Enregistrement de la guitare

Je vais ici expliquer comment j'ai réalisé l'enregistrement de ma guitare sur la carte son de mon PC avec Audacity.

J'ai essayé de l'enregistrer tout d'abord à l'aide d'un micro placé devant l'ampli, mais comme je n'ai pas un bon micro, ça ne donnait pas grand chose.

J'ai eu alors l'idée de raccorder ma guitare à mon PC.
Malheureusement on ne peut pas raccorder sa guitare directement dans un port micro: celui-ci est fait pour accepter un niveau micro et pas un niveau guitare (tension trop élevée).

Pour profiter aussi de l'effet de mon préampli et des éventuelles pédales d'effet, j'ai procédé comme suit: j'utilise la sortie casque de mon ampli pour l'envoyer sur l'entrée ligne de ma carte son.

Pour pouvoir écouter en même temps ce que je joue, je branche en parallèle un casque à l'aide d'un connecteur qui double les ports jacks.

Voilà le mini montage:

L'entrée ligne de la carte son est normalement bleu clair.
Il vous faut donc: un casque, un dédoubleur de jack et un câble jack mâle-mâle... et une carte son avec entrée ligne ;)

Attention, je ne garantis pas la réussite de l'opération, il y a un risque de griller sa carte son si il y a des erreurs de branchements!

Pour faire l'enregistrement sur le PC j'utilise Audacity, un logiciel gratuit.
Le wiki explique bien comment procéder pour l'enregistrement (your first recording).

Pour ma part, j'ai juste eu comme pépin qu'Audacity ne me proposait pas l'entrée ligne comme input.
En fait, c'est l'entrée ligne qui était désactivée dans les propriétés Son. Si jamais vous avez le même problème, allez dans panneau de configuration/son puis click du bouton droit pour la réactiver(voir ci-dessous).

Voici un petit exemple d'enregistrement que j'ai fait:

Voir le Fichier : exemples_3_notes_pour_mon_site.wav
et la forme d'onde dans audacity:

Pour faire le geek (c'est bien le but de ce blog), on voit bien l'aspect percussif de la guitare : fort volume au début de l'attaque suivit d'une diminution rapide.

Audacity permet d'ajouter des effets en post traitement (écho, compression, ajuster la tonalité,etc.); ce sera peut-être le sujet d'un prochain post ;)

On pourrait peut-être ajouter des effets en direct, histoire d'émuler un pédalier complet par exemple, mais alors il faut disposer d'une carte son suffisamment puissante pour réduire les délais de temps de calculs.

Enfin, j'ai un petit peu exploré les possibilités d'analyse du signal (geek oblige, à nouveau).
Il propose de faire des calculs de spectre (dans le menu analyse), calcul d'autocorrélation, etc.
Ici un exemple de calcul du spectre sur le signal précédent:

Pour info, j'ai joué un accord de mi (en position 1), suivit de la corde de mi grave (note la plus basse de la guitare, 80Hz de fondamentale), suivie de la note la plus aigüe de ma guitare (21ème frette de la corde de mi aigüe).
On voit que le spectre de la guitare (fondamentales + harmoniques) est inférieur à  8000Hz; au dessus c'est sans doute du bruit.
Et pour le fun, le même signal, mais en spectogramme (fréquence au cours du temps):

Quel chouette programme !

Réalisation d'une pédale de distorsion (Build yourself a guitar distortion pedal)

 

L'idée est de réaliser une pédale d'overdrive inspirée de la célebre TubeScream d'Ibanez.
Pour entendre comment la TubeScreamer sonne: lien youtube, et les explications wikipédia.
Pour résumer, une pédale de distorsion est un circuit électronique (le plus souvent analogique) connecté en sortie d'une guitare électrique qui en modifie le timbre.

Il existe de nombreux sites qui donnent des schémas pour copier cette pédale. Le but ici n'est pas d'arriver à reproduire exactement cette pédale mais de comprendre comment elle fonctionne pour pouvoir l'adapter suivant l'envie.

Je suis parti principalement du très bon article cook your own distortion. Une autre source d'inspiration: le tube reamer. Je vais expliquer ici le fonctionnement du circuit, mon expérience lors de l'implémentation de ce circuit, les modifications que j'ai faite par rapport au schéma original et des suggestions d'amélioration.

Le schéma et son fonctionnement

Le schéma complet du circuit est le suivant:

voici l'explication des différentes parties du schéma (de l'entrée à la sortie)

Le filtre d'entrée

C3 set a empécher le 4.5V de rentrer dans la guitare; il forme un filtre passe haut avec R5.
R4 est une résistance "anti plock": ca permet de décharger C3 lorsque guitare est déconnectée; et d'éviter le plock quand on la reconnecte.

