Pour la Science - Présence de l'histoire - décembre 1998

MÉMOIRES MAGNÉTIQUES
Texte intégral
PRÉSENCE DE L'HISTOIRE

 

Nicolas Vicente

L’enregistrement magnétique a 100 ans.
Aujourd’hui omniprésent, ses débuts furent difficiles.

 

L a plupart des informations, données informatiques, films, chansons, messages des répondeurs téléphoniques, sont aujourd’hui stockées sur des supports magnétiques ; ceux-ci enregistrent les mots, les nombres, les images, les sons sous la forme d’arrangements invisibles des pôles Nord et des pôles Sud de minuscules aimants.

Au cours des dernières décennies, les enregistrements magnétiques ont eu une influence notable sur la société, jusqu’en politique : dans les années 1970, les enregistrements réalisés dans le bureau ovale de la Maison-Blanche ont contraint Richard Nixon à démissionner de son poste de président des États-Unis.

Plus discrets, les enregistrements magnétiques des ordinateurs conservent la trace des personnes et de leurs biens. En cet ge de l’information, ils ont des applications domestiques, médicales, industrielles et financières. D’autres supports, tels le papier ou les disques optiques, sont très répandus, mais les enregistrements magnétiques ont un avantage considérable : ils sont effaçables et réutilisables.

1898 Valdemar Poulsen, ingénieur danois, invente le premier dispositif d'enregistrement magnétique du son sur des fils ou sur des bandes en acier, le télégraphone (en haut).

Pourtant, l’enregistrement magnétique, découvert il y a 100 ans, a mis plusieurs décennies avant que l’on n’en trouve des applications intéressantes. Les raisons sont multiples : la science du magnétisme est restée longtemps mal maîtrisée, les applications concrètes manquaient, des obstacles économiques et politiques ont entravé son essor. Puis, à partir de 1950, les applications n’ont cessé de se multiplier.

Deux cents ans avant notre ère, les magiciens de l’empereur de Chine fabriquent des boussoles en utilisant de la magnétite, une pierre riche en fer, qui a les propriétés des aimants. Pourtant, il faut attendre le xixe siècle pour que l’on commence à comprendre le lien entre électricité et magnétisme, et à utiliser les aimants dans les télégraphes, les téléphones, les générateurs, les transformateurs ou encore les moteurs.

 

Les premiers enregistrements

À la fin du xixe siècle, les premiers enregistrements de la voix se font... entendre. Valdemar Poulsen, un ingénieur danois, baptise son dispositif le télégraphone. Employé à la Compagnie de téléphone de Copenhague, il pense que les personnes qui téléphonent aimeraient enregistrer leurs conversations. Ainsi met-il au point un dispositif qu’il fait découvrir à quelques amis : il tend une corde à piano en travers de son laboratoire ; il fait glisser un électro-aimant sur le fil et commence à crier dans un combiné de téléphone relié à l’aimant. Le microphone transforme les vibrations mécaniques transmises par les mots en un signal électrique qui alimente l’électro-aimant. Le champ magnétique est modulé par l’intensité et par la hauteur de la voix ; il est «imprimé» dans le fil d’acier.

Lorsque l’aimant est arrivé au bout du fil, Poulsen le ramène au point de départ et remplace le microphone par un écouteur. Quand on fait à nouveau glisser l’électro-aimant le long du fil, le dispositif restitue le son enregistré : le champ imprimé dans le fil est détecté, cette information est transformée en un signal électrique (par induction électromagnétique), lequel est transformé en vibrations mécaniques : on entend faiblement la voix de l’inventeur.

Poulsen perfectionne son invention, notamment en enroulant le fil autour d’un cylindre. Il dépose plusieurs brevets. Malheureusement pour lui, personne ne prête attention à son invention. Le télégraphone est exposé à l’Exposition de Paris, en 1900. Il remporte un vif succès ; l’empereur François-Joseph d’Autriche enregistre un message, le plus ancien enregistrement magnétique connu.

