Comment fonctionne une guitare électrique ? C’est une question qui m’a longtemps fascinée : car non, ce n’est pas une guitare normale sur laquelle on a collé un microphone dont on récupère le signal ensuite électroniquement. C’est un peu plus subtil que ça, et cela fait appel à quelques notions de physique.
Rappel sur la guitare classique
Dans une guitare classique, c’est-à-dire une guitare acoustique ou encore guitare sèche, lorsqu’on fait vibrer une corde, cette vibration est transmise de façon mécanique à la caisse de résonance, la partie creuse en bois. Cette caisse, conçue pour vibrer facilement, amplifie la vibration de la corde et elle fait à son tour vibrer l’air. L’air vibrant, c’est un son, et c’est ce son que l’on entend.
En fonction de la corde pincée et de la note jouée, le son produit va changer. Différentes guitares, en taille, en bois utilisé, en forme aussi, vont produire des sons différents. Pas forcément en termes de fréquence jouée : un La 440 restera un La 440, mais au niveau des harmoniques. Les 440 hertz du La 440 correspondent à la fréquence fondamentale du son, mais d’autres fréquences viennent s’ajouter par-dessus, et c’est la liste et l’amplitude de ces fréquences qui vont différentier la même note, le La 440, d’un instrument à un autre. Le spectre des sons produits est appelé le timbre :
Quoi qu’il en soit, sur une guitare acoustique, l’entièreté du son provient de la caisse de résonance, tant en fréquences qu’en intensité sonore.
Sur une guitare électrique c’est différent : il n’y a pas de caisse de résonance. La partie principale, le corps, n’est même pas forcément creux, et peut très bien aussi être minuscule : ce n’est pas lui qui produit le son une fois qu’elle est branchée. Son rôle acoustique est seulement accessoire ici : il est surtout esthétique, ce qui explique d’ailleurs la très grande variété de formes et de dimensions des corps de guitares électriques, là où les guitares normales ont généralement une forme bien spécifique destinée à leur donner le timbre qu’on attend d’une guitare.
Le son d’une guitare électrique est émise par un haut-parleur branché sur la guitare. Le signal qui est transmis au haut-parleur provient d’un petit capteur, et c’est ce capteur qui fait tout !
La guitare électrique
Un capteur inductif
Si une guitare classique peut avoir des cordes métalliques ou en nylon, une guitare électrique aura toujours des cordes métalliques, et en métal ferromagnétique qui plus est : acier, nickel, acier plaqué de nickel… Et ceci n’est pas sans raisons.
Une corde en métal ferromagnétique, peut interagir avec un aimant et des capteurs électromagnétiques. Et c’est exactement ce qui se passe.
On utilise un petit capteur, habituellement appelé un micro (ou pickup, en anglais), et malgré le nom, cela n’est pas un microphone qui transforme le signal acoustique en signal électrique, mais un transducteur qui transforme un signal magnétique en signal électrique. Ils consistent en une petite bobine de cuivre très sensible et un aimant :
L’aimant est permanent et fixe : il ne bouge pas. Son champ magnétique s’étend tout autour et la corde de la guitare le traverse. La corde d’une guitare électrique étant, on l’a vu, nécessaire ferromagnétique, elle devient elle-même un aimant ; de la même façon qu’un tournevis est magnétisé si on colle un aimant dessus (mais perd son magnétisme si on retire l’aimant).
La corde est donc aimantée à ce stade.
Lorsqu’on la fait vibrer — osciller en fait — son champ magnétique oscille également avec elle. Ce champ magnétique baigne à son tour une bobine de cuivre. Or, un champ magnétique oscillant au sein d’une bobine va induire un courant électrique dans la bobine : c’est le principe de Faraday.
Ce courant porte la même oscillation que le champ magnétique. Ce courant porte donc aussi la même oscillation que la corde.
Ce courant, enfin, passe à travers un circuit électrique avec des filtres, un amplificateur et vers un haut parleur, qui produit alors le son de la guitare électrique.
Le point important est que le signal électrique final porte la même information que la vibration mécanique de la corde, celle que l’on aurait entendue à l’oreille sur une guitare classique, et que l’on entend lorsque l’on oublie de brancher la guitare électrique.
Bien-sûr, les notes différentes sont produites comme sur une guitare acoustique classique : en fonction de la corde, de sa longueur, et de l’endroit où on la pince, la vibration sera différente, en fréquence fondamentale ou en harmoniques, et ces variations se retrouveront alors dans le signal magnétique capté par la bobine et le signal électrique émise par cette même bobine.
Le signal magnétique de la corde est très faible : les bobines sont très sensibles. Sur cet instrument, la position des aimants et des bobines peuvent être modifiées pour régler la guitare.
Le rôle du Humbucker
La bobine dans le système décrit ci-dessous constitue en fait une antenne : elle va capter les champs électromagnétiques variables de la corde. L’ennuie, c’est qu’elle va aussi capter les champs électromagnétiques environnant, comme celles de l’installation électrique, des lampes, des ordinateurs…
Ces phénomènes produisent un son grésillant caractéristique constant et parasite, une sorte de « hum ».
Il faudrait pouvoir les éliminer : c’est le rôle du humbucker.
Le principe est assez simple : au lieu d’avoir un seul aimant et une seule bobine, on en met deux de chaque, avec la subtilité que le sens des aimants comme le sens des bobines est inversé entre les deux ensembles. Les deux micros sont donc électriquement et magnétiquement inversés.
Le signal de la corde, qui dépend du sens de la bobine et du sens des aimants, va donc être retourné deux fois : il revient à son sens (sa phase) initiale. Les deux bobines émettent donc un signal en phase et qui s’additionnent.
Un signal parasite, lui, est produit indépendamment du champ magnétique des aimants. Sa phase une fois captée ne dépend que du sens du bobinage. Les deux bobines vont le capter, mais comme elles sont branchées de façon inversée, le signal produit est en opposition de phase : leur somme s’annule et il disparaît du signal global capté par la guitare et envoyé vers les haut-parleurs.
Résultat : le micro dans son ensemble reproduit très bien le son de la corde, sans capter les signaux parasites.
Bien-sûr, ceci est relativement simplifié : en pratique, le son après un humbucker peut être altéré — pas forcément négativement — si on en utilise un. Sa présence dépendra donc de la préférence du guitariste ou de l’effet recherché sur le son.
_-_bridge_%26_tailpiece_(2014-12-23_11.33.12_by_Freebird).jpg){kind=link}