La distorsion

La distorsion se fait avec un ampli op avec des diodes dans la rétroaction.
Voici un zoom sur le schéma: (pour l'explication je suppose que le pot de gain est réglé sur 100k).

zoom sur le circuit créant la distorsion

 Ce schéma se comprend comme suit:
Lorsque les diodes ne conduisent pas: les capa et résistances donnent un amplification fonction de la fréquence (de gain =1+Z2/Z1 avec Z2 l'impédance dans la rétroaction (càd la mise en parrallèle de R1 et C1) et Z1 celle entre l'entrée non inverseuse et la masse (càd la mise en série de R2 et C2), ce qui est déjà une forme de distorsion. J'ai calculé le gain en fonction de la fréquence ici:


Gain en fonction de la fréquence lorsque les diodes ne conduisent pas, avec potentiomètre sur 100k

On voit donc que l'ampli op amplifie principalement les hautes fréquences (gain d'au moins 30 pour les fréquences entre 400 et 10000Hz ici avec le potentiomètre réglé sur 100k ).
Au plus on va augmenter la résistance R1 à l'aide du potentiomètre et au plus le gain sera important.

 Mais les diodes ne conduiront pas que tant que la tension dessus est inférieure à +/- 0,7V, càd lorsque 1+Z2/Z1*Vin = Gain *Vin<0,7V. C'est à dire lorsque l'amplitude du signal d'entrée est faible et que le gain à cette fréquence est faible.

Dès que l'une des diodes conduit, on aura Vin-Vout = 0,7V créant de la distortion. En pratique, comme la caractéristique des diode n'est pas parfaite, ce ne sera pas exactement ca. Cette caractéristique va beaucoup influencer le résultat final. donc utiliser des diodes au silicium (seuil de 0.7V) ou germanium (seuil de 0.3V) par exemple changera le son.
On peut aussi réaliser une distorsion asymétrique en utilisant des diodes à caractéristiques différentes en antiparrallèles ou en en placant plusieurs en série.
C'est pourquoi j'ai placé un switch à 3 positions pour choisir le nombre et type de diodes mises en antiparrallèle pour faire un disto plus ou moins (a)symétrique.

En conclusion, on voit que la distorsion sera fonction de la fréquence, et fonction de l'amplitude du signal d'entrée. Il y aura relativement un plus fort écrétage pour les amplitudes d'entrées élevées que les amplitudes faibles. En pratique, cela va se traduire par un plus grand sustain des notes.

Pour illustrer j'ai réalisé deux simulations pspice de ce circuit:

• Tout d'abord, une tension d'entrée sinusoidale de 1mV d'amplitude à 1000Hz:

entrée de 1mV (vert): la sortie (rouge) est amplifée 35 fois et il n'y a pas de distorsion

On voit que la sortie est toujours sinusoidale (pas de disto) mais amplifiée de 35 fois, ce qui correspond au gain à cette fréquence. Comme l'entrée est d'amplitude faible, les diodes ne conduisent pas.

• Deuxièmement, une entrée sinusoidale de 1V d'amplitude (ceci correspond à un tension de micro de guitare sur le début d'une très grosse attaque), toujours à 1000Hz:

entrée de 1V (vert): la sortie est distordue (rouge)

On voit ici que l'amplification est très faible car les diodes conduisent. La différence de tension entre la courbe rouge et la verte est bien toujours inférieure à 0,7V.

Finalement en pratique; lorsque l'ampli op a une alimentation asymétrique (+9V/0V), il faut décaler le signal d'entrée de 4,5V, ce qui est fait à l'aide de la résistance de 1M (R5) connecté au 4,5V.
J'ai choisi un ampli op LM358, mais tout autre ampli op aurait pu faire l'affaire. Il en faut surtout un qui accepte une alimentation asymétrique.
A noter aussi que le potentiomètre de gain doit être logarithmique.

Le filtre de tonalité

La sortie de l'ampli op est envoyé dans un filtre de tonalité dit "big muff".
Le schéma est repri ci-dessous, les caractéristiques pour 3 réglages du potentiomètre (haut, milieu, bas) sont également donnée (merci tone stack calculator!) :

Lorsque le potentiomètre est en position haute, on a un filtre RC passe haut (on atténue les fréquences en dessous de 1/(2*pi*R2*C1).
Lorsqu'il est en position basse on a un RC passe bas (on atténue les fréquences au dessus de 1/(2*pi*R1*C2).
En position centrale, les fréquences de coupure ne se compensent pas parfaitement et on a un trou dans la réponse en fréquence

Sortie et réglage de volume

Pour la sortie, on sort le signal par le condensateur C6 pour éliminer la composante continue du signal. Pour ne pas perdre en basses, celui-ci doit être grand devant la résistance de 100k du volume mise en parrallèle avec l'impédance d'entrée du montage qui suit (pré-ampli ou autre pédale).
Le potentiomètre R9 de 100k permet de régler le volume (diviseur résistif). Il doit être logarithmique.

