• Renaud

La cellule Phono, c'est quoi ?



Vaste, vaste sujet que la cellule phono...

Nous approcherons ici les basiques, et resterons sur les deux types de cellules habituellement rencontrées sur le marché: la cellule à Aimants Mobiles (MM - Moving Magnet) et la cellule à Bobines Mobiles (MC - Moving Coil).



 



Une cellule Phono, c'est quoi, comment ça fonctionne et ça se compose de quoi ?


Peu après la seconde guerre mondiale, les disques vinyles ont connu une importante avancée technologique: l'arrivée du 33 tours (en 1948) et du 45 tours (en 1949).


Ces nouveaux supports et leur potentiel musical ont nécessité le développement d'une nouvelle génération de pointes de lecture, offrant un rendu sonore bien plus qualitatif, mais également et surtout une usure éminemment moins prononcée du disque micro-sillon: la cellule magnétique. Exit donc les anciennes cartouches piézo (cellules piézoélectrique) et céramique, et bonjour les cellules MM et MC !

La cellule phonolectrice, généralement appelée "cellule phono", "phono cartridge" et plus rarement "tête de lecture" est un capteur amovible situé en bout de bras de lecture permettant de lire les microsillons, ces délicates et fragiles vaguelettes présentes à la surface d'un disque vinyle.


Microsillons d'un disque vinyle


Ce capteur va parcourir les sillons du disque en rotation et vibrer.


Un diamant (synthétique généralement, également appelé saphir) va parcourir les sillons, et les vibrations de celui-ci vont être transmises à des bobines en cuivre (composées de milliers de spires) par l'intermédiaire du cantilever (aussi appelé porte-pointe ou stylet), tige sur laquelle est fixé le diamant. A l'autre extrémité du cantilever se trouve le moteur, composé de bobines et d'aimants.





Les vibrations sont ainsi transformées en signal électrique qui devra par la suite être égalisé et pré-amplifié (grâce à un préamplificateur phono, qui intègre généralement à minima une courbe d'égalisation RIAA), puis amplifié grâce à un amplificateur pour enfin arriver à des haut-parleurs (sous la forme d'enceintes ou d'un casque Audio par exemple), afin d'être écoutées.

Les cellules phonolectrices sont habituellement trouvées dans le commerce sous deux grandes formes: les cellules à aimant mobile (Moving Magnet, MM), ou les cellules bobines mobiles (Moving Coil, MC).




 

Les cellules MM


Les cellules MM, à aimant mobile, sont simples et relativement peu coûteuses à produire. Elles sont très généralement trouvables sur les platines d'entrée de gamme à milieu de gamme (les platines Pro-Ject, Rega, Roberts Radio, New Horizon ou encore Edwards sont d'excellents exemples).

Un aimant est positionné au bout du cantilever et vient trouver place entre deux bobines, créant ainsi un générateur électromagnétique.

Les vibrations du diamant sont transmises à l'aimant par l'intermédiaire du cantilever, produisant ainsi une tension électrique dans les bobines.


Le niveau de sortie est élevé (plus de 2mV), et possède une impédance haute (47kOhms).

La cellule MM est ainsi facile à amplifier, et ne nécessite pas l'emploi d'un pré-amplificateur phono particulièrement puissant. Une grande partie des amplificateurs intégrés du marché proposent une entrée Phono, qui est généralement une entrée MM, permettant d'utiliser une cellule MM.

Bien entendu, l'emploi d'un pré-amplificateur phono de bonne qualité ne pourra que bonifier l'écoute de votre cellule MM !


Les cellules MM les plus populaires sur le marché sont très probablement les cellules de chez Ortofon (la 2M RED ou 2M BLUE par exemple), celles de Nagaoka (un vrai coup de coeur, surtout la MP-110 qui est admirable !), les cellules SUMIKO (Pearl et Black Pearl sont de véritables bijoux...) ou encore une belle partie des gammes Audio Technica, Goldring, Rega, Grado...


La famille MP de chez Nagaoka, au complet. de Gauche à Droite: MP-500, MP-300, MP-200, MP-150, MP-110 et MP-100. Ici présentées dans leur version "H", avec porte-cellule.



 


Les cellules MC


Les cellules MC (Moving Coil) à bobine mobile sont plus complexes, et de ce fait plus coûteuses à produire.

Elles sont rarement installées sur des platines vinyle en sortie de magasin - même haut de gamme, et fait généralement l'objet d'une montée en gamme du système hifi analogique à la recherche de performances et d'une restitution sonore plus fine et détaillée.


Ici, une bobine est positionnée au bout du cantilever et vient trouver place entre deux aimants, créant ainsi un générateur électromagnétique.

Les vibrations du diamant sont transmises à la bobine par l'intermédiaire du cantilever, produisant ainsi une tension électrique.


Les mouvements de la bobine sont généralement plus sensibles, fluides et précis que sur une cellule à aimant mobile (MM), le cantilever et la bobine étant bien plus légers. La plage de fréquences d'une cellule MC est plus étendue qu'une cellule MM, et sa restitution finale du son sera - généralement - plus fin et dynamique.


La cellule MC possède un niveau de sortie faible (inférieur à 2mV), et de basse impédance.

Un pré-amplificateur phono MC est alors nécessaire, développant la puissance suffisante pour prendre en charge une cellule MC.

Certaines cellules MC proposent cependant un niveau de sortie haut (2mV) et une impédance de 47kOhms. Elles reprennent donc les caractéristiques principales d'une cellule à Aimant Mobile MM, avec les performances supérieures d'une cellule MC.


La marque Hana en est un excellent exemple ! Chaque modèle de cellule (sauf Umami Red) est proposé:

  • en version dite "Bas Niveau": elle nécessite l'emploi d'un pré-phono MC développant 400 Ohms (pour bien faire). Les cellules HANA EL, HANA SL, HANA SL MONO, HANA ML et HANA UMAMI RED sont des cellules bas niveau.

  • en version dite "Haut Niveau", développant 2mV et 47k Ohms, ne nécessitant pas de pré-phono MC. Ces cellules peuvent être utilisées avec un pré-phono MM classique sans aucun problème. Les cellules HANA EH, HANA SH et HANA MH sont des cellules haut niveau.


Par exemple, le Best-Seller de chez Hana avec diamant de taille (forme) Shibata existe en deux versions: HANA SL (comprenez HANA Shibata Low) et HANA SH (comprenez HANA Shibata High).



De nombreux fabricants de cellules proposent des modèles MC: Audio-Technica, Ortofon, Rega, Denon (la sublissime DL-103 !!), Sumiko pour les plus connues... Mais également bien plus haut de gamme: Koetsu, Phasemotion, HANA, Kiseki, AMG, Sculpture A, et j'en passe...

 


La réparation d'une cellule phonolectrice


L'une des principales différences entre une cellule MM et MC réside dans sa réparabilité.


La cellule MM est très facilement réparable en cas de casse du cantilever, casse du diamant, ou simplement d'usure trop prononcée.


Echange du stylus sur une cellule MM.


Sur une cellule MM, le cantilever dans sa globalité (incluant diamant et aimant, donc) est enchâssé dans un sabot amovible. Ce sabot se sépare du corps de la cellule contenant les bobines en tirant simplement dessus. Réparer une cellule MM est donc simple: on remplace le stylus par un tout neuf ! La cellule peut ainsi être utilisée pendant de longues années, en échangeant simplement la point de lecture usagée.



La cellule MC, c'est une autre paire de manches... Sa complexité est telle qu'il est nécessaire de procéder à un retipage, c'est-à-dire la restauration de tout ou partie du générateur électromagnétique. Changement de diamant, changement de cantilever, re-bobinage... L'intervention d'un artisan hautement qualifié ou directement du fabricant est nécessaire.


Ici, le remarquable travail de retipage de la société Ana Mighty Sound sur une cellule MC.

Notez le délicat travail de rebobinage, qui se devra soit de répondre au strict cahier des charges du fabricant soit aux exigences du client.



Bien heureusement, certains fabricants proposent un service de retipage de leurs cellules phonolectrices. Reprenons l'exemple de Hana, qui propose un service de retipage des cellules de sa gamme. Un formulaire est disponible ici:


Il convient dans ce cas de retourner la cellule usagée ou hors service, en vue de sa réparation ou son remplacement pour une fraction du prix (comptez généralement 80% du prix neuf, hors transport).




 


Le diamant et ses formes


Si la cellule phono utilise un diamant pour la lecture de nos chères galettes noires, ce n'est pas (plus...) entièrement vrai... Jusqu'en 1977, du diamant véritable était utilisé pour la fabrication des stylus (pointes de lecture). Depuis cette année, le diamant industriel a pris la relève. Il est fabriqué en laboratoire, et s'il possède une structure chimique identique au diamant véritable, sa dureté est cependant moindre... Ainsi, un diamant artificiel s'usera plus vite... Mais sera redoutablement plus abordable qu'un diamant naturel !


Il est communément admis qu'une cellule phonolectrice et ses performances dépendent de nombreux facteurs, dont l'un des plus importants est la taille (comprenez forme) du diamant.


Abordons ici les principales formes, les plus répandues:


  • Diamant conique:

Taille la plus répandue et la plus économique à produire. Pensez à la pointe d'un stylo-bille, en contact avec les deux flancs du sillon. Peu sensible aux hautes fréquences, cette faiblesse est très largement compensée par son prix tout à fait abordable et sa résistance à l'usure.

  • Diamant elliptique:

Relativement proche du conique, sa pointe est cependant bien plus fine lui permettant d'aller chercher le fond du sillon et de mieux épouser les flancs. En résulte ainsi moins de distorsion et une meilleure réponse dans les hautes fréquences. Cependant, le diamant elliptique nécessite un réglage très fin pour en tirer la quintessence, tant en force d'appui que d'alignement et d'angle. Il est également nécessaire de surveiller son usure ! Les cellules HANA EL et HANA EH reprennent cette forme de diamant. C'est très probablement la forme la plus commune utilisée par les Audiophiles, pour ses performances et son prix.


  • Diamant Shibata:

La taille Shibata (ou hyperelliptique) reprends le principe de la taille elliptique en l'affinant encore plus. Ses performances sont exceptionnelles, si tant est que le réglage de la cellule soit fait "aux petits oignons". Le Shibata est également plus respectueux du vinyle, et use très peu les micro-sillons du disque. Inconvénient: sa complexité à fabriquer ! La taille Shibata est un Art, et seules les cellules Haut de Gamme et Très Haut de Gamme reprennent cette forme. Ainsi, les cellules Shibata sont généralement relativement onéreuses ! Chez Hana, les cellules HANA SL, HANA SH et HANA SL MONO reprennent cette forme de diamant.


  • Diamant MicroLine:

Le diamant Micro Line (ou Micro Ridge) est peut être le summum de la Haute Fidélité... Pour parfaitement comprendre la forme, il convient de comprendre le fond. Un disque vinyle est "pressé". Pour ce faire, on applique une pâte sur une matrice de pressage, qui est ensuite pressée. La matrice est en fait un négatif du disque vinyle, et servira à fabriquer un certain nombre de disques micro-sillon (certains fabricants comme Mobile Fidelity, soit dit en passant, renouvellent la matrice de pressage très régulièrement pour assurer à la totalité de la production une qualité incomparable et irréprochable). La matrice de pressage est gravée à l'aide d'un burin, possédant une forme très spécifique... C'est d'ailleurs la forme du burin qui détermine la forme finale du micro-sillon du disque vinyle. Alors quitte à aller vers une cellule sans concession, il est normal d'aller vers un diamant reprenant la forme du burin ! La taille Micro Line (ou Micro Ridge) est ainsi brevetée, et conçue par ordinateur. Son principe est extrêmement simple (limpide, même): épouser parfaitement les sillons du disque, en optimisant au maximum la surface de contact. La taille MicroLine est l'une des tailles les plus chères, et offre une précision et une qualité de restitution absolument extraordinaire (encore une fois, pour peu que la cellule soit parfaitement réglée). Bien qu'une cellule MicroLine soit parmi les plus chères, elle offre des performances véritablement supérieures, une durabilité étendue et préserve les micro-sillons du disque. Chez HANA, les cellules HANA ML, HANA MH et UMAMI RED reprennent la taille Micro Line.


 

Diamant collé ou intégral (Bonded ou Nude)


Peut être avez vous également noté qu'un diamant, sur une cellule phono, peut être Bonded ou Nude. Derrière ces termes barbares et plutôt opaques se trouve une définition et une explication simple, rassurez-vous !


  • Le diamant Bonded

Le diamant Bonded, ou collé, est un diamant dont la pointe de lecture en contact avec le disque vinyle est... collée au cantilever !

Le diamant (bleu) est collé (violet) au cantilever (gris).

Un diamant collé (bonded) économise à la fois de la matière première, mais également du temps (et oui, la surface à tailler est réduite !). Cette structure est donc moins chère à fabriquer, et se trouve très généralement sur les "petites cellules". Point négatif, la masse (le poids) du diamant + colle est élevé, et impacte négativement les réponses transitoires.

Chez HANA, seule la série E avec diamant Elliptique est collée: HANA EL, HANA EH.



  • Le diamant Nude

Le diamant Nude est donc l'inverse du Bonded. C'est un diamant intégral, taillé dans la masse, et dont la taille est faite de telle manière à ce que le diamant vienne s'enchâsser dans le cantilever (comme en bijouterie, lorsqu'une pierre est enchâssée, sertie dans un bijou).

Le diamant (bleu) est enchâssé dans le cantilever (gris). Aucune trace de colle ! Un diamant intégral (Nude) est ainsi fabriqué dans une seule et même pièce de diamant, et nécessite un réel savoir-faire pour parfaitement s'intégrer au cantilever.

Il est donc cher à produire, et se destine ainsi aux cellules premium, plutôt haut de gamme.

Sa masse est faible, et son suivi ainsi que ses réponses transitoires sont excellentes.

Chez HANA, toutes les cellules sauf la série E est Nude: la série S - Shibata (HANA SL, HANA SH, HANA SL MONO), la série M - MicroLine (HANA ML, HANA MH), et la haut-de-gamme HANA UMAMI RED.



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