Le tonestack de la Big Muff : comment éviter la perte des fréquences médium ?

Comme vous le savez peut être déjà, les Big Muff peuvent être pénibles car elles nous font perdre beaucoup de fréquences médiums, ce qui a un effet négatif : quand la Big Muff est activée, on disparait du mix ! Cela peut être sympa si on ne veut pas trop se mettre en avant (des riffs un peu heavy avec un chanteur, ou un autre guitariste soliste...etc). Cependant si on veut faire un solo par exemple, on est condamné à être réduit au silence à cause de la Big Muff ! 

Je vous recommande tout d'abord de lire l'analyse globale du circuit de la Big Muff. Ici, on va détailler une section particulière de la Big Muff responsable de cette disparition : le tonestack !

Le tonestack est une partie du circuit qui comporte cinq composants, qui vont permettra de régler l'équilibre basses / aigus de votre signal. Une des caractéristiques de ce tonestack, c'est qu'il vous bouffe les fréquences mediums:

Cela vous donne un son puissant, bien heavy. Cependant, le gros désavantage de cette disparition est que quand vous jouez en groupe, vous disparaissez du mix! En effet, les fréquences basses sont assurées plutôt... par la basse, alors que la batterie est à la fois présente dans les basses, et les aigus avec la caisse claire et cymbales... Quand vous jouez uniquement avec basse et aigu, vous vous mettez en compétition avec vos bandmates, et vous perdez (car vous êtes guitariste et pas bassiste !) Parfois, on a même l'impression que le son de la guitare a été coupé !


Voici le schéma du tonestack (j'ai utilisé les annotations de la Big Muff Page pour les noms des composants) :

Le tonestack est composé de deux filtres passif RC : un filtre passe haut et passe bas. Le potentiomètre de tonalité permet de mixer ces deux filtres pour laisser passer plus ou moins de basses ou aigus.

Un filtre passe haut laisse les fréquences passer quand elles sont au dessus d'une fréquence donnée (fréquence de coupe, cutoff en anglais), alors qu'un filtre passe bas laisse passer les fréquences en dessous d'une fréquence de coupure donnée. Voici deux exemples pour ces 2 cas pour vous éclairez un peu :

Si on résume, les filtres passe-haut laissent passer les aigus, et les filtre passe bas laissent passer les basses. Comme vous pouvez le voir sur le graphique ci dessus, le son n'est pas coupé d'un seul coup, mais progressivement à partir de la fréquence de coupure. On peut maintenant se demander : pourquoi les fréquences médium disparaissent ? Pour cela, on va calculer les fréquences de coupure des deux filtre. On peut calculer cela avec la formule :

 

Attention, R est en Ohms, et C en Farads. Prenons comme exemple une Ram's Head de la période "violet era". Voici le schéma du tonestack de cette version :

Nous pouvons calculer les fréquences de coupure de ces deux filtres, passe haut (HP) et passe bas (LP) :

Et voilà ! On a les fréquences de coupure ! Désolé pour les calculs barbares, je sais que ça peut faire peur ! Si vous avez la flemme de sortir votre calculette (ça se comprend ^^), il y a un super outil sur AMZ muzique qui vous permet de calculer les fréquences de coupure facilement. Or, ces fréquences de coupure sont clairement situées dans les fréquences médium (entre 200 et 2500 Hz à peu près). Si on représente ces filtres et qu'on les combine, voici ce que l'on voit :

Et boum ! Voilà d'où viens le mid scoop ! Comme nous l'avons vu précédemment, les valeurs des fréquences de coupure dépendent des valeurs des composents (R et C). Changer les valeurs de ces composants peut donc modifier le scoop des mediums ! Comme les valeurs des composants du circuit de la Big Muff ont pas mal changées au cours de son histoire, le scoop des mids est plus ou moins prononcé selon l'époque et les modèles. Voici les valeurs du tonestack pour les différentes versions et le scoop associé :