L'alimentation

Le schéma se contenter de filtrer l'alimentation avec un gros condensateur et de faire un diviseur résistif pour fabriquer le 4,5V à partir du 9V.

Bypass

Le footswitch (switch DPDT) permet de choisir si on active la distorsion ou pas.
Lorsque la disto est active, une led est alumée.

Simplifications possibles

Pour simplifier le cablage et le nombre de boutons, on peut éliminer les éléments suivants:

• le contrôle de tonalité: le laisser sur un réglage moyen.
• mettre un seul type de diodes en anti-parallèle, et éliminer ainsi le sélecteur à 3 positions.

Implémentation

J'ai acheté tout mes composants sur Das Musikding.
Le coût de la pédale s'élève à peu près à 30€ (en 2013).

L'électronique

Pour éviter d'avoir à réaliser un circuit imprimé et puisque le schéma est relativement simple, j'ai fait circuit sur veroboard.
Le layout que j'ai fait avec le programme diy-layout-creator est le suivant:

 

Layout du circuit sur veroboard (en blanc/gris: les diodes placées verticalement)

 

La liste des composants:

Name	Value	Quantity
Vero Board		1
C1, C2, C7	4,7uF	3
C3, C5	22nF	2
C4	220nF	1
C6	10nF	1
C8	150pF	1
D1, D2, D3, D4		4
IC1		1
J1		1
Jack in, Jack out		2
R1, R2	10K	2
R3, R4	1M	2
R5	2,7K	1
R6	39K	1
R7	47K	1
R8	51K	1
SW1	DPDT	1
SW2	4PDT	1
VR1	100K Log	1
VR1	500K Log	1
VR1	100K Lin	1

Les différences de ce layout par rapport au schéma théorique:

• Je n'ai pas représenté la led et sa résistance sur ce layout.
• J'ai fait une option à un switch à 4 positions au lieu de 3 pour le choix des diodes, après coup je trouve que le limiter à 3 choix est suffisant.
• Attention, je n'ai pas représenté le cablage exact du footswitch (DPDT) et du rotary switch pour choisir les diodes .
• Comme le LM358 a 2 ampli op par circuit intégré et que je n'en utilise qu'un seul, j'ai cablé celui non utilisé en suiveur avec une entrée à  4,5V, ce qui permet de limiter sa consommation.

Pour la réaliser, dans l'ordre:

1. couper les pistes à l'endroit des points rouges sur le layout et sous l'ampli op
2. percer les trous où viendront les fixations de la plaquette
3. ponter les pistes adjacentes
4. souder les composants: jumpers, résistances, capa (attention à la polarité pour les électrolytiques), ampli op

Le résultat (sans les fils, et j'ai ajouter les fixations de la plaquette après, ce qui n'était pas l'idéal):

Le boitier

J'ai pri un modèle de boite en alu 122x67x36mm. Ca rentre sans trop de problèmes; mais plus petit ca pourrait être dur vu le nombre de potentiomètres et de switchs.

D'abord placez les composants pour se faire une idée où percer les trous.
Pour percer les trous: commencer par faire un trou de petit diamètre (p. ex. 3mm) avant d'augmenter.

Le boitier avec, de droite à gauche, les trois potentiomètres, le switch, la led, prise de l'alim, jack in et out et le footswitch:

 

 

Le boitier avec la plaquette:

 

 

  

Le résultat final: 

il manque juste la décoration...

Comment ca sonne

à faire!!!

Amélioration/modifications possibles

Dans la liste des améliorations:

• Améliorer l'impédance de sortie en utilisant un transistor/ampli op suiveur en fin de montage, ou en faisant le filtre de tonalité par filtrage actif
• Prévoir une possibilité d'alimentation par pile 9V

Dans la liste des modifications faisable facilement:

• True bypass: c'est bien car le signal de la guitare n'est pas perturbé mais l'impédance des jacks s'additionne. l'alternative est de faire mettre un transistor/ampli op suiveur
• Modifier la caractéristique du filtre de tonalité en changeant les fréquences de coupure des filtres RC
• De même, la caractéristique de la disto peut être modifiée en changeant les valeurs de C1, C2 et R2; de manière à amplifier (et donc distordre) plus certaines fréquences que d'autres.
• Changer le type de diode utilisée