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Dernière mise à jour : 06/05/2012

Présentation

Une boîte de direct (DI, Direct Injection ou Direct Input) est un boîtier "autonome" qui peut être intercalé entre un instrument de musique (guitare ou synthétiseur par exemple) et une console de mixage. Ce boîtier peut être de type passif ou actif.

Son rôle premier est de permettre le branchement d'un instrument doté d'une sortie asymétrique haute ou moyenne impédance, sur un équipement doté d'une entrée symétrique basse impédance. D'autres fonctions ont vu le jour pour en augmenter les possibilités, ces fonctions sont listées en fin d'article.

Conversion d'asymétrique en symétrique

La conversion asymétrique / symétrique permet de renforcer l'immunité contre les parasites et les ronflettes (buzz). Celà est notement vrai pour l'utilisation sur scène d'un instrument de musique tel qu'une guitare ou un clavier de musique. Du fait de sa constitution, une liaison symétrique est en effet beaucoup plus robuste contre les perturbations externes (parasites secteur liés à l'utilisation d'un gradateur de lumière - dimmer - par exemple). Les ronflettes secteur (buzz) devraient être inexistantes si les câblages des masses et des terres sont bien réalisées, et que tous les équipements répondent aux normes de câblage en vigueur... ce qui avouons-le n'est pas toujours le cas !
Remarque : certaines boîtes de direct donnent de meilleurs résultats avec des guitares classiques qu'avec des guitares électriques (cela est principalement lié à la différences de capteurs / micros guitare entre ces deux catégories d'instrument).

Adaptation d'impédance

Cette "fonction" permet le branchement d'un instrument qui devrait normalement être raccordé sur une entrée haute impédance, et que l'on souhaite raccorder sur une entrée faible ou moyenne impédance. Prenez par exemple le cas d'une guitare équipée d'un micro passif, c'est à dire non amplifié (que l'on reconnait aisement par l'absence d'alimentation). Cette guitare, dont l'impédance de sortie est relativement élevée (de l'ordre de 10 kO) devrait être raccordée sur une entrée haute impédance, de 100 kO au grand minimum (entrée appelée "Instrument" ou "High Z" d'un ampli guitare par exemple). Si vous souhaitez raccorder cette guitare sur une console de mélange dotée seulement d'entrées Micro/Ligne (pour une prise de son en direct, sans repiquage HP par microphone), il vous faut un boîtier pour effectuer l'adaptation d'impédance. Car une entrée Micro/Ligne possède une impédance trop faible pour le micro de la guitare, et occasionne une perte de qualité (baisse des aigus par exemple) et de niveau. Les guitares ne sont pas les seuls instruments qui peuvent trouver bénéfice à passer par une boîte de direct. Certains synthés ou expandeurs, même s'ils délivrent une amplitude normalement plus élevée que celle délivrée par un micro de guitare, possèdent en effet une impédance de sortie tellement élevée qu'on ne peut même plus les classer dans la catégories des sources à basse impédance. Celà peut sembler curieux, mais c'est ainsi, et dans de tels cas, l'utilisation d'une boîte de direct peut sensiblement améliorer la qualité du signal délivré par ces instruments, principalement sur scène (en studio ce n'est pas toujours nécessaire).

Connectique

La boîte de direct possède une entrée haute impédance asymétrique, généralement matérialisée par un jack mono 6,35 mm, et dispose d'une sortie basse impédance symétrique, s'effectuant généralement sur une prise XLR 3 points. On peut trouver d'autres connecteurs en supplément de ces deux là (par exemple sortie Link), voir Fonctions annexes listées en fin de rubrique.

Passive ou active ?

La conversion d'asymétrique en symétrique, ainsi que l'adaptation d'impédance, peuvent être réalisées selon une méthode passive ou active.

Boîte de directe (entièrement) passive

La méthode passive fait appel à un transformateur BF, c'est de loin la plus simple à mettre en oeuvre.

Un transfo BF bas de gamme suffit pour faire une DI...

Avec ce type de boîte de direct, aucune tension d'alimentation n'est requise : pas besoin de pile, ni d'alimentation phantom. Cette méthode permet une isolation galvanique totale entre l'entrée et la sortie (pas de liaison électrique entre les deux), ce qui facilite l'élimination de boucle de masse éventuelle, mais elle occasionne une perte de niveau assez conséquente (le rapport d'atténuation est au moins de 20 à 100 la plupart du temps, soit 16 dB à 40 dB), qui peut cependant être compensée par le gain d'une entrée micro. Ce type de DI ne peut pas être raccordée sur une entrée ligne (tout du moins si cette dernière ne possède pas une réserve de gain suffisante). Côté impédance : si le rapport en tension (rapport d'atténuation entre primaire et secondaire du transformateur) est de l'ordre de 20, le rapport des impédances sera de l'ordre de 400 (rapport en tension, 20, élevé au carré). Si par exemple l'entrée micro de votre console présente une impédance d'entrée de 2 kO, une guitare raccordée au primaire du transformateur verra une impédance de 2 kO multipliée par 400, soit 800 kO, ce qui est parfait ! En même temps, si la guitare délivre à un instant donné un signal audio d'amplitude 200 mV, il n'en restera plus que 10 mV en sortie du transfo. Mais qu'importe, puisqu'il s'agit d'une tension tout à fait adaptée à une entrée micro.
Exemple de réalisation d'une boîte de directe entièrement passive.

