Regardons un exemple de ce fonctionnement. Imaginez que vous jouez quelques notes sur votre guitare, mais cette fois-ci vous la branchez sur un amplificateur. Votre guitare va produire un signal faible, et l’amplificateur va le prendre et le rendre plus fort.
Dans l’image ci-dessous, vous pouvez voir le signal de votre guitare (bleu) et le signal de sortie amplifié (rouge).
Comme vous pouvez le voir, l’amplificateur rend les points bas plus bas, les points hauts plus hauts, et donc il rend le signal dans son ensemble plus fort.
Mais pourquoi avons-nous besoin de cette amplification en premier lieu ?
Eh bien, vous pouvez imaginer qu’une grande enceinte de concert a besoin d’un signal très fort pour produire les 100+ décibels nécessaires pour faire danser, sauter ou headbanguer des foules de gens. Après tout, le son n’est qu’un déplacement d’air, et pour déplacer de l’air, vous aurez besoin de haut-parleurs qui bougent physiquement.
L’amplificateur est la pièce d’équipement qui transforme le signal de faible puissance d’une platine, d’une guitare électrique ou d’un microphone en un signal de forte puissance capable de transporter le son dans les haut-parleurs et à travers de vastes terrains de festival.
Un amplificateur audio peut être une unité séparée, ce qui est populaire parmi les audiophiles qui aiment avoir un contrôle granulaire sur chaque aspect de leur musique. Cependant, la plupart des installations musicales modernes – ainsi que les téléphones, les lecteurs mp3, les téléviseurs, les ordinateurs portables, etc… – ont un amplificateur intégré. Les haut-parleurs que les musiciens utilisent pour leurs instruments (parfois appelés simplement « amplificateurs » ou « amplis ») combinent généralement un amplificateur et un haut-parleur dans un seul boîtier.
Alors… C’est tout ? Les amplificateurs rendent le son plus fort ?
Eh bien, oui. Mais ce n’est pas aussi facile que vous le pensez. De nos jours, il est facile de considérer comme acquis que chaque appareil peut rendre le son plus fort à la demande (de préférence avec un smartphone). Mais si cela est possible, c’est grâce aux amplificateurs intégrés dans les systèmes avec lesquels nous interagissons tous les jours.
Et cela ne signifie pas non plus que l’amplification est simple. Beaucoup de facteurs, comme le gain (la puissance de la sortie), le bruit (les sons supplémentaires indésirables) et la distorsion (un effet flou causé en poussant l’ampli au-delà de ses limites), déterminent le caractère et la qualité d’un amplificateur.
Un autre facteur important est la réponse en fréquence. Il s’agit de la mesure de la réaction d’un amplificateur aux hautes et basses fréquences. Si, par exemple, un amplificateur particulier rend les sons graves beaucoup plus forts que les sons aigus, alors la réponse en fréquence de cet amplificateur est faussée. En d’autres termes : il représente mal l’entrée.
Certaines personnes veulent un amplificateur dont la réponse en fréquence est aussi linéaire que possible, afin que chaque fréquence soit représentée de manière égale dans la sortie. Cependant, si vous aimez la sensation d’une basse profonde qui chatouille votre tympan, vous pouvez opter pour un amplificateur qui met l’accent sur les basses fréquences. Comme l’amplificateur d’une paire de casques Monster Beats Tour:
Ok, alors comment fonctionne un ampli ?
Regardons les étapes de base que tout amplificateur va suivre :
- Premièrement, il prend deux entrées : 1) un fort courant électrique provenant d’une prise de courant, et 2) un faible signal provenant de votre guitare, d’un microphone ou d’un triangle électronique.
- Puis, il utilise le signal pour réguler le courant de forte puissance. Imaginez que l’entrée agit comme une porte qui laisse passer le courant exactement en fonction du signal d’entrée. Cette étape est cruciale, car elle transforme le courant en une version plus forte du signal d’entrée.
- Le nouveau signal est envoyé à un haut-parleur.
En dehors de ce processus de base, votre amplificateur moyen fera beaucoup de transformations, de filtrages et de vérifications, tout cela pour s’assurer que le son de sortie est précis et joli.
Et les lampes ?
