vendredi, 31 août 2007 00:00

Les Microphones

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microsIl existe de nombreux types de microphones, destinés aux professionnels, et aux amateurs...

Ils peuvent avoir différentes directivités (et donc être plus ou moins sensibles aux "larsens", selon la configuration du ou des retours de scène), différents types de capsules (dynamique, statique, à ruban...) et une sensibilité plus ou moins importante (rapport signal acoustique d'entrée / tension électrique de sortie).

Les Directivités

micros1* OMNIDIRECTIONNEL
Sensible aux sons venant de toutes les directions, et non-sensible à l'effet de proximité (effet de proximité : augmentation des graves en proximité du capteur).
Idéal pour prise d'ambiances, groupe d'instruments, formations vocales. On peut le considérer comme le plus parfait en terme de réponse et de sonorité, mais attention en sonorisation, effet larsen terrible s'il n'est pas utilisé en proximité ! Ce micro se destine plus à l'enregistrement ou à la sonorisation d'instruments à forte pression en proximité.

* BIDIRECTIONNEL
Capte les vibrations des deux côtés de sa capsule, donc dans deux directions. On peut l'utiliser pour capter deux sources sonores.
Pour prises de son de proximité de la voix et d'instruments, lorsqu'ils sont deux et face à face... pour la caisse claire et le charleston d'une batterie par exemple. Également utilisé combiné avec un micro omnidirectionnel ou cardioïde en prise de son en stéréo par le procédé M-S (Middle-Side), permettant une prise de son stéréo à directivité (largeur stéréo) variable, permettant de moduler la stéréo après enregistrement, avec une bonne compatibilité vers la réduction mono.

* CARDIOÏDE
Capte les signaux venant principalement de l'avant, et donc supprime les sons arrières causant l'effet larsen en sonorisation (ou le retour de scène n'est jamais bien loin ! voir carrément l'enceinte de diffusion, en café concert. On placera le retour de scène derrière le micro, à 180°, là ou la réjection est la meilleure). Ce type de micro est largement utilisé pour la prise de chant, ou d'instruments, ou encore de petites formations instrumentales et vocales de 2 ou 3 éléments maximum. Il peut également se configurer en couple stéréo, pour une prise de son type ortf, xy, ou a-b.

* HYPER CARDIOÏDE
Directivité très serrée (plus qu'un cardioïde) qui permet de capter les signaux venant uniquement de l'avant, et donc de cibler un instrument parmi d'autres pour le sonoriser, ou l'enregistrer.
Permet d'isoler avec précision un élément, en complément de micros omnidirectionnels.
Utilisé au cinéma et en vidéo pour les prises en extérieur. Utile pour reprendre un choriste, un instrument perdu dans un orchestre... le reportage animalier...
Capte plus les sons venant dans l'axe arrière que sur les côtés, comparé à un cardioïde. C'est pourquoi on place généralement (en sono) deux retours de scène, de chaque côté, plutôt qu'un seul dans l'axe arrière.

* SUPER CARDIOÏDE
Il capte les signaux venant de l'avant, sur une surface plus large qu'un cardioïde, avec une meilleure réjection des sons venant de l'arrière de la capsule.

* INFRA CARDIOÏDE
Se situe entre l'omnidirectionnel et la cardioïde. Courbe de réponse plus linéaire, champ utile plus étendu, plus homogène en dehors de l'axe comparé à un cardioïde.
Idéale pour une réjection arrière avec un son plus neutre qu'un cardioïde.
Directivité la plus récente. Son assez chaud, dénué d'agressivité.

* CANON
Le micro canon a une directivité très étroite, permettant d'aller chercher un son éloigné sans capter ceux qui l'entourent. Ce type de micro utilise un tube à interférence, ressemblant à un petit canon ! La forme du tube est étudiée pour que seul les sons venant d'en face soit perçu, et que les sons venant d'ailleurs s'annulent arrivé sur le capteur, de ce fait, les interférences en résultant en font un micro de qualité moyenne avec de nombreux problèmes de phase, et son usage se limite à ce qu'il sait faire : capter un son très éloigné, lorsqu'on ne peut se rapprocher, pour du reportage animalier par exemple. Pour une directivité encore plus prononcée, on peut utiliser une parabole, et pour moins de problèmes de phase, on peut utiliser un "demi-canon". Il arrive d'utiliser, en sonorisation, des micros demi-canon mais, généralement, on n'utilise pas de micro canon.