Poulsen n’est pas le premier à enregistrer et à reproduire la voix humaine. Plus de 20 ans auparavant, Thomas Edison avait breveté un phonographe : les sons y étaient gravés dans des sillons de profondeur inégale, creusés dans une feuille d’étain enroulée autour d’un cylindre. Les cylindres en cire, puis les disques de plastique ont remplacé les cylindres d’Edison. Le phonographe était déjà répandu lorsque Poulsen découvre son télégraphone. Le son produit est meilleur que celui du gramophone, mais une cinquantaine d’années s’écouleront avant la floraison de l’enregistrement magnétique. Plusieurs facteurs économiques et techniques ont entravé son développement.

 

1952 L'ordinateur Whirlwind I a une mémoire centrale de 32 octets.

La Société américaine de téléphone at&t; refuse d’utiliser les télégraphones, estimant qu’elle perdrait un tiers de son marché si les utilisateurs apprenaient que les conversations pouvaient être enregistrées, et les premières applications des enregistrements magnétiques sont les dictaphones. L’amélioration du télégraphone est freinée parce que l’on maîtrise mal les principes physiques du dispositif. Depuis l’invention du téléphone, on sait qu’un son peut être converti en un champ électrique, puis en un champ magnétique, mais on ne comprend pas comment des champs magnétiques peuvent être enregistrés sur un support (par exemple dans une corde de piano). De surcroît, la qualité de la restitution des sons par un télégraphone est médiocre.

En fait, les principales difficultés sont d’ordre politique. Parmi les quelques télégraphones vendus, certains sont installés dans les deux stations de communication transatlantique basées sur la côte Est des États-Unis (l’une dépend de la Société allemande Telefunken). Or la marine allemande a commandé des télégraphones pour ses sous-marins.

Lors de la Première Guerre mondiale, les militaires soupçonnent ces deux stations de transmettre des informations militaires aux sous-marins allemands qui sillonnent l’océan Atlantique. Les télégraphones serviraient à enregistrer des messages secrets qui seraient ensuite réacheminés par télégraphie sans fil à grande vitesse, ce qui déformerait les sons. Ces signaux, captés par les sous-marins, seraient enregistrés par un télégraphone ; en ajustant la vitesse de défilement de la bande, on pourrait entendre correctement le message. Les soupçons sont encore renforcés quand un télégraphiste du New Jersey découvre que les sons mystérieux qu’il a enregistrés deviennent un message en morse quand on fait défiler la bande magnétique plus lentement que la normale.

En 1915, les deux stations radio de la côte Est sont fermées par le gouvernement américain. L’armée américaine s’est elle-même équipée de 14 télégraphones, mais ils ne fonctionnent pas correctement. Progressivement les enregistrements sur support magnétique sont mis aux oubliettes, aux États-Unis, pour une vingtaine d’années.

1957 La technique du disque dur est mise au point pour le stockage des données informatiques, et la société IBM produit le premier disque dur en 1957. Un dispositif ultérieur (ci-dessus) est équipé de 50 disque, se qui représente une capacité de stockage de 56 mégaoctets.

Un avenir meilleur en europe

L’Europe prend le relais. Au cours des années 1920, les amplificateurs électroniques améliorent l’écoute, et l’Allemand Kurt Stille perfectionne la capacité d’enregistrement des télégraphones. Il parvient à réduire la taille des cylindres d’enregistrement : sur un petit tube de 20 centimètres de longueur, il enregistre toute une symphonie.

