Big Muff Pi

Fuzz · Circuit · Bronze

Quatre étages à transistor, dont deux qui écrêtent, autour d’un correcteur de tonalité qui creuse les médiums. La carte de New York, telle qu’elle est dans la Tone Wicker : un interrupteur retire la tonalité, un autre retire les petits condensateurs de contre-réaction, pour un grain plus brillant et plus bruyant.

Un mur. Plaque un power chord et il remplit la pièce depuis le sol, épais et lisse, le milieu creusé pour que les basses poussent et que le haut grésille. Tiens une note et elle chante, et chante encore longtemps après qu’une note claire se serait éteinte : c’est pour ça que la boîte dit « sustainer ». Monte le Sustain et le son devient plus dense et plus compressé ; tourne le Tone et tu passes d’un grondement sombre et laineux à un bourdonnement qui tranche. Deux interrupteurs l’ouvrent encore : l’un retire la tonalité pour un son plus plein et plus fort, l’autre laisse passer plus de souffle et de mordant.

Son histoire

Electro-Harmonix est fondée à New York par Mike Matthews en 1968. Début 1969, elle sort la Muff Fuzz, une boîte à deux transistors ; avant la fin de l’année arrive la Big Muff Pi, quatre transistors, conçue avec Bob Myer et vendue comme « distortion/sustainer ». Matthews la vend d’abord à Manny’s Music, à New York, et Jimi Hendrix est parmi les premiers à en acheter une.

Elle a changé de forme bien des fois. La première, la « Triangle » (1969), dispose ses trois boutons en triangle sur une grande boîte grise. La « Ram’s Head » du début et du milieu des années 1970 est celle que préférait David Gilmour. À la fin des années 1970, une version à amplis op remplace les quatre transistors ; Billy Corgan s’en sert sur Siamese Dream des Smashing Pumpkins (1993). Après la faillite d’Electro-Harmonix en 1984, la Big Muff est fabriquée en Russie à partir du début des années 1990 par Sovtek, dans ses boîtiers « Civil War », « Green Russian » et « Black Russian », ceux que préféraient Lee Ranaldo et Thurston Moore de Sonic Youth. En 2000, Electro-Harmonix la refabrique aux États-Unis avec la réédition NYC, et en 2008 sort la Big Muff Pi with Tone Wicker, la même pédale avec deux interrupteurs en plus.

Carlos Santana, Jack White et J Mascis l’ont jouée ; au milieu des années 1990, les Smashing Pumpkins, Dinosaur Jr., NOFX et Bush aussi. Mudhoney a baptisé son EP de 1988 Superfuzz Bigmuff d’après elle.

La variante que tu joues

C’est la carte de New York de la Big Muff Pi with Tone Wicker, telle que mirosol l’a relevée sur un exemplaire fabriqué à New York en 2013 et publiée sur freestompboxes.org. C’est un relevé fait par quelqu’un d’autre, pas un document d’Electro-Harmonix, et il peut contenir des erreurs : ses valeurs ont été vérifiées sur huit captures d’une Big Muff NYC faites par philvr sur TONE3000, à 1 à 3 dB près. Une seule chose a été changée d’après ces captures : les deux extrémités du potentiomètre de Tone étaient inversées (le son à Tone 0,3 n’était celui de la capture qu’avec le bouton à 0,7, et trois autres captures disaient la même chose), elles ont donc été permutées.

Quatre étages à transistor BC550C : un étage d’entrée, deux qui écrêtent chacun à travers une paire de diodes 1N4148, et un étage de récupération après le correcteur de tonalité, qui est deux filtres, un passe-bas et un passe-haut, mélangés par le bouton Tone. Trois boutons, Volume, Tone et Sustain, et les deux interrupteurs de la Tone Wicker :

• Tone bypass retire le correcteur de tonalité du circuit : toute la bande passe, et c’est plus fort, puisque rien ne compense le niveau que la tonalité retirait (les Big Muff à amplis op de la fin des années 1970 et du début des années 1980 avaient déjà ce sélecteur ; les anciens bypass de tonalité avaient une résistance pour rattraper le niveau, celui-ci n’en a pas) ;
• Wicker retire de petits condensateurs qui calment le souffle dans les trois premiers étages : plus brillant, plus de mordant, plus de bruit. Le schéma relevé ne dit pas lesquels son interrupteur CMOS (un 4066) retire ; ici ce sont les trois plus gros (430 pF, 470 pF, 470 pF), puisque le texte de l’auteur du relevé parle des petits condensateurs anti-souffle. C’est une hypothèse que rien n’a encore mesurée.

Les deux interrupteurs coupés, c’est la Big Muff Pi d’origine.

La pédale existe en deux versions, à choisir dans son menu sur le board :

• Generic, celle que la bibliothèque donne d’abord : les transistors et les diodes sont des modèles SPICE génériques, réduits à quelques chiffres (un gain de 590 pour les transistors) ;
• Nexperia : le même circuit, avec les transistors et les diodes d’écrêtage tels que leur fabricant les modélise, le BC850C (le BC550C dans un boîtier plus petit, la même puce et la même classe de gain) et le 1N4148 des fichiers SPICE de Nexperia, sans modification. Ils en savent bien plus sur la façon dont une vraie pièce se comporte à fort et à faible courant, et coûtent en échange environ huit fois plus de calcul. Prends-la si ta machine a de la marge.