Les principes électriques de conversion d'énergie acoustique

Il existe trois types de transducteurs pour la transformation de l'énergie sonore en énergie électrique, non utilisés en studio ou live :

* Commande de résistance : micro à charbon, dans les vieux téléphones
Inventé pour le téléphone à ses débuts, le micro à charbon utilise le changement de résistivité du charbon (par grenailles, ou barrettes...) lorsque celui-ci est mis en vibration. Ce type de micro suffisait pour la téléphonie, même si la réponse en fréquence est peu régulière et ne monte pas très haut en fréquence. Maintenant que nos téléphones utilisent des pastilles à électret, ce type de micro est voué à disparaître... Son avantage était un montage relativement simple, sans électronique, puisqu'il suffit de le placer en série avec une pile et un haut-parleur pour retransmettre les vibrations audio.

* Piezzo électrique : micro à cristal, micro céramique
On ne fera pas 30 lignes sur le micro piezzo, mais sachez juste que ça a existé... et que ça ne se fait plus.
La piezzo-électricité repose sur un phénomène physique : la pression de cristaux piezzo-électriques crée une haute tension électrique, mais de très très faible intensité. On a donc utilisé ce principe pour fabriquer des microphones. On trouve encore des capteurs pour guitare acoustique utilisant ce principe, où l'on plaque une pastille piezzo-électrique sur la caisse pour en capter les vibrations du son (la qualité est moyenne, surtout pour les aigus) Ce même principe est utilisé pour les tweeters économiques.
La très haute impédance de sortie impose des câbles courts, une adaptation d'impédance, et un préamplificateur.

* Électromagnétique : micro magnétique (prothèse malentendants)
Ce n'est pas véritablement un micro, mais un capteur magnétique qui permet aux malentendants d'entendre l'audio diffusé dans un lieu grâce à une boucle magnétique généralement situé au sol, dans des lieux publiques comme les musées, ou les églises, mais également les téléphones spéciaux pour malentendants équipés d'un bobinage électromagnétique transmettant le signal de l'écouteur.

Deux grandes familles de micros pour la prise de son professionnelle et amateur : Électromagnétique et Electrostatique. Dans ces deux familles on peut distinguer les micros :

* Dynamique : micro dynamique (à bobine mobile)
Avantages : robuste, peut attaquer de fortes pressions, idéale sur scène ou les micros sont malmenés.
Inconvénient : courbe de réponse moins régulière et chutant dans les hautes fréquences (au delà de 15000Hz). Cependant le néodyme (type d'aimant) permet d'autres espoirs : la bobine plus légère peu capter des fréquences plus hautes. Le poids de la bobine mobile freine les mouvements rapides et ne permet pas une retransmission optimale des attaques rapides et des sons aigus.

* Dynamique, à ruban : micro dynamique à ruban (ruban mobile placé dans un champ magnétique)
Avantages : Ce type de micro possède une membrane (un diaphragme, fine bande de métal) très légère, ce qui permet une réponse fidèle des transitoires et une réponse très étendue dans le spectre. Généralement colorés, ces micros sont prisés pour leur sonorité agréable et chaleureuse.
Inconvénients : Particulièrement fragile, ce type de capteur ne supporte pas les chocs, ni les pressions trop fortes, notamment dans les fréquences graves en proximité. Attention donc à ne pas l'utiliser pour du chant en proximité sans un filtre anti-pop efficace. De même, ce micro génère une tension de sortie particulièrement faible avec une impédance très basse (de l'ordre de quelques ohms tout au plus). Il nécessite donc un transformateur d'impédance et un préamplificateur de qualité à très faible bruit.

* Electrostatique à condensateur
Les micros statiques on fait leurs apparition après les dynamiques, et sont basés sur un principe de condensateur variable : les vibrations changent la capacité du condensateur, ce qui se traduit par la production d'une tension alternative (image de la vibration). Ils ont une membrane très fine, et donc légère, et captent mieux les fréquences élevées (aigus). Ils ont besoin d’une alimentation "phantom" (P48) qui est souvent fournie par la console via le câble de micro, ou par une pile, afin de polariser la capsule à condensateur, et pour alimenter le préamplificateur qu'ils intègrent dans le corps du micro, afin de palier au faible niveau de sortie et transformer cette variation de capacité en tension audio. C'est pourquoi, finalement ces micros ont un haut niveau de sortie.
Avantages : courbe de réponse très régulière, gain élevé, très sensible.
Inconvénients : fragile, sensible aux chocs, à la manipulation, au vent, à l'humidité, aux fortes différences de température, et à la poussière. Alimentation obligatoire (alim. phantom 48 volts ou pile interne).