La Société britannique d’images Ludwig Blattner achète les brevets du procédé Stille et met au point un dispositif d’enregistrement magnétique, nommé blattnerphone. Destiné à l’enregistrement de bandes sonores de films, il est en fait utilisé par la radio, alors en plein développement. La radiodiffusion britannique, bbc, est créée en 1931 ; elle utilise un blattnerphone pour la retransmission mondiale de ses émissions, et pour conserver la trace des discours et des événements importants. Le blattnerphone mesure 1,5 mètre de hauteur et de largeur, et plus de 50 centimètres de profondeur. Il pèse près d’une tonne. Les émissions sont enregistrées sur des bandes d’acier qui défilent devant les têtes de lecture à une vitesse de l’ordre de un mètre par seconde. Une demi-heure d’enregistrement nécessite environ un kilomètre et demi de bande. Le blattnerphone sera utilisé jusqu’en 1945.

1963 Premières cassettes audio de la société Philips.

 

la machine de pfleumer

En 1925, Stille et ses collègues construisent un dispositif qui combine un dictaphone et un répondeur téléphonique. Contrairement à la Société at&t;, les sociétés européennes de téléphone autorisent la connexion de dispositifs d’enregistrement magnétique à leurs lignes de téléphone. Toutefois les difficultés économiques du moment empêchent le développement de ces machines. En 1933, une version améliorée de la machine de Stille est mise sur le marché par la Société Lorenz. La police nazie, la Gestapo, achète en quantité ces dispositifs pour espionner les conversations téléphoniques et enregistrer les interrogatoires des prisonniers. Tandis que la radio américaine ne diffuse que des émissions en direct, les radios européennes émettent des programmes enregistrés sur support magnétique.

Malgré ces succès européens, les enregistrements sur support magnétique ont un inconvénient notable : ils nécessitent d’immenses bandes (ou des fils) d’acier pesant, et ces fils d’acier sont de médiocres supports. Une étape cruciale est franchie, en 1927, quand le chimiste autrichien Fritz Pfleumer met au point un nouveau support : une bande de papier recouverte de particules aimantées. Ce chimiste cherche à fabriquer du papier doré pour les embouts de cigarette en dispersant des petites particules de bronze dans de la colle et en appliquant le mélange sur le papier à cigarette. Il comprend qu’il pourrait procéder de la même façon avec des particules d’acier. En 1928, il construit un enregistreur qui fonctionne avec de telles bandes de papier. La machine de Pfleumer est si séduisante que la Société aeg lui achète tous ses brevets en 1932.

Cette société travaille avec i. g. Farben (aujourd’hui basf) pour rechercher d’autres types de particules et de bandes. Les meilleurs résultats sont obtenus avec des bandes de plastique recouvertes de particules d’oxyde de fer. Leurs recherches aboutissent à la fabrication du «magnétophone», exposé pour la première fois au public, à Berlin, en 1935, et l’ancêtre des dispositifs utilisés aujourd’hui.

1971 Les premiers disques souples apparaissent. Ils mesurent huit pouces. Viendront ensuite les disquettes 5,25 pouces (photo), puis celle de 3,5 pouces.

Ces succès européens piquent au vif les ingénieurs d’at&t;, qui recommencent à travailler sur l’enregistrement magnétique. Ces travaux n’aboutissent pas immédiatement à des produits commercialisés, mais ils fournissent des magnétophones utilisés pendant la Seconde Guerre mondiale. Plusieurs sociétés américaines travaillent ensemble sur un projet conduit par Semi Begun, un ingénieur qui a travaillé avec Stille avant de fuir l’Allemagne nazie en 1935. Des milliers de bandes magnétiques sont produites pour l’enregistrement de messages diffusés dans les avions ou dans les bateaux, voire sur les champs de bataille.

Les Alliés qui surveillent les messages des Allemands savent que ceux-ci ont des dispositifs d’enregistrement plus performants, mais il n’en découvrent le détail qu’au cours des derniers mois de la guerre. Quand les troupes américaines prennent d’assaut les studios de la station Radio-Luxembourg, ils trouvent un magnétophone qui diffuse un des derniers discours d’Hitler, enregistré sur une bande de Pfleumer. Les Américains démontent plusieurs des dispositifs confisqués et les expédient par bateau vers les États-Unis.

