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Les premiers films étaient muets, mais on a ajouté le son à l'image. D'abord avec un tourne disque séparé, puis le son a été enregistré sur le film même. Le son sur le film n'a été possible qu'avec l'apparition de circuits électroniques (amplificateurs).

Les films étaient devenus parlants (et même bavards...). Puis pour concurrencer la télévision on a inventé le format large. Mais un format large avec son monophonique, c'est pas l'idéal non plus...

Caractéristiques de l'enregistrement sonore

L'enregistrement sonore a été monophonique pendant très longtemps. On utilisait l'enregistrement optique, qui était moins performant que l'enregistrement magnétique, mais ne nécessitait pas l'application d'une couche supplémentaire. Ce n'est qu'avec le format 8mm et 16 mm qu'on a utilisé le son magnétique, contraint et forcé (le défilement du film était plus lent et la piste plus étroite).

Le son magnétique est idéal pour les amateurs: il permet de remplacer aisément la piste sonore, mais pour les professionels ce système a surtout des inconvénients: la piste magnétique qui a été rajoutée par après s'use à la longue dans les projecteurs et une couche d'oxide se dépose sur la tête de lecture et sur les guides.

Pour enregistrer le son, on utilise une piste à coté des perforations. La bande doit défiler à vitesse constante, tandis que pour la projection le déplacement est intermittent. Le son doit être enregistré avant ou après l'image, à un endroit où le film défile à nouveau à vitesse constante. Cela pose un problème au montage, qui doit être effectué indépendamment pour le son et l'image. Ce n'est qu'à la fin, lors de la réalisation de la "copie zéro" (qui servira à tirer toutes les copies suivantes) qu'on remet le son mixé et monté sur le film.

Pour qu'un projecteur puisse reproduire à la fois le son optique et le son magnétique, le son optique est enregistré 19 images en avance et le son magnétique 28 images en retard (en 35mm). Un film n'a évidemment qu'une seule sorte de piste sonore.

Son optique

Il y a deux systèmes pour enregistrer l'information sonore: Une des caractéristiques de l'enregistrement optique c'est que les deux systèmes d'enregistrement optique peuvent être lus par la même tête.

Mais le système à densité variable est moins bon: il est difficile de garder la même gradation dans les densités à la copie, tandis que le système à largeur variable ne travaille qu'avec deux niveaux: blanc ou noir. Le système à densité variable Movietone a de moins en moin été utilisé. Le système à largeur variable Phototone est souvent appellé système à élongation variable.

Le son est moins important que l'image, le son ne sert que d'accompagnement, pour augmenter l'effet des images. Cela se remarquera également plus tard, avec le système Perspecta et le son surround qui ne sont que des approximations. Les amplificateurs surround donnent un son qui semble bizarre quand ils ne sont pas accompagnés de l'image.

L'enregistrement optique était moins bon que l'enregistrement magnétique: l'amplitude des basses n'était pas constante et il y avait un phénomène de redressement du signal, produisant un doublement de certaines fréquences. On utilisait un filtrage à l'enregistrement pour éliminer les fréquences dangereuses, et on utilisait le même type de filtrage à la reproduction, pour éliminer les fréquences qui n'étaient pas enregistrées (elles ne contiennent que du bruit de fond).

La bande passante était donc limitée dans les basses fréquences et les hautes fréquences pour augmenter l'intelligibilité (courbe académique). mais ce n'est pas parce que la bande passante est limitée à l'enregistrement qu'elle ne peut pas être enregistrée. On peut ainsi placer des fréquences pilotes dans les basses fréquences qui serviront à commander les amplificateurs du cinéma: système Perspecta (article technique) et Sensurround qui est décrit plus bas.

Stéréophonie au cinéma

On a utilisé la stéréophonie au cinéma, mais cela ne produisait un signal acceptable que pour les spectateurs situés au milieu de la salle. Pour coder le signal stéréophonique, on utilisait indépendamment les deux élongations, ce qui permettait une compatibilité avec les projecteurs n'ayant qu'une tête optique mono.

Dans les années 1960, on a donc la stéréo, qui a vraiment démarré avec le Cinémascope (1953): l'écran large nécessite un son "large" (enregistré sur 4 pistes magnétiques: la raison du canal de centre est expliquée plus loin). Les 4 pistes magnétiques sont situées des deux cotés des perforations (qui ont été réduires en largeur). La piste "ambiance" (qui est la plus étroire) profite du fait que la bande passante des effets sonores est fortement limitée. La piste la plus large (attribuée au centre) est utilisée pour les dialogues et une partie des effets sonores. La bande passante van de 40Hz à 12kHz.

La piste magnétique est plus chère, mais toute la chaine Cinemascope est plus chère, ce qui fait que le supplément de prix est acceptable. De toute façon le cinemascope nécessite un projecteur adapté (les perforations sont plus étroites et il faut ajouter une tête de lecture magnétique). Le projecteur Cinemascope est "multistandard" et peut également projeter les films classiques (non larges et à son optique) mais il sera finalement remplacé par d'autres systèmes.