* Les micros à électret
Ils font partie de la famille des statiques, et ont fait leur ascension vers l'industrie dans les années 70/80.
Le principe de ces micros est sensiblement le même que celui des statiques, à la différence près que la capsule à condensateur variable est chargée par une haute tension à la fabrication, on parle de polarisation permanente. Ils ont eux aussi besoin d'une alimentation qui se limite généralement à une petite pile "bâton" de 1,5 volt, qui sert à alimenter le préampli interne, qui se limite généralement à un seul transistor.
Leur qualité, petite taille et faible coût de production, les ont poussés à intégrer nos enregistreurs K7, téléphones fixes, puis mobiles ! Sachez que ces "pastilles" électret peuvent s'acheter entre 1€ et 10 € dans le commerce, et que ce sont malheureusement presque les mêmes que l'on retrouve dans un magnéto pourri et dans un micro stéréo à 50€... Si vous bricolez, vous pouvez donc fabriquer vos propres micros stéréo pour seulement quelques euros. Des schémas d'alimentation se trouvent facilement sur internet, et se limitent généralement à une pile, une résistance, et un condensateur.
Avantages : Rapport qualité / prix, petite taille, besoins de peu de composants externes, très faible coût.
Inconvénients : Durée de vie très limitée, 10 années tout au plus avant que la charge statique diminue, faisant baisser le rendement, et augmenter le niveau de bruit. La dynamique est généralement très limitée (autour de 60 / 70dB). Ces micros sont sensibles, mais saturent facilement à haut niveau.

* Les micros Back-Electret
Ce type de micros ce situe entre le micro à condensateur et le micro à électret. La capsule est, comme pour le micro à électret, polarisée en usine, mais cette couche électret est déposée à l'arrière du capteur et non sur la membrane. Les capsules back-électret perdent moins rapidement leur charge, lors des chocs et au fil du temps.

Les différents types de capteurs / capsules

micros2Capteur de pression
De type omnidirectionnel, la membrane est mise en œuvre par la pression acoustique. Il y a un orifice de décompression qui sert à équilibrer la pression atmosphérique moyenne, afin d'éviter de transformer le microphone en altimètre, et éviter également que la membrane ne se dilate selon le temps !

Gradient de pression
La membrane est mise en mouvement par la différence de pression entre les faces avant et arrière du capteur. C'est cette différence de pression qui fait sa directivité.
On dit aussi capteur à "pression différentielle". C'est le cas des microphones bidirectionnels et directionnels.
Remarque : le micro directionnel (cardioïde) est une combinaison d'une capsule à gradient de pression et d'une capsule à pression.
Deux possibilités pour faire qu'un micro soit directionnel :
* Il y a deux capteurs reliés électriquement (un omnidirectionnel et un bidirectionnel).
* Il y a un capteur conçu mécaniquement pour être un intermédiaire entre un capteur à pression et un à gradient de pression; Donc, avec un coté où un orifice qui permet l'équilibre de la pression moyenne.

D'autres micros...

* Le micro à zone de pression : Appelé MZP, PZM (micro Crown Amcron), ou encore BLM. Ces "micros plaque" sont utiles afin de réaliser une captation d'ambiance / d'instrument / de parole en discrétion, à poser au sol, sur une table, ou dans un décor. Utilisé en sonorisation, il est assez difficile à utiliser en théâtre / opéra, posé en bord de scène, afin de reprendre les comédiens ou des instruments acoustiques. Leur directivité en demi-sphère les rendent assez capricieux en sonorisation (c'est un omnidirectionnel qui capte au dessus et autour de lui), il faudra souvent jouer avec le placement et l'equalisation afin de ne pas avoir de larsen. Il doit être posé sur une surface plane d'au moins 30 à 50 cm de côté, on peut donc éventuellement le placer sur une planche, et l'on inclinera, suspendra, à loisir, même si dans cet usage on perd l'utilité du PZM. On l'utilise également depuis les années 80 à l'intérieur des grosse caisse de batterie afin de donner ce son sourd et sec, chargé d'attaque aigu, que l'on ne peut obtenir sans equalisation qu'avec un PZM.
Le PZM voie sa pression acoustique doublée, car il est face à une surface réfléchissante, et n'a pas de résonances due à une réflexion du sol, puisqu'il est en contact avec le sol.
Exemple : Shure, avec les SM90 et SM91, respectivement hémisphérique et hyper cardioïde.

