 cm/s, le C.C.I.R préconise pour t1 la valeur de 70 µs. La norme N.A.B préconise les mêmes valeurs qu' à 38,1 cm/s. Pour la vitesse de 9,53 cm/s.

La norme C.C.I.R et la norme N.A.B préconisent les mêmes corrections, soit pour t1 la valeur de 90 µs et pour t2 la valeur de 3180 µs. Pour la vitesse de 4,76 cm/s, la norme C.E.I préconise pour t1 la valeur de 120 µs pour des bandes du type Fe 2 o 3 et 70µs pour des bandes du type Cro2 ou Métal. Pour t2, la valeur est de 3180 µs.La constante de temps de 3180 µs indique une préaccentuation des basses fréquences (3 dB à 50 Hz) de manière à compenser les pertes dans la tête de lecture en fonction des champs parasites à 50 Hz.

La courbe de correction du circuit d'enregistrement doit être prévue en fonction des spécifications des normes.La courbe de correction du circuit de lecture doit être également prévue en fonction des normes. La combinaison de ces corrections a pour but d'obtenir une courbe de réponse en enregistrement-lecture la plus linéaire possible. Cette courbe de réponse est obtenue en faisant varier à niveau constant, la fréquence du signal d'entrée de 20 Hz à 20 KHz en tenant compte d'une tolérance (gabarit) de + ou - 1 dB. La mesure est généralement effectuée à -10 dB et -20 dB en dessous du niveau nominal d'enregistrement.   

Figures 8 : Courbes de correction à l'enregistrement

Figure 9 : Courbes de corrections à la lecture.

• Vitesse défilement de la bande magnétique.  

Les vitesses de défilement de la bande magnétique sur la platine d'un magnétophone sont normalisées :

1. 76,2 cm/s à + ou - 0,5 % : Usage professionnel (enregistrement musical).
2. 38,1 cm/s à + ou - 0,5 % : Usage professionnel ( enregistrement musical et broadcast, enregistrement multipistes).
3. 19,05 cm/s à + ou - 0,5 % : Usage professionnel (enregistrement mono broadcast, reportage radiophonique, cinéma).
4. 9,53 cm/s à + ou - 0,5 % : Usage grand public.
5. 4,76 cm/s à + ou - 0,5 % : Usage grand public.  

• Formats de la bande magnétique en fonction des pistes magnétiques.

Le format d'une bande magnétique indique la position, la largeur et l'occupation des pistes magnétiques sur la bande.

Le format 2 pouces (50,8 mm de largeur) est prévu pour des magnétophones multipistes de 16 ou 24 pistes. En 24 pistes, la largeur des pistes est de 1,09 mm de largeur avec une garde entre les pistes de 1,04 mm et 0,3 mm aux bords de la bande.

Le format 1 pouce (25,4mm de largeur) est prévu pour des magnétophones multipistes de 16 ou 8 pistes.

Le format 1/2 pouce (12,7 mm de largeur) est prévu pour des magnétophones multipistes de 8 pistes. Ce format existe également pour des magnétophones master de 2 pistes ou de 4 pistes. Dans le cas du 1/2 pouce 2 pistes, les pistes ont une largeur de 5,05 mm avec une garde centrée de 1,55 mm.

Le format 1/4 de pouce  (6,30 mm de largeur) est prévu pour des magnétophones monophoniques (pleine piste) et pour des magnétophones stéréophoniques ou bi-pistes. Les pistes magnétiques du magnétophone stéréophonique ont une largeur de 2,75 mm avec une garde de 0,75 mm . Les pistes magnétiques du magnétophone bi-pistes ont une largeur de 2 mm avec une garde de 2 mm où est centrée une piste auxiliaire de 0,35 mm destinée à l'enregistrement et à la lecture d'un signal de synchronisation ou d'un code temporel du type S.M.P.T.E/E.B.U.

Le format de 3,81 mm de largeur est destiné pour de la bande magnétique conditionnée en cassette. Ce format est prévu pour un enregistrement stéréophonique avec les pistes 1 et 2 (0,6 mm chacune) pour le défilement de gauche à droite et les pistes 3 et 4 pour le sens opposé.

Le format 16 mm magnétique perforé est prévu pour des défileurs de bandes magnétiques monophoniques ou bi-pistes.

16 mm magnétique BASF MF6PE en galette de 640m sur noyau

35 mm magnétique BASF MF6PE en galette de 320m sur noyau

Le format 35 mm magnétique perforé est prévu pour des défileurs de bandes magnétiques monophoniques ou multipistes.

La garde entre les pistes magnétiques constitue un paramètre essentiel pour atténuer la diaphonie d'une piste par rapport à l'autre.

Défileur-Enregistreur 35 mm Stellavox TD9