Les microphones
Transducteur Tout appareil capable de convertir une forme d énergie en une autre. Ex: Un microphone convertit l énergie acoustique en énergie mécanique et ensuite en énergie électrique.
Deux grandes catégories (classification électrique) Les microphones dynamiques (principe électromagnétique ou électrodynamique) Microphone à bobine mobile Microphone à ruban Les microphones condensateurs (principe électrostatique) Condensateur pro Condensateur «Electret» Condensateur «Back-Electret» PZM («Pressure Zone Microphone»)
En savoir plus Classification électrique La tension électrique de sortie produite par les vibrations de la membrane peut-être obtenue par différent procédés: - cristal ou céramique (piézoélectrique) - résistance de contact (charbon) - effets thermiques et ioniques - électromagnétique/électrodynamique (bobine mobile ou ruban) - électrostatique (condensateur ou électret)
En savoir plus Le micro à charbon Inventé en 1878 par David Edward Hughes. Très utilisé en téléphonie a cause de sa réponse en fréquence (200Hz - 3000Hz). Les premiers micro de radio étaient à charbon.
En