* Les micros multi directifs : Ils intègrent plusieurs capsules à pression et à gradient de pression, afin de créer des géométries variables entre omnidirectionnel, bidirectionnel, cardioïde, et autres.
Exemple : le U87 de Neumann, et le MKH 80 de Sennheiser.

* Le C.DUCER : capteur à condensateur, dont la membrane est un ruban de 7, 20 ou 70 cm de long (selon la source sonore...) qui se colle au ruban adhésif double face sur la surface à enregistrer.
Ce type de prise de son mérite une longue réflexion, afin de trouver l'emplacement le plus judicieux pour capter l'instrument (sous la hanche, derrière un piano droit, ...).

Les micros stéréo

Ils existent depuis longtemps, mais avec l'arrivée des MD chez le particulier, les ventes montent.
N'achetez pas n'importe quoi! Les micros stéréo à moins de 50 € intègrent généralement les même capteurs, à savoir des capsules à électret de qualité moyenne. Il n'y a donc souvent pas grande différence entre un micro à 20 € et un micro à 50€... Et encore une fois on peut en réaliser soi-même à moindre coût.
Si vous vous lancez dans l'achat, testez différents micros dans les magasins, n'hésitez pas à embêter les commerciaux pour qu'ils vous déballe le micro plutôt que de vous en parler comme d'une poêle à frire, car lui ne regardera que son prix, sa marge, et ne l'aura sans doute jamais écouté...
Deux types de prise stéréo dans ces petits micros : X-Y et M-S
La plupart ont un montage X-Y, c'est à dire que les deux capsules sont très proches, et orientés chacune dans un sens à plus de 90°. D'autres, de meilleur qualité (en général) utilisent le procédé M-S et intègrent le décodeur approprié, permettant plusieurs ouvertures stéréo.

Un autre exemple, original et saisissant : le procédé binaural

On insert des micros dans les oreilles, et on enregistre ce que l'on entend !
Très réaliste, ce procédé impose une écoute au casque pour un réalisme saisissant.
Il existe aussi des têtes artificielles, ou des micros sont logés à l'intérieur, ce qui permet d'enregistrer une ambiance en prenant aussi en compte les conditions de l'écoute humaine (décalage de phase et de niveau entre les oreilles), sans avoir recours à une vrai tête humaine, qui elle est plus bruyante (pas le droit de se gratter, respirer trop fort, et encore moins de tousser avec un micro stéthoscopique !).

L'avenir est déjà là ... Le micro NUMERIQUE !

Pourquoi un micro numérique ? Et qu'est ce que c'est ?
Un microphone numérique, c'est un micro qui intègre son propre pré-ampli, et son convertisseur analogique/numérique, et se connecte à un câble XLR afin d'attaquer un enregistreur ou une console numérique compatible AES/EBU. Il en existe même des modèles, comme le Milab 1001 qui permettent de régler la directivité à distance, grâce à un boîtier également pilotable par ordinateur, afin d'utiliser des directivités libres.
Le signal d'origine est bien entendu analogique, on n'a pas inventé de capsule qui transformerait directement le mouvement vibratoire sonore en signal numérique, mais la révolution, c'est que les pertes dans les câbles audio sont désormais inexistantes, on peut désormais enregistrer une symphonie dans une église, et mettre le car régie à 100 mètres, dans un parking, sans risque de BUZZ, de parasites et sans avoir de pertes, et il n'y a pour ainsi dire, plus de souffle !
Il est à noter que le micro à besoin d'être alimenté, à la fois pour les convertisseurs et l'amplification du signal micro, sans oublier la tension nécessaire pour un capteur statique. Ces micros ont besoin d'un boîtier externe pour êtres commandé, et n'utilisent généralement pas les fiches XLR 3 broches ni les câbles standards.

Quelques liens vers les grandes marques de fabricants de microphones
Fabricant
Site web
Audiotechnica
Neumann
R0de
Schoeps
DPA Microphones
Beyerdynamic
Sennheiser
AKG
Shure
Sony
sE Electronics
Electrovoice

Par Alexis.


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