Choisir une cellule Phono Mono

Historique

Né à l'aube des années 50, le disque vinyle (LP) se contente dans un premier temps d'un enregistrement monophonique. Le pressage s'effectue donc uniquement sur l’axe latéral, la profondeur et la largeur du sillon, sont constantes. L’angle formé par les deux côtés du sillon varie d’un disque à l’autre mais n’est jamais loin de 90°. La largeur de la partie supérieure du sillon se conformera, selon la norme appliquée, à une dimension minimale afin d’assurer que le diamant suive correctement le sillon. Les sillons des vinyles des années 1950 pouvaient atteindre 15 µm, parfois plus si la presse avait été utilisée trop longtemps. Les disques vinyle pressés de cette manière doivent être lus exclusivement à l’aide d’une cellule dotée d’un diamant sphérique de 25 µm, sans quoi le diamant risque de trop s’enfoncer dans le sillon, nuisant ainsi à la fidélité de la restitution sonore. À partir du milieu des années 1950, la largeur de la partie inférieure du sillon a été réduite à 8 µm, ce qui a préparé le terrain pour l’apparition, en 1958, de la norme IEC98 normalisant la largeur maximale de cette partie du sillon à 7,5 µm. La largeur a encore été réduite pour s’établir à 4 µm, où elle est restée jusqu’à l’ère de la restitution en stéréo. La largeur de la partie inférieure du sillon d'un disque mono est donc l’un des éléments les plus importants dans le choix du diamant.

Pourquoi utiliser une cellule mono pour lire un disque vinyle mono ?

En utilisant une cellule stéréo pour lire un disque mono, le signal ne sera pas restitué de manière identique sur les deux canaux en raison des imperfections (diaphonie, bruits parasites, erreurs de phase, erreurs de tracking, antiskating et distorsion). La différence entre les canaux crée une image sonore instable et une légère distorsion. Un commutateur mono peut, dans une certaine mesure, permettre d’obtenir un meilleur résultat.

Si une cellule phono mono est utilisée pour lire le même disque, aucun de ces problèmes ne sera rencontré puisque la cellule ne produit qu’un seul signal, qu’elle envoie par la suite à chacun des deux canaux du système. Ainsi, la cellule offre l’avantage d’une image sonore beaucoup plus énergique, stable et un son plus riche.

Un deuxième argument en faveur de l’utilisation d’une cellule phono mono pour lire les disques vinyle mono est l’absence de réponse au mouvement vertical. La cellule mono est effectivement résistante à l’effet de pincement qui se produit lorsque le diamant est poussé vers le haut dans des sillons très étroits. De plus, les problèmes liés à la poussière, aux salissures et à l’usure seront amplement réduits puisque les variations sur l’axe vertical ne seront pas prises en compte. La restitution sonore sera ainsi beaucoup plus propre et dénuée de bruit. Ces avantages ne peuvent être obtenus à l’aide d’un commutateur mono.

Sillon disque phono mono vs stéréo

À gauche : le sillon d'un disque vinyle stéréo, à droite : le sillon d'un disque vinyle monophonique.

Quelle monture ?

La première chose à définir est le type de monture dont dispose la platine vinyle, c'est-à-dire le mode de fixation de la cellule sur le bras de lecture. Il existe 3 types de montage. Vous ne pouvez pas le changer sans changer le bras... voire la platine.

Montages cellules

Les 3 types de montage d'une cellule : P-Mount, Standard (1/2"), Ortofon/SME.

Montage P-Mount

Le standard P-Mount, aussi appelé T4P

La cellule se fiche directement en bout de bras. Complètement abandonné aujourd'hui, ce standard était assez répandu jusqu'en 1985 sur les platines d'entrée de gamme et sur certains modèles audiophiles avec des bras spéciaux de type tangentiel (Marantz, B&O).
Le verrouillage se fait par une vis qui traverse le bras et la cellule. Les diamants de rechange des cellules de ce format ont des formes très variées (plus de 30 modèles) et il n'est pas toujours possible de trouver l'équivalence. Le remplacement de la cellule complète est donc plus économique. Certains fabricants proposent aujourd'hui des cellules au standard P-Mount avec adaptateur 1/2", comme la cellule Audio-Technica AT311EP.

