Au tournant des années 1960, la radio FM américaine tient une promesse de qualité sonore, mais elle reste monophonique. Le disque, lui, passe à la stéréophonie, et le public commence à vouloir deux canaux. Le casse-tête posé aux ingénieurs n’a rien d’anodin : ajouter un deuxième canal sans doubler la bande passante allouée, et surtout sans transformer en presse-papier les millions de récepteurs mono déjà vendus. La solution adoptée en 1961 a si bien résolu ce problème qu’elle fonctionne encore, à l’identique, dans le tuner de votre voiture.
Un problème de compatibilité avant tout
Plusieurs systèmes concurrents s’affrontent devant la commission fédérale américaine, la FCC. Le procédé imaginé par Murray G. Crosby offre une excellente séparation des canaux, mais il n’est pas compatible avec les postes mono existants, et c’est rédhibitoire. Un autre camp, mené par General Electric et Zenith, propose une approche différente, pensée dès le départ pour qu’un récepteur mono continue d’entendre l’émission comme si de rien n’était. Les deux firmes finissent par fusionner leurs travaux en une proposition commune, baptisée système 4-4A. La FCC tranche par un Report and Order daté du 20 avril 1961, dans le dossier 13506 : ce sera le système GE-Zenith.
L’astuce, somme et différence
L’idée maîtresse ne transmet pas le canal gauche et le canal droit séparément. Elle transmet leur somme et leur différence. Le signal L+R, la somme des deux canaux, occupe le bas du spectre, de 0 à 15 kHz, exactement là où un récepteur mono va le chercher. Pour lui, rien n’a changé : il reçoit la totalité de la musique, en un seul canal. Le signal L−R, la différence entre les deux canaux, est envoyé plus haut, modulé autour d’une sous-porteuse à 38 kHz, dans la plage de 23 à 53 kHz. Un récepteur stéréo récupère cette différence, puis recompose mathématiquement la gauche et la droite : (L+R) plus (L−R) redonne deux fois L, (L+R) moins (L−R) redonne deux fois R. Élégant, et parfaitement compatible.
Le rôle discret du pilote à 19 kHz
Reste une difficulté technique. La sous-porteuse à 38 kHz est transmise à porteuse supprimée, autrement dit sans repère pour le décodeur. Sans cette référence de phase et de fréquence, impossible de démoduler proprement la différence. La parade est l’une des plus jolies du procédé : on glisse dans le spectre un petit signal continu à 19 kHz, exactement la moitié de 38 kHz, verrouillé en phase sur la sous-porteuse. Ce pilote ne déborde que de 8 à 10 % de l’excursion totale du système, calée à 75 kHz. À la réception, le tuner filtre ce 19 kHz, le double pour régénérer un 38 kHz parfaitement synchrone, et s’en sert pour décoder la stéréo. Le pilote sert aussi de témoin : c’est lui qui allume la petite diode « stereo » de votre tuner.
Du 1er juin 1961 à nos voitures
La diffusion stéréo régulière démarre le 1er juin 1961. Selon Radio World, trois stations, dont la WGFM de General Electric et la WEFM de Zenith, allument leur sous-porteuse à 38 kHz à minuit, chacune dans son fuseau. Le système traverse ensuite l’Atlantique : le département recherche de la BBC l’étudie et acte dès 1963 son adoption par de nombreux diffuseurs. Depuis, rien n’a bougé sur le principe. Le même multiplex, avec son pilote à 19 kHz, structure encore toutes les émissions FM analogiques, en Europe comme ailleurs. Mieux, la place libre au-dessus de la sous-porteuse a servi plus tard : à 57 kHz, soit trois fois le pilote, est venu se loger le RDS, qui affiche le nom de la station et le titre en cours sur l’écran de l’autoradio.
Une leçon d’ingénierie qui dure
La beauté du système GE-Zenith tient à sa contrainte de départ. En refusant de sacrifier les auditeurs mono, les ingénieurs se sont imposé une architecture en somme et différence qui s’est révélée remarquablement solide. On retrouve cette logique de compatibilité ascendante partout dans l’audio de diffusion, jusque dans la façon dont le studio de radio en self-op structure son flux vers l’antenne, ou dont une webradio encode aujourd’hui son signal. Les cibles de niveau ont changé, la mesure de loudness a imposé ses règles, mais le squelette du multiplex FM, lui, date de 1961.
Mon avis
Peu d’inventions audio vieillissent aussi bien. Transmettre une somme et une différence plutôt que deux canaux séparés, c’est le genre d’idée simple qui résout trois problèmes d’un coup : la bande passante, la compatibilité et le décodage. Soixante-cinq ans plus tard, le petit pilote à 19 kHz s’allume toujours dans nos tuners, et la place laissée libre à l’époque continue de servir. Quand une norme tient ce cap sans retouche, c’est qu’elle a été pensée juste.