Il est temps d’être historique ! Les amplificateurs ne sont pas restés les mêmes depuis leur invention en 1912. Pendant des décennies, l’amplification était faite par des tubes à vide. Ce sont des tubes physiques en verre avec trois composants:
- un élément chauffant en bas appelé cathode;
- une plaque en haut appelée anode;
- une grille au milieu qui peut bloquer ou laisser passer les particules.
Maintenant, regardons comment un amplificateur à tube réalise les trois étapes ci-dessus.
D’abord, la cathode chauffe, elle commence à briller en rouge et elle tire des électrons – de minuscules particules électriques. Ces électrons voudront s’écouler vers le haut, car nous chargeons également l’anode positivement. Comme les électrons sont chargés négativement, ils sont attirés par tout ce qui est positif. Cela donne donc un flux continu d’électrons de la cathode à l’anode ; le courant électrique de l’étape 1.
C’est là que la grille au milieu entre en jeu. Elle est chargée négativement, elle repousse donc les électrons et les empêche d’atteindre l’anode. Cette grille, cependant, est connectée au signal d’entrée de votre guitare. Et bien qu’elle agisse comme une porte pour bloquer le flux d’électrons, elle laissera passer certaines particules si elle reçoit un signal de la guitare. Imaginez simplement que vous jouez une note sur votre guitare. Elle enverra un signal à l’amplificateur, à la porte du tube, qui lui demandera de laisser passer quelques électrons. Qui plus est, le flux d’électrons est si intense que pour chaque électron du signal d’entrée, la porte laisse passer plusieurs électrons. Ainsi, le flux d’électrons devient le signal d’entrée, mais plus fort. C’est l’amplification de l’étape 2.
Ce nouveau signal est ensuite capté par l’anode, qui le canalise plus loin vers le composant suivant du système. La plupart des amplificateurs ont plusieurs tubes pour plusieurs étapes d’amplification, donc le signal est soit envoyé à la grille du tube suivant, soit hors de l’amplificateur et vers le haut-parleur. C’est l’étape 3.
Il s’avère que ces vieux amplificateurs à tubes ont fait un travail assez formidable ! Le son de certains de ces amplis était phénoménal, comme le magazine d’électronique Wireless World l’a écrit à propos de l’amplificateur Williamson en 1947 :
Aucune distorsion ne peut être détectée, même lorsque l’amplificateur reproduit de la musique d’orgue, y compris des notes de pédale de l’ordre de 20c/s , qui atteignent le seuil de sortie maximale. Des tests utilisant un circuit micro direct avec des bruits tels que le tintement des touches révèlent un réalisme extraordinaire. L’amplificateur peut être décrit comme pratiquement parfait pour les canaux de reproduction sonore de la plus haute fidélité.
Dans les années 1970, la plupart des amplificateurs ont abandonné leurs encombrants tubes à vide et sont passés aux transistors. Ce sont des dispositifs électroniques – généralement minuscules – qui permettaient le même type d’amplification que les tubes à vide. Et il est facile de comprendre pourquoi les gens ont changé : les transistors sont plus petits, plus légers et plus économes en énergie.
Certains disent cependant que cette efficacité a un prix. Ils disent que le son d’un ampli à tubes est plus chaud et plus riche que celui d’un ampli à transistors. Un peu comme le débat sur les vinyles et les mp3, c’est une discussion qui est loin d’être réglée parmi les audiophiles.
Certains musiciens préfèrent les amplis à lampes simplement parce que cela leur donne un moyen naturel de créer de l’overdrive : lorsque vous poussez un ampli à lampes trop loin, il coupe les pics et les vallées des ondes sonores, créant un effet granuleux. Des artistes comme Chuck Berry utilisaient cet effet à leur avantage, intriguant les jeunes et terrifiant les parents avec ce son nerveux. Plus tard, les musiciens émuleraient cet effet overdrive avec des pédales, créant des versions plus lourdes comme la distorsion et le fuzz.
Bien sûr, ces effets peuvent maintenant aussi être facilement reproduits avec des pédales. Mais même si leurs avantages vintage ont été dépassés par une technologie plus sophistiquée, les amplificateurs sont toujours une partie irremplaçable de notre vie quotidienne.