Mais le Cinemascope s'essoufle à cause du coût des installations. De plus l'utilisation de lentilles spéciales pour enregistrer une image large sur un film normal limite les possibilités de prises de vues et de trucages. Les Majors se rendent compte que ce qui est important, c'est l'histoire, les acteurs, les images et la réalisation, tandis que le coté technique importe peu.

Sensurround

Le Sensurround est une marque déposée d'un type d'effet sonores exploité dans certaines salles de cinéma dans les années 1970. L'effet sonore basse fréquence est généré dans la salle même car les films n'ont pas une bande passante suffisante. De plus, il n'est pas possible d'enregistrer des signaux d'une telle aplitude.

Deux fréquences pilotes de 25 et 35Hz sont utilisées pour activer le générateur de bruit de fond basse fréquence (on ré-utilise le système des fréquences pilotes, voir Perspecta Sound). Le signal ainsi généré est envoyé à de puissants amplificateurs (puissance de 1600W par haut parleur). On utilise des fréquences pilotes de 100Hz en cas d'enregistrement magnétique, car il est difficile de reproduire correctement les fréquences pilotes de 25 et 35Hz utilisées en son optique.


Circuit pour générer les signaux basse fréquence

Le système a été lancé pour le film Earthquake (tremblement de terre) et le générateur à été réalisé en se basant sur les tremblements produits par un vrai tremblement de terre. L'effet peut également être utilisé pour d'autres sortes de films: les fréquences pilotes permettent de modifier le rendu.

Plus tard, les progrès réalisés avec les pistes optiques ont permi de se passer du générateur de bruit. Ces pistes avaient une bande passante de 16 à 16kHz et permettaient d'incorporer l'effet à la piste sonore normale (canal "effets sonores").

L'effet se propage aussi bien par le sol que par l'air et peut se ressentir en dehors de la salle de cinéma. Il est devenu nécessaire de réduire l'effet dans les complexes multi-salles, ce qui évidemment fait perdre tout l'attrait du système.

Le procédé a lancé la marque de haut parleurs de basses Cerwin Vega, mais le système lui-même a disparu au bout d'une dixaine d'années. Refermons la parenthère.

Systèmes multicanaux

Pour avoir un son stéréo acceptable dans toute la salle, il fallait un troisième canal, le canal de centre (non, pas le canal du centre!). Ce canal reproduit principalement les dialogues qui ne sont que peu spatialisés, même si l'acteur se trouve d'un coté de l'écran pour éviter un déplacement trop exagéré. Il n'y a que la musique et les effets sonores qui sont totalement stéréophoniques (son d'ambiance, bruitages,...).

On a également ajouté un canal arrière qui contient un son d'ambiance (effets sonores). Le canal arrière reçoit un petit retard pour que le signal sonore soit d'abord émis par les hauts parleurs avant. On devrait utiliser le terme francophone "ambiophonie" à la place de son surround mais personne le fait.

Dolby Surround

Dolby vient à la rescousse avec à la fois un système permettant d'enregister 4 canaux, et un système de réduction du bruit. De plus, le système est parfaitement compatible avec les installations monophoniques et stéréophoniques, ce qui a facilité l'acceptation du système: les films étaient distribués uniquement en Dolby Stereo, et les cinémas pouvaient reproduire le film en mono, stéréo ou Dolby Stereo.

Le système était originalement appellé Dolby SVA pour Dolby Stereo Variable Area (stéréo à zone variable) et utilise le fait que les spectateurs plongés dans l'action ne sont pas trop regardant quant à la qualité sonore.

Le système utilise une matrice pour encoder les 4 canaux:

Le dématricage permet une séparation correcte du canal gauche par rapport au canal droit et du centre par rapport au canal d'ambiance, mais la séparation est moins bonne pour le canal du centre par rapport au canal de gauche ou de droite. Le signal de gauche apparait également dans le canal de centre et le signal du centre apparait à gauche et à droite. L'effet stéréo est estompé.

Pour réduire ce mélange, on va utiliser une logique de priorité, qui va augmenter l'amplitude du canal le plus important. Cela n'améliore pas la séparation, mais permet une spatialisation du son (placement plus à gauche ou à droite selon l'amplitude des signaux).

Pour s'asssurer d'une reproduction correcte, le mixage son était effectué avec une installation de matricage et dématricage Dolby: les ingénieurs du son entendaient ainsi le son comme il était vraiment reproduit au cinéma et peuvent se rendre compte de certains problèmes (le son qui bascule constamment de gauche à droite quand le volume gauche et droite est pratiquement identique).

En plus des 4 canaux, il est possible d'ajouter un 5° canal à la reproduction. Ce canal ne contient que les basses et est envoyé à un subwoofer. Les basses nécessitent une amplification plus puissante, mais il n'est pas possible de déterminer d'où viennent les basses: un seul caisson de basses suffit pour le cinéma.