• Triangle Big Muff: R5: 22k , R8: 22k , C8: 0.01uF, C9: 0.004uF (723 / 1809 Hz - scoop important)
• Ram's Head Big Muff (73 version): R5: 33k , R8: 33k , C8: 0.01uF, C9: 0.004uF (482 / 1206 Hz - scoop présent)
• Ram's Head Big Muff (75 version): R5: 22k , R8: 39k , C8: 0.01uF, C9: 0.004uF (408 / 1809 Hz- scoop énorme)
• Big Muff "Civil War": R5: 22k, R8: 20k, C8: 0.01uF, C9: 0.0039uF (796 / 1855 Hz - scoop important)
• Big Muff Russian "Tall Fonts": R5: 22k, R8: 20k, C8: 0.01uF, C9: 0.0039uF (796 / 1855 Hz - scoop important, plus de basses)
• Big Muff Russian "Buble Fonts": R5: 22k, R8: 20k, C8: 0.01uF, C9: 0.0039uF (796 / 1855 Hz - scoop important, plus de basses)
• Egalisation "plate" : R5: 22k, R8: 39k, C8: 0.01uF, C9: 0.01uF (408 / 723 Hz - pas de scoop)
• Boost des mediums : R5: 22k, R8: 39k, C8: 0.0056uF, C9: 0.01uF (729 / 723 Hz - mids boostés)

OK, donc on peut modifier le scoop en changeant les valeur des composants... Mais comment changer ça progressivement avec un potentiomètre ?

AMZ fx a eu la super idée de remplacer la résistance R5 par une résistance plus un potentiomètre de 25k. Ainsi, on peut faire varier la fréquence de coupure du filtre passe haut. Ainsi, si on diminue la valeur de la résistance, la fréquence de coupure sera plus basse, et on aura plus de mediums !

On peut moduler les valeurs de C8, R8, C9 ou R5-1, dépendant du type de son que vous voulez.
Généralement, une petite valeur est utilisée pour R5-1 (comme 2,2k), et le potentiomètre de medium est un potentiomètre linéaire de 25k. C'est ce qui est utilisé pour ma Big Muff "Black Keys" ! Certains fabricants ont utilisé ce système pour ajouter un potentiomètre de medium sur leur version de la Big Muff. Voici quelques exemples :

• Earthquaker Devices Hoof fuzz: R8: 39k, C8: 0.0068uF, C9: 0.0068uF, R5-1: 2.2k
• AMZ fx v1: R8: 39k, C8: 0.01uF, C9: 0.012uF, R5-1: 3.3k
• AMZ fx v2: R8: 470k, C8:1500pF, C9: 0.015uF, R5-1: 3.3k, tone: 250kA (les valeurs que j'ai utilisées ici)
• Earthbound Audio Supercolider: R8: 39k, C8: 0.01uF, C9: 0.01uF, R5-1: 10k

Une autre technique pour récupérer des médiums est d'utiliser un potentiomètre de 100k pour rajouter petit à petit un condensateur à valeur élevée en parallèle avec C9, qui va diminuer la fréquence de coupure de filtre passe haut, et vous redonner des précieux mids:

Ce système a aussi été utilisé dans plusieurs clones de Big Muff :

• Blackout Effectors Musket Fuzz: R8: 10k, C8: 0.047uF, C9: 0.0033uF, C9bis: 0.047uF R5-1: 56k
• Mojo Hand FX Colossus: R8: 10k, C8: 0.047uF, C9: 0.022uF, C9bis: 0.056uF R5-1: 47k
• Mojo Hand FX Iron Bell: R8: 18k, C8: 0.01uF, C9: 0.0068uF, C9bis: 0.033uF R5-1: 33k

Personnellement, je préfère la version d'AMZ FX. En effet, on peut facilement modifier le système pour revenir à un tonestack de Big Muff normal. Il suffit de placer la résistance que l'on veut pour R5, et de relier les pads du potentiomètre à la masse. Je vais utiliser ce système sur mon PCB de Big Muff. De plus, ça évite d'ajouter un condensateur en plus sur les PCB de Big Muff qui sont déjà chargés...

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Pour aller plus loin (en anglais) :
AMZ Big muff tonestack: super explications à propos du tonestack et modifs possibles
AMZ RC filters cutoff calculator: outil pratique si vous ne voulez pas vous embêter à calculer les fréquences de coupure "à la main"
Big Muff mods and tweaks: des mods en pagaille, notamment pour le tonestack.
Réponse dans les différentes fréquences des différents modèles de Big Muff
Modder le tonestack de la Big Muff (guitarkitbuilder)