Les recherches sur les enregistrements magnétiques reprennent après la guerre. En 1948, la Société Ampex produit une version améliorée du magnétophone, et la Société 3m fabrique de meilleures bandes magnétiques. En quelques années, les fils disparaissent au profit des bandes magnétiques, et les programmes de radio enregistrés se multiplient. Ces bandes sont faciles à manipuler, ce qui explique leur succès : on enregistre une chanson plusieurs fois et l’on diffuse le meilleur enregistrement, ou encore on efface les passages qui ne sont pas satisfaisants.

Cinéma, télévision, ordinateurs

Les bandes sonores des films sont désormais enregistrées sur des bandes magnétiques, support qui autorise des enregistrements successifs de certains passages, le mélange des dialogues et des effets sonores. En 1951, les bandes sonores de la quasi-totalité des films produits à Hollywood sont enregistrées sur des bandes magnétiques.

La télévision est aussi un grand consommateur de bandes magnétiques sonores, et attend impatiemment les enregistrements magnétiques vidéo. Toutefois, les ingénieurs ont une difficulté technique à résoudre : le défilement de la bande d’un enregistrement audio nécessite la reproduction de signaux dont la fréquence atteint 20 000 cycles par seconde (c’est la limite détectable par l’oreille humaine), un enregistrement vidéo doit traiter beaucoup plus de données. Pour produire l’illusion d’un mouvement continu, la télévision délivre 25 images par seconde (30 aux États-Unis), chacune étant constituée de plusieurs centaines de lignes horizontales contenant elles-mêmes plusieurs centaines de points. Au lieu de se contenter d’accélérer le défilement de la bande, les ingénieurs montent la tête de lecture sur une roue, ce qui augmente la vitesse relative de défilement de la bande par rapport à la tête de lecture. La Société Ampex commercialise le premier magnétoscope en 1956.

Les progrès réalisés dans les enregistrements magnétiques ne touchent pas seulement les variétés, le cinéma ou la télévision. Les ordinateurs en bénéficient également. Un des tout premiers ordinateurs, Whirlwind i, est mis au point par l’Institut de technologie du Massachusetts au cours des années 1940-1950. Il a une mémoire centrale constituée d’un arrangement bidimensionnel de tout petits aimants de ferrite. Ces petits aimants sont aimantables dans deux directions opposées, l’une représentant 0, l’autre 1. Les mémoires d’autres ordinateurs sont des bandes (univac i, le premier ordinateur commercialisé aux États-Unis), des tambours ou des disques (rigides ou souples).

1974 Richard Nixon démissionne de la présidence des États-Unis, après que des enregistrements ont révélé le scandale du Watergate.

Dans les années 1970, les circuits intégrés remplacent les mémoires centrales, mais les disques magnétiques rigides restent le principal moyen de stockage des données informatiques. Récemment, les capacités de stockage sur les disques ont notablement augmenté. Après les couches de particules d’oxyde de fer, on a fabriqué des films minces d’alliages enrichis en cobalt, dont les propriétés magnétiques sont meilleures que celles des oxydes. Ainsi, malgré la concurrence de l’enregistrement optique (le disque optique), l’enregistrement magnétique, sous toutes ses formes, reste la principale méthode de stockage des données électroniques.

Depuis les années 1950, les produits accessibles au grand public se sont multipliés, notamment les magnétophones compacts à cassettes, les caméscopes et les magnétoscopes (la location des films enregistrés sur cassettes vidéo rapporte souvent plus d’argent que leur projection dans les salles de cinéma).

Toutefois, la possibilité d’enregistrer facilement et à l’insu des personnes concernées leurs conversations et leurs actes soulève des questions éthiques, car la mémoire d’un assemblage de particules magnétiques est bien plus fiable et plus objective que celle d’un cerveau humain. Bien que l’équilibre entre la recherche de la vérité et le respect des droits de la personne humaine soit fragile, l’invention de Poulsen a certainement apporté davantage de bienfaits que de préjudices.

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