Le système a eu beaucoup de succès car il est compatible avec tous les projecteurs: le producteur ne doit mettre qu'un seul format sur le marché (codé en Dolby Surround) et tous les projecteurs peuvent reproduire le son.

Utilisation du Dolby Surround dans les installations de home cinema

Comme le système a été conçu pour être compatible avec toutes les installations (mono/stéréo/surround), il est possible d'enregistrer l'nformation surround sur autre support, par exemple une bande vidéo avec piste sonore Hifi Stereo. Les magnétoscopes stéréo peuvent reproduire le signal des deux pistes. Si le signal est envoyé à un amplificateur dolby surround, l'information surround est décodée et envoyée à 4 (ou plutôt 5) hauts parleurs. Envoyé à un amplificateur stéréo classique, la reproduction est stéréophonique normale.

Les amplificateurs domestiques ayant un décodeur dolby recoivent une indication "dolby surround". Avec les avancées technologiques (et surtout les réductions de coût des composants), il est finalement devenu possible d'utiliser les même circuits que ceux utilisés au cinéma: c'est l'arrivée du son "Dolby Pro Logic".

Les amplificateurs "Dolby Surround" ont la matrice pour décoder les canaux et le réducteur de bruit. Les appareils "Dolby Pro Logic" ont en plus la logique pour amplifier plus certains canaux pour augmenter l'effet de spatialisation. Le circuit est passablement compliqué pour que l'effet semble le plus naturel possible.

Il s'agit toujours d'un son analogique recrée à partir de deux canaux (tracks), et l'auditeur averti remarque aisément qu'il y a quelque chose qui cloche. Cela se remarque directement en comparaison du son Dolby Digital qui utilise non seulement un codage numérique, mais également des canaux totalement indépendants.

Le système Dolby Digital utilise des canaux numériques indépendants et également identiques: cela se remarque aux hauts parleurs utilisés: les installations Dolby Digital doivent utiliser des hauts parleurs identiques pour tous les canaux (sauf le canal des basses), ce qui n'est pas le cas pour le Dolby Surround.

Le son au cinéma


Son optique
à densité variable à élongation variable

Son magnétique Cinemascope

Comment est crée
l'effet stéréophonique?

Il est possible de recréer une ambiance stéréophonique par deux procédés:

Dans la stéréophonie d'intensité, les sons sont émis plus fort d'un coté que de l'autre à partir d'une source monophonique. Le son Perspecta Stereo est basé sur ce principe.

La stéréophonie de phase utilise deux signaux indépendants qui sont trasmis à deux systèmes de haut parleurs. Les deux canaux doivent être parfaitement identiques. La prise de son est effectuée par une tête artificielle qui contient deux microphones. La différence d'amplitude entre les deux canaux est minime: un instrument placé à gauche sera capté avec pratiquement la même intensité à gauche et à droite. L'effet stéréo est basé sur la différence de phase et sur le délai d'arrivée des sons. Certaines personnes ne sont pas en mesure de détecter la stéréo de cette manière. Des petites différences dans le délai de propagation entre le canal gauche et droite peuvent totalement détruire l'effet stéréophonique. L'effet se ressent le mieux avec des écouteurs.

Actuellement, on utilise un système combiné, où le placement des sources sonores dans le paysage est déterminé par leur amplitude relative. Chaque instrument est capté par son microphone propre et puis placé plus à gauche ou à droite lors du mixage (bouton PAN sur la table de mixage). L'effet de phase est perdu, mais l'effet stéréo obtenu est plus robuste (il résiste mieux aux différents systèmes de codage). Les microphones placés près des instruments captent moins les bruits du public.

Comment est crée
la stéréoscopie?

Ici aussi, il faut que nos yeux recoivent une information différente:

Le procédé le plus ancien utilise deux couleurs distinctes et une paire de lunettes à verres colorés (anaglyphes). Les deux couleurs traversent le verre coloré et atteignent l'œil correspondant.

Le système a été utilisé pour des cartes-vues et même certains films. Le projecteur ne doit pas être modifié et l'effet est même possible à la télévision (si on dispose d'un poste couleur, ce qui n'était pas évident dans les années 1970). L'effet dépend de la présence correcte des deux couleurs et l'effet peut brusquement disparaitre si le rapport des couleurs n'est pas suffisamment respecté. L'incohérence de l'image peut provoquer des maux de tête.

Un autre système utilise la polarisation (verticale ou horizontale) et nécessite également des lunettes à verres polarisants. On utilise soit deux projecteurs et deux films distincts (dont l'image doit être parfaitement positionnée), soit un projecteur à double optique qui utilse du film spécial. L'écran doit être métallique pour de pas détruire la polarisation. Le système fonctionne nettement mieux, mais ici aussi il subsiste une incohérence qui peut provoquer des malaises: s'il y a une information de distance par différence d'image, l'écran reste lui toujours à la même place (pas de mise au point des yeux).

Et puis nous avons les visionneuses qui montrent deux images (diapositives) distinctes, le View Master est le système le plus connu.

Les piste sonores d'un film moderne:

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