Boîte de directe active

La méthode active fait appel à un circuit électronique et dans ce cas, une alimentation est requise. Soit elle est intégrée dans le boîtier lui-même (une ou deux piles 9 V par exemple), soit elle provient d'une alimentation phantom, fournie par exemple par l'entrée micro d'une console.

Ce n'est pas une boîte de direct, mais...

Certaines DI sont heureuses avec les deux modes d'alimentation (pile / alim phantom), sélection manuelle par commutateur mécanique ou sélection automatique grâce à des diodes. La méthode active peut permettre une amplification "locale", et en tout cas pas d'atténuation, ce qui peut être perçu comme un réel plus. Certaines DI actives n'apportent cependant aucun gain. On ne retrouve pas ici l'atténuation propre aux caractéristiques du transformateur BF, puisque les composants électroniques utilisés (transistor FET ou bipolaire, ou AOP) peuvent assurer en une étape les caractéristiques de haute impédance d'entrée et de basse impédance de sortie, sans provoquer d'atténuation. Cependant, ce type de boîtier ne permet pas une isolation galvanique totale, et peut dans certains cas contribuer plus facilement à créer des problèmes de boucle de masse (ou pour être plus juste, ne plus contribuer à leur élimination), notamment si la sortie Link (que nous verrons plus loin) est utilisée pour amplification locale avec un ampli guitare alimenté sur le secteur. La nécessité d'alimenter l'électronique peut être perçue comme une contrainte forte si une pile est requise. Ce type de DI peut être raccordée sur une entrée ligne si le niveau de sortie s'y prête. Notons toutefois qu'en raison d'une tension d'alimentation généralement peu élevée (9 V si pile ou un peu plus si alim phantom), le gain n'est jamais très élevé car on pourrait rapidement arriver à l'écrêtage sur des sources audio de niveau élevé (certains capteur guitare ou certains synthés sortent un signal d'amplitude supérieure au volt).
Exemple de réalisation d'une boîte de directe active entièrement électronique (DI 002).

Active avec transformateur ?

Une boîte de directe, même active, peut fort bien posséder un transformateur BF, en entrée et/ou en sortie. La photo qui suit montre une telle DI.

Entrée sur jack 6,35 mm, qui attaque directement un AOP monté en suiveur de tension (aucun gain, 0 dB). La sortie de l'AOP attaque un petit transformateur BF via un condensateur de liaison. L'alimentation de ce petit bout de circuit est assurée par pile ou par alim phantom (commutation automatique par des diodes classiques de style 1N4148).
Exemple de réalisation d'une boîte de directe active avec transfo de sortie (DI 003).

Passive ou active : laquelle choisir ?

Les deux méthodes ont bien entendu chacune leurs avantages et inconvénients. Certaines DI possèdent une commutation pour passer d'un mode actif à un mode entièrement passif : si avec ça on n'a pas le choix... Critère non sans importance ayant conduit à la fabrication de DI active : le coût. Une DI à amplificateurs opérationnels ou à transistors revient moins chère à fabriquer qu'une version avec un bon transformateur (avec un transformateur BF de bas de gamme, on peut encore rivaliser). Voir paragraphe suivant pour détails additionnels, voir page Boîte de direct - Constructeurs pour quelques exemples commerciaux.

Qualité d'une boîte de direct

Il existe différentes qualités de boîtes de direct. Celà se conçoit aisement, puisque quel que soit son type (transfo ou electronique), le choix du ou des composants qui la composent peuvent être de plus ou moins bonne qualité. Ainsi, selon les composants choisis, la régularité de la bande passante, la distorsion, le seuil de saturation et le niveau de bruit ajouté (caractéristiques évoquées non exhaustives bien sûr) peuvent varier dans des proportions importantes. Le mode d'alimentation peut jouer sur la qualité d'une boîte de direct active, quand celle-ci tire son énergie d'une alimentation phantom, le circuit électronique n'étant pas toujours capable de bonnes performance quand l'alim phantom est un peu "faible". Je ne me permettrai pas de juger tel ou tel modèle, mais il me semble évident qu'une DI à 400 euros ne présentera pas les mêmes caractéristiques techniques qu'une DI à 10 euros (ça existe, c'est celle qu'on voit ouverte sur les photos en début d'article). Je me permet par contre d'avancer que dans nombre de situations, la DI à 10 euros peut apporter une amélioration sensible (surtout côté ronflette, parce que ce n'est malheureusement pas toujours le cas pour la qualité sonore), comparé à ce que l'on aurait si aucune DI n'était utilisée. Le choix de la DI se fera en fonction de votre budjet, mais aussi du contexte d'utilisation : studio ou scène, nécessité de dupliquer (splitter) le signal, etc. On pourrait être tenté de dire qu'il faut éviter les boîtes de directe passive trop bon marché, car elles emploient un transformateur de qualité réellement douteuse. Mais comme ce genre d'ustensile peut tout de même rendre certains services, pourquoi ne pas en conserver une dans son attirail... Si vous êtes bricoleur, vous pouvez aussi acheter une DI bas de gamme et ne garder que l'emballage et la connectique, et remplacer ce qui est dedans par quelque chose qui sonne mieux.

Fonctions annexes

Certaines boîtes de direct proposent des fonctions supplémentaires, qui n'ont rien à voir avec leur fonction de base, mais qui peuvent rendre service dans bien des cas :

Sortie Link. Il s'agit d'une sortie asymétrique directement reliée à l'entrée asymétrique, que peut utiliser le musicien pour une amplification locale tout en conservant la liaison symétrique pour la connection à une console de mixage. Cette sortie Link est très souvent présente car il suffit d'ajouter un simple connecteur. Attention cependant aux possibles boucles de masse (et ronflette associée) avec les DI actives non isolées par transfo BF.
Pad d'atténuation en entrée (-10 dB, -20 dB, -30 dB ou -40 dB), permettant d'éviter la saturation lorsque le signal présenté à l'entrée de la DI est d'amplitude trop importante. Il s'agit du type d'option que la boîte doit posséder si vous compter l'utiliser avec un instrument qui délivre un signal de forte amplitude (un synthé ou une guitare active par exemple). Ce n'est pas un gadget !
Interrupteur Ground / Lift, permettant d'isoler ou de connecter la masse électrique de la liaison audio, évitant ainsi les problèmes de bouclage de masse dans certaines configurations de câblage. Il faudra comparer les résultats pour les deux positions de cet interrupteur, afin de déterminer la position qui convient le mieux. Toujours commencer en position Ground (masse raccordée) et passer en position Lift (masse déconnectée) si problème constaté. En général, il est inutile de couper la masse (Lift) quand l'équipement raccordé à l'entrée de la boîte de direct est isolé du reste de l'installation audio (clavier sur pile, guitare). Des problèmes peuvent plus facilement survenir si la source sonore possède déjà un lien avec le reste de l'installation audio (clavier avec alim secteur, reprise sur une sortie puissance d'un ampli), et surtout si les équipements raccordés entre eux sont branchés sur des départs secteur différents (différence de potentiel entre les différentes terres pouvant atteindre une valeur élevée).
Inversion de phase (polarity reverse en anglais). Oui, à la limite intéressant si la console de mixage utilisée en aval ne dispose pas de cette fonction sur ses tranches. Et encore...
Mélange (merge) de plusieurs entrées vers une seule sortie. Pas très souvent indispensable.
Filtre passe-haut (80 Hz à 100 Hz) pour atténuer le 50 Hz du secteur (60 Hz aux US). A noter que ce genre de filtre ne peut totalement effacer un fort ronflement, qui bien souvent est constitué de plusieurs harmoniques du signal perturbant d'origine (pour le 50 Hz, hormoniques 100 Hz, 150 Hz, 200 Hz, etc). On l'utilisera donc plutôt pour les autres perturbations de basse fréquence, comme certains bruits d'origine mécanique.
Filtre destiné à "améliorer" le son des guitares et des basses (en toute franchise, je ne sais pas encore de quel type de filtre il s'agit).
Réglage de gain (sur les DI actives).
Présence d'un tube électronique (lampe 12AX7 par exemple) pour apporter une coloration au son... Je vous laisse juge d'une telle option.
Simulation de baffles, en général assuré par un DSP (processeur numérique de signal).
Une ou plusieurs sorties asymétriques sur jack 6,35 mm, en supplément de la sortie symétrique sur XLR.
Possibilité d'alimentation par pile ou par alim phantom pour les boîtes de direct actives.
Entrée HP, permettant le raccord direct sur une sortie amplifiée d'un amplificateur BF (en parallèle sur une enceinte). Ce type d'entrée peut parfois accépter des puissances de plusieurs kW, un simple pont diviseur constitué de deux résistances est mis en oeuvre.
Pas vraiment une fonction annexe : plusieurs canaux (2, 4 ou 8 par exemple) dans un même boîtier.

En résumé...

On se servira généralement d'une boîte de direct :

Pour transformer une ligne asymétrique en ligne symétrique (pour diminuer la sensisbilité aux parasites, surtout pour des câbles BF longs).
Pour permettre le raccordement de deux équipements dont les impédances ne sont pas compatibles (par exemple une guitare sur une console de mixage qui ne comporte pas d'entrée haute impédance).
Pour éviter une boucle de masse susceptible de provoquer de la ronflette ou des sifflements parasites (buzz, hum).
Pour inverser la phase ou modifier le niveau de sortie d'un instrument, si l'équipement auquel il est raccordé ne possède pas cette possibilité (il faut bien sûr dans ce cas posséder une boîte de direct disposant de ces fonctions).

La boîte de direct doit impérativement être placée au plus proche de l'instrument, de telle sorte que le tronçon de liaison asymétrique soit le plus réduit possible.