Ce qui n’est pas la pédale :

• les interrupteurs : le langage des netlists n’a pas d’interrupteur, alors chacun est un groupe de potentiomètres bougés ensemble, à 0 ou 1 seulement. Face au même circuit câblé à la main, ils restent à 0,6 dB près, dont environ 0,3 dB de perte plate. La résistance propre du 4066 n’est pas modélisée ;
• l’alimentation, une pile de 9 V idéale, suivie de la diode de protection et du filtre de la pédale ;
• le footswitch, laissé de côté.

Pour commencer

• Tone à midi, Sustain à midi, les deux interrupteurs coupés : la Big Muff telle qu’elle a toujours été, et le réglage le plus mesuré.
• Sustain à 3 heures ou plus : plus dense, plus de sustain, plus compressé.
• Tone bypass enclenché : le creux du milieu disparaît et le niveau saute ; baisse le Volume pour compenser.

Le circuit

Une ligne par composant : son nom, les nœuds où il est branché, sa valeur (39k vaut 39 kΩ, 1u vaut 1 µF, 470p vaut 470 pF). Une ligne P est un potentiomètre (ses deux extrémités puis le curseur entre les deux). Les lignes Q sont les transistors (collecteur, base, émetteur), les lignes D les diodes, tous décrits à la fin. Les lignes PW sont l’interrupteur Wicker et les lignes PB le Tone bypass, chacun un groupe de résistances liées par gang=.

C’est la version Generic. La version Nexperia est la même ligne pour ligne, sauf que Q1 à Q4 deviennent XQ1 à XQ4 (un sous-circuit BC850C : deux transistors, une résistance et une diode), D1 à D4 deviennent XD1 à XD4 (un sous-circuit 1N4148 avec sa résistance de fuite), et les deux lignes .model génériques laissent la place aux fichiers de Nexperia. D5, la diode de protection de l’alimentation, garde son modèle générique.

Big Muff Pi
* EHX Big Muff Pi with Tone Wicker, NYC board (EC-D47), wicker off and tone on by default.
* Transcribed from the schematic traced by mirosol (freestompboxes.org, "EH BMP w/ Tone
* Wicker V.0.2", unit serial 20131003...). The tracing may contain errors: the values
* were checked against the eight NYC captures of philvr (TONE3000) within 1 to 3 dB;
* see .claude/skills/pedal-creator/SKILL.md, worked example 2.
* Sustain and Tone `pos` are the knob position, as the captures name them.
*
* The two switches are variable resistors on one gang each: a potentiometer has its
* wiper held to 0.1 % of its track at best, so a switch is a 1:1000 resistor, and what
* must be off is also shunted to ground. Position 0 or 1 only; against a netlist wired
* by hand they stay within 0.6 dB (about 0.3 dB of it a flat loss).
*   ToneBypass 0 = tone stack in circuit, 1 = out of it (the bypass has no resistor).
*   Wicker     0 = the three feedback caps of the first three stages, 1 = they are out.
* Which capacitors the 4066 takes out is NOT in the traced drawing: the three largest
* (430 pF, 470 pF, 470 pF), as the author's text says the small hiss-taming ones, is
* a hypothesis nothing measured yet. The 4066's own on resistance is not modelled.
V1 in 0 DC 0
* supply: 9 V, reverse-protection diode D5, R25 and C14 filter
VB vbat 0 DC 9
D5 vbat vd d_1n4002
R25 vd vcc 120
C14 vcc 0 220u
* stage 1
R24 in 0 2.2e6
R2 in a 39k
C1 a b1 1u
R14 b1 0 100k
Q1 c1 b1 e1 q_bc550c
R22 e1 0 120
R13 vcc c1 10k
R9 c1 b1 470k
C10 x1 b1 430p
C19 c1 b1 27p
C21 c1 b1 10p
* sustain
C4 c1 s1 0.47u
PSustain s1 w s2 100k taper=log pos=0.5
R1 s2 0 560
* stage 2 (clipping)
C5 w d2 1u
R19 d2 b2 10k
R20 b2 0 100k
Q2 c2 b2 e2 q_bc550c
R16 e2 0 120
R18 vcc c2 10k
R17 c2 b2 470k
C12 x2 b2 470p
D1 b2 m2 d_1n4148
D2 m2 b2 d_1n4148
C6 m2 c2 1u
* stage 3 (clipping)
C13 c2 g3 1u
R12 g3 b3 10k
R21 b3 0 100k
Q3 c3 b3 e3 q_bc550c
R10 e3 0 120
R11 vcc c3 10k
R15 c3 b3 470k
C11 x3 b3 470p
D3 b3 m3 d_1n4148
D4 m3 b3 d_1n4148
C7 m3 c3 2.2u
* tone
C8 c3 t 2.2u
C9 ti p1 3.3n
R5 p1 0 27k
R8 ti p2 27k
C15 p2 0 10n
PTone p1 tw p2 100k taper=lin pos=0.5
* recovery stage and volume
C3 x b4 0.47u
R3 b4 0 100k
Q4 c4 b4 e4 q_bc550c
R4 e4 0 2.2k
R6 vcc c4 10k
R7 c4 b4 470k
C2 c4 vt 1u
PVolume vt out 0 500k taper=log pos=0.5
* switches (kept last: the controls are numbered in netlist order)
PWs1 c1 c1 x1 3e6 gang=Wicker pos=0
PWh1 x1 wsh wsh 3e6 gang=Wicker pos=0
PWs2 c2 c2 x2 3e6 gang=Wicker pos=0
PWh2 x2 wsh wsh 3e6 gang=Wicker pos=0
PWs3 c3 c3 x3 3e6 gang=Wicker pos=0
PWh3 x3 wsh wsh 3e6 gang=Wicker pos=0
Cwsh wsh 0 10u
PBi t t ti 3e5 gang=ToneBypass pos=0
PBo tw tw x 1e5 gang=ToneBypass pos=0
PBp1 t mb mb 1e6 gang=ToneBypass pos=0
PBp2 mb x x 1e6 gang=ToneBypass pos=0
PBs mb mb 0 1e6 gang=ToneBypass pos=0
.model d_1n4148 D(IS=2.52e-9 N=1.752e0)
.model d_1n4002 D(IS=14.11e-9 N=1.984e0)
.model q_bc550c NPN(IS=1e-14 BF=5.9e2 BR=1e0)
.input V1
.output out

Mesurée face à

Quatorze captures de deux Big Muff new-yorkaises sur TONE3000, toutes avec le Tone à midi et les deux interrupteurs coupés : onze d’une Big Muff Pi NYC (« EHX Big Muff Pi NYC », le Sustain de son minimum à son maximum), et trois d’une Big Muff fabriquée à New York dans les années 1990, faites par daniel8381 (« BIG MUFF Made in USA »). Aucune n’est une Tone Wicker : les deux interrupteurs coupés, c’est leur circuit. Ces captures ne sont pas à nous : on les nomme, on ne les partage pas. Un bouton « à 7 heures » vaut 0, « à 5 heures » vaut 1, chaque heure 0,1.

Les captures de daniel8381 ne donnent pas le Volume (« V3 » est la version de la pédale) : il est mis à 0,5. La dernière d’entre elles et la onzième capture NYC sont le même réglage, donc les quatorze captures font treize réglages.

Aucun des deux packs ne dit le niveau qui est entré. Une tension par pack a été ajustée une fois, sur la capture au Sustain à midi, puis gardée pour toutes les autres : une pleine échelle de 1,7 V pour le pack NYC et de 0,7 V pour celui de daniel8381.

Sa note

Bronze, score 63,3. Le calcul est juste (il suit ngspice à −44,6 dB à 48 kHz et −65,2 dB à 192 kHz), ses cinq commandes se comportent bien, et sur une prise de guitare :

Aucun des treize réglages n’est proche, et c’est ce qui la retient au bronze. Un réglage proche demande à la fois un écart de −10 dB ou mieux et une note PEAQ de −2 ou mieux. Huit passent le critère PEAQ (de −0,981 à −1,951, Sustain de 0,1 à 0,7), mais leur écart est entre −2,57 et −6,57 dB. Le seul au-delà de −10 dB, celui de daniel8381 à Sustain 0,1, est loin selon PEAQ (−3,761).

Quand la note a été enregistrée la première fois (score 61, avant que les potentiomètres logarithmiques soient corrigés pour suivre la loi d’une fiche technique, ce qui l’a portée à 63,3), la mesure a trouvé où elle diffère. La compression est juste : à 0,2 à 0,4 dB près aux neuf réglages NYC loin des extrémités du Sustain. Les aigus non : les pédales en ont 3 à 4 dB de plus que le circuit au-dessus d’environ 4 kHz, et dès 1 kHz au Sustain minimum. Écartés : les condensateurs du Wicker (les retirer dépasse de 15 à 35 dB) et la simulation elle-même (48 et 192 kHz s’accordent à −21 dB près sur la prise de guitare). Près des extrémités du Sustain, les deux packs ne sont pas d’accord entre eux, donc la lecture d’un bouton logarithmique y est incertaine. Sur les captures de philvr, Tone à fond et Sustain bas, c’était l’inverse : au-dessus de 5 kHz la capture était 5 à 7 dB sous le circuit. Ni l’un ni l’autre n’est encore expliqué, et rien dans le circuit n’a été changé pour le cacher.

La version Nexperia n’a pas de note à elle : elle n’a pas encore été mesurée.

Sources : Big Muff (Wikipédia), Electro-Harmonix, Big Muff Pi with Tone Wicker, mirosol, EHX Big Muff Pi with Tone Wicker, TONE3000, EHX Big Muff Pi NYC, TONE3000, BIG MUFF Made in USA par daniel8381, TONE3000, EHX NYC Big Muff Pi 2000s - Expanded par philvr.