Les chercheurs développent une technique qui utilise la lumière spéciale à rayons X synchrotron de la source de lumière suisse SLS pour numériser de manière non destructive des enregistrements de bandes audio historiques de grande valeur, notamment des trésors des archives du Montreux Jazz Festival, comme un enregistrement rare du Roi du Blues, B.B. King.
Les bandes magnétiques ont presque complètement disparu de nos vies et ne jouissent désormais que d’une existence de niche nostalgique. Cependant, des quantités importantes de ces supports magnétiques analogiques sont encore stockées dans les archives des studios de son, des stations de radio et de télévision, des musées et des collections privées du monde entier. La numérisation de ces bandes est un défi permanent ainsi qu'une course contre la montre, car les bandes se dégradent et finissent par devenir illisibles.
Sebastian Gliga, physicien au PSI et expert en nanomagnétisme, et son équipe développent une méthode permettant de numériser de manière non destructive des bandes audio dégradées avec la plus haute qualité à l'aide de rayons X. Pour atteindre cet objectif, ils ont collaboré avec la Phonothèque nationale suisse, qui a produit des enregistrements de référence sur mesure et fourni son savoir-faire en ingénierie audio. Désormais, un partenariat avec le Montreux Jazz Digital Project permettra de développer et de tester davantage la méthode.
Les membres restants du célèbre groupe de rock Queen ont récemment été confrontés à un défi de taille. Dans leur studio, les musiciens ont trouvé une cassette de 1988 contenant une chanson avec la voix de leur légendaire chanteur Freddie Mercury, décédé en 1991. Cependant, la cassette était gravement endommagée. Au début, personne ne croyait pouvoir sauver cette pièce spéciale. Au prix de gros efforts, les ingénieurs du son ont finalement réussi à réussir.
"C'est comme assembler des morceaux", a déclaré le guitariste Brian May à la BBC. Le 13 octobre 2022, la chanson « Face It Alone » est finalement sortie et a pris d'assaut les charts mondiaux, plus de 30 ans après sa création originale.
"Cet exemple montre que les cassettes ne sont pas faites pour durer éternellement", explique Gliga. "Le matériel se détériore avec le temps et ne peut plus être lu." Bien qu'il soit possible de réassembler et de restaurer minutieusement de telles bandes, Gliga et son équipe adoptent une approche complètement nouvelle. Ils utilisent le rayonnement synchrotron :"Avec la lumière des rayons X d'un synchrotron, nous pouvons reconstruire même des fragments de bande fortement endommagés sans même les toucher."
Un enregistrement de concert unique du légendaire guitariste de blues B.B. King se trouve actuellement sur la paillasse du laboratoire de Gliga. En 1980, le roi du blues donne son deuxième concert au Montreux Jazz Festival, un spectacle de 48 minutes filmé par l'ingénieur du son suisse Philippe Zumbrunn. Aujourd’hui, cependant, seules dix secondes environ de cet enregistrement peuvent être lues à la fois. La composition chimique de la bande s'est déjà dégradée à un point tel que toute lecture sur un appareil conventionnel ne fera que détruire davantage la bande.
"Nous n'étions pas seulement intéressés par le contenu musical de cet enregistrement de B.B. King, mais aussi par le défi que représente son état de délabrement", déclare Gliga. "Le rayonnement synchrotron peut surmonter les limites des méthodes de restauration conventionnelles."
Les bandes audio stockent les informations dans une couche de minuscules particules magnétiques, comme de petites aiguilles de boussole pointant vers le nord ou le sud. Lorsque la bande est enregistrée, son orientation magnétique est modifiée :la bande devient magnétisée et les informations audio sont désormais physiquement stockées dans le modèle d'orientation. Pour lire ce motif, la bande est déplacée devant une tête de lecture. Comme le champ magnétique change constamment à travers le motif, une tension est induite dans la tête de lecture et un signal électrique est généré. Ce signal est amplifié et converti en signal acoustique.
Avec sa méthode aux rayons X, Gliga ne s'appuie pas sur le champ magnétique, mais sur les aiguilles individuelles de la boussole qui génèrent ce champ. "Les états de magnétisation de ces minuscules particules, dont la taille est inférieure à un dixième du diamètre d'un cheveu humain, peuvent être lus presque individuellement à l'aide de la lumière à rayons X du SLS et convertis en un signal audio de haute qualité." dit-il.
"La numérisation est un processus continu", explique le physicien. Le soi-disant taux d’échantillonnage est important. Le terme fait référence à la fréquence à laquelle un signal analogique est échantillonné pour être converti en signal numérique. L'onde sonore continue est divisée en segments d'un certain intervalle de temps et stockée numériquement. Un taux d'échantillonnage plus élevé signifie une résolution plus élevée dans la numérisation du signal original.
Étant donné que la lumière synchrotron peut mesurer presque toutes les aiguilles de boussole magnétique sur la bande, elle peut atteindre une résolution sans précédent. "Nous réalisons quelque chose qui ressemble à la copie la plus précise", explique Gliga.
Une grande partie du monde audio relève de la physique et peut être exprimée sous forme de formules et de nombres. Cependant, lorsqu’il s’agit de concepts tels que le son et la qualité produite, l’expérience auditive subjective est primordiale. C'est pourquoi Gliga travaille avec des experts comme l'ingénieur du son et compositeur bâlois Daniel Dettwiler. Dettwiler est réputé pour le traitement de la musique analogique. Son studio abrite également un Studer A80, un magnétophone qui enregistre et lit des bandes audio magnétiques avec une haute précision.
"Ce que nous reconstruisons avec les rayons X, c'est le signal audio brut tel qu'il est stocké sur la bande", explique Gliga. Cependant, si vous écoutez la même cassette sur le Studer, vous obtenez un signal légèrement différent. "Cela est dû à l'électronique à l'intérieur de l'appareil, qui traite et manipule en outre le son." Gliga et son équipe utilisent donc cet appareil analogique des années 1970 pour comparer les sons extraits au synchrotron avec les pièces numérisées classiquement.
Cependant, pour le moment, la lumière du synchrotron reste éteinte :c'est la « période sombre » au SLS. Ce grand centre de recherche fera l'objet d'une modernisation complète d'ici début 2025. L'objectif est d'améliorer la brillance du faisceau synchrotron d'un facteur 40.
"Notre méthode bénéficiera grandement de cette mise à niveau et permettra des mesures encore plus efficaces", explique le physicien.
Fourni par l'Institut Paul Scherrer