Standard 1/2

Le standard 1/2"

C'est le type de montage le plus courant. La cellule est fixée par 2 vis sur une coque porte-cellule (au standard SME) ou directement sur le bras formé d'une seule pièce comme sur les platines Pro-Ject. Les fils sortent du bras pour être raccordés à la cellule.
Le câblage doit respecter un code couleur.

  • Rouge : sortie droite
  • Vert : masse droite
  • Blanc : sortie gauche
  • Bleu : masse gauche.

Ces cellules existent aussi bien pour les platines audiophiles que pour les platines DJ bien que ces derniers préfèrent souvent la forme "Concorde" qui permet un repérage plus simple du sillon dans l'obscurité.

Monture Ortofon/SME

La monture Ortofon/SME

Conçu pour améliorer la fiabilité du contact entre le bras et la cellule, ce type de montage est très utilisé sur les platines DJ grâce au succès de l'incontournable Technics SL1200 MKII. On trouve aujourd'hui un vaste choix de cellules audiophiles et professionnelles avec cette monture. Le verrouillage se fait par baïonnette. Il n'y a, bien sûr, plus de coque porte-cellule. Il est toutefois possible de monter une cellule standard sur un bras en S avec monture Ortofon/SME en ajoutant une coque porte-cellule.

Les constructeurs de cellules phono tel que Ortofon et Audio-Technica proposent des cellules monophoniques exclusivement au format 1/2 pouce, aussi il ne sera pas possible d'équiper un bras P-Mount (T4P) d'une cellule mono.

Quel type de pointe ?

Faut-il choisir une pointe sphérique/conique, une pointe elliptique, une pointe haut de gamme de type Line Contact, Fine Line, Shibata (appellation différente selon les fabricants) voire une taille encore plus élaborée comme les pointes Micro Linear (MicroLine, SAS, Dynavector, Namiki), par exemple ?

Pointe sphérique/conique

Pointe sphérique/conique

C'est le type de pointe le plus simple et généralement le plus utilisé. Économique elles étaient les modèles les plus utilisés jusqu’au début des années 1960. Ce qui signifie que la plupart des disques issus des quinze premières années ayant vu la popularisation du disque microsillon étaient lus avec un diamant sphérique. Cela dit, il n’est pas obligatoire d’utiliser un diamant sphérique pour lire un disque mono.
Son rayon (R) est exprimé en micromètre (ou micron) avec l'abréviation µm, ou en millième de pouce avec l'abréviation mil. (1 mil. = 0.001 pouce, soit 0,00254 mm ou 2,54 micromètres).

Pointe elliptique

Pointe elliptique

Cette pointe possède un rayon avant plus important que son rayon latéral (sa face avant est large, sa face latérale étroite), avec une surface de contact horizontal plus faible et une surface de contact vertical plus élevée que la pointe sphérique/conique. Ce profil plus effilé sur les bords lui assure un meilleur suivi des fréquences aigües. Par ailleurs, la surface totale de contact de la pointe de lecture avec le sillon est plus importante, pour offrir une plus grande précision dans la restitution des informations gravées. Elle présente une réponse en fréquence plus étendue et un taux de distorsion plus faible.
La mesure d'une pointe elliptique fait appel à deux dimensions : le rayon de sa face avant (R) et le rayon latéral (r), exprimés en µm ou en mil., avec plusieurs dimensions possibles pour les deux rayons selon les fabricants. Notez que plus le diamètre latéral de la pointe est faible, plus le niveau de détail et la finesse dans les aigus sont importants.

Pointe LineContact

Pointe Contact (Line Contact, Fine Line, Shibata, Fritz Gyger)

Cette pointe de lecture haut de gamme adopte un profil spécifique, dérivé du profil elliptique mais encore plus travaillé, pour offrir une plus grande surface de contact avec le sillon. Chez Audio-Technica par exemple, les pointes Line Contact ont une surface de contact comprise entre 50 et 75 µm2. L'écoute révèle beaucoup plus de détails et de micro-informations. Les hautes fréquences sont reproduites avec plus de finesse, la réponse en fréquence est plus étendue et le niveau de distorsion plus faible. Parallèlement, l'augmentation de la surface de contact de la pointe de lecture avec le sillon permet de réduire la force d'appui, donc l'usure du disque.

Pointe MicroLine

Pointe Micro Linear (MicroLine, SAS, Dynavector, Namiki)

C'est la taille de diamant la plus complexe, donc la plus chère mais aussi la plus performante. Elle offre la surface de contact globale la plus importante, avec cependant une surface de contact horizontal très faible (r) et une surface de contact vertical plus étendue (R). Chez Audio-Technica, par exemple, les pointes MicroLine offrent une surface de contact d'environ 115 µm2. La réponse en fréquence des cellules équipées de ces diamants est extrêmement étendue, le niveau de détail et le sens de la nuance exacerbés, et le niveau de distorsion très faible.

Pour aller plus loin :

Un disque mono d’époque, ayant probablement été exclusivement lu avec un diamant sphérique de 25 µm, peut donc retrouver une nouvelle jeunesse avec un diamant sphérique de 18 µm ou, encore mieux, avec un diamant de type elliptique ou line contact exploitant une partie du sillon beaucoup moins usée. Utiliser un de ces diamants augmentera considérablement le niveau de détails et la précision de la restitution.

Enfin, un disque mono gravé à l’aide d’une tête de coupe stéréo correctement alignée présentera les mêmes caractéristiques qu’un disque pressé à l’aide une tête de coupe mono, à condition que le signal soit identique pour les deux canaux. La tête de coupe choisie devrait être capable de graver des sillons suffisamment profonds et larges pour qu’un disque mono puisse être lu avec un diamant sphérique de 25 µm traditionnel.

Remarque sur l'assemblage de la pointe

Enchâssée à l'extrémité du levier porte-pointe (ou cantilever), la pointe de lecture d'une cellule phono peut être réalisée de deux façons :

  • Soit on taille toute la pointe dans un morceau de diamant. On parle alors de diamant intégral ou pointe nue ("nude diamond" en anglais).
  • Soit on colle un diamant brut à l'extrémité d'un tube métallique avant de la tailler à la forme voulue. On parle alors de pointe collée ("bonded shank" en anglais).

La pointe diamant intégral coûte plus chère à fabriquer mais sa masse inférieure à celle de la pointe collée garantit une excellente précision dans le suivi du sillon. Les oscillations du diamant sont par ailleurs mieux transmises, sans les pertes que peut induire un changement de matériau entre la pointe et le tube dans le cas d'une pointe collée. Le son est plus riche et plus détaillé, les transitoires sont mieux respectées.

Cellule à aimants mobiles ou à bobines mobiles ?

L'équipage mobile d'une cellule phono est composé de trois éléments : la pointe de lecture, le cantilever (ou levier porte-pointe) monté sur une suspension, et l'aimant (dans le cas d'une cellule MM à aimant mobile) ou la bobine (dans le cas d'une cellule MC à bobine mobile). Dans les deux cas, le suivi du sillon par la pointe de lecture entraîne l'oscillation du cantilever sur son axe de suspension avec pour effet de mouvoir l'aimant ou la bobine solidaires de l'extrémité supérieure du cantilever. Le mouvement de l'aimant entre les entrefers de la bobine ou de la bobine entre les pôles de l'aimant génère un courant électrique qui est ensuite amplifié puis transmis à l'ampli ou à la chaîne hi-fi.

Ces deux technologies relativement similaires ont donc pour vocation de transmettre au pré-ampli les vibrations du diamant sous forme électrique.

Cellule à aimant(s) mobile(s) (Moving Magnet MM)

Cellule à aimant mobileLa technologie MM est la plus courante sur le marché. L'aimant est solidaire de l'extrémité supérieure du cantilever et se meut entre les entrefers qui prolongent les deux pôles de la bobine. Avec une telle conception il est généralement possible de remplacer la tête de lecture (stylus) de la cellule.

Points forts Inconvénients
  • Sensibilité élevée (2 à 5 mV)
  • Changement facile de la pointe de lecture
  • Assez économique
  • Robuste (important en usage pro)
  • Réponse en fréquence parfois limitée
  • Séparation des canaux perfectible

Certaines cellules mono sont dotées de plusieurs aimants disposés perpendiculairement l'un à l'autre et faisant face aux deux flancs du sillon. C'est le cas notamment chez Audio-Technica avec la technologie VM. Dans ce cas de figure, les aimants sont connectés entre eux afin de réduire le bruit de surface et obtenir une restitution centrée, idéale à la restitution sonore monophonique.

Cellule à bobine mobile (Moving Coil MC)

Cellule à bobine mobileC'est le type de cellule généralement plébiscité par les audiophiles purs et durs. Ici, c'est la bobine qui est solidaire de l'extrémité supérieure du cantilever et se meut entre deux entrefers qui prolongent les deux pôles de l'aimant.

Points forts Inconvénients
  • Distorsion très faible
  • Très bonne réponse transitoire
  • Image sonore large, sonorité douce
  • Remplacement du diamant en usine
  • Prix plus élevé
  • Niveau de sortie généralement plus bas qui nécessite un pré-ampli phono spécifique

Bien que plus qualitative en termes de restitution sonore, peu de cellules mono proposent cette technologie. On notera que la cellule Ortofon MC Cadenza Mono ou la cellule Audio-Technica AT33MONO disposent d'un tel générateur.

Choisir la cellule en fonction du bras

La cellule ne peut être dissociée du bras qui la supporte pour analyser son comportement dynamique. Les efforts appliqués sur la pointe de lecture sont retransmis au bras (ce qui est nécessaire pour qu'il pivote) et c'est donc cet ensemble qui va nous intéresser. Chaque cellule est caractérisée par sa souplesse verticale (aussi nommée compliance). Elle se mesure en mm/N (Newton) avec des valeurs comprises entre 8 et 50. Les cellules à bobine mobile sont généralement moins souples que celles à aimant mobile.

Le bras a une masse effective qui va déterminer la fréquence de résonance de l'ensemble (amorti par la souplesse de la cellule). Dans l'idéal, la fréquence de résonance de l'ensemble bras/cellule doit être éloignée de celles des sources de perturbations (planéité du disque, vibration dans l'air produite par les enceintes, vibration du sol). Pour rester inaudible, la fréquence de résonance devrait être autour de 10 Hz. Elle ne doit pas descendre en dessous de 5 Hz pour éviter d'entrer en résonance avec les bruits d'entraînement.    

Il est difficile d'obtenir par un calcul simple à partir des seules spécifications (masse et compliance), une valeur exacte de la fréquence de résonance. La seule méthode fiable consiste à utiliser un disque de test.

En règle générale, les bras de masse inférieure à 10 g demandent des cellules de compliance supérieure à 14, les bras de 10 à 25 g une compliance comprise entre 10 et 30 et les bras de plus de 25 g des cellules de compliance inférieure à 14. Ces valeurs étant approximatives car il faut tenir compte de l'amortissement du bras.

Durée de vie de la pointe de lecture

Ortofon annonce une durée de vie minimale de 1000 heures sans dégradation des performances pour ses pointes de lecture (stylus ou diamant), dans des conditions normales d'utilisation.

Ces conditions sont les suivantes :

  1. Nettoyage du disque avec une brosse dédiée (poils en fibres de carbone) avant et après chaque lecture. Nettoyage régulier du disque avec une machine spécifique ;
  2. Nettoyage de la pointe de lecture avec une brosse antistatique, avant et après la lecture de chaque disque ;
  3. Ajustement correct de l'antiskating, de l'azimut et de la force d'appui.

Ortofon précise que la pointe de lecture commence à montrer des signes de modification de ses caractéristiques à partir de 1000 heures d'utilisation mais qu'elle peut néanmoins être utilisée jusqu'à 2000 heures, au-delà desquelles l'usure physique ne permet plus une utilisation avec des conditions d'écoute correctes.

Par ailleurs, les systèmes professionnels (DJ) utilisés pour le scratch sont amenés à s'user plus rapidement du fait de l'utilisation particulière qui en est faite. Ortofon annonce une durée de vie optimale d'environ 500 heures pour les pointes de lecture de ses cellules PRO.

Les autres fabricants tablent sur une durée de vie comprise entre 400-500 heures et 1200 heures, selon la technologie et les matériaux utilisés. Généralement, les premiers signes de fatigue d'une pointe de lecture se manifestent par une distorsion audible et une perte dans les aigus.

Attention

Les cellules à bobine mobile nécessitent un retour chez le fabricant pour le remplacement de la pointe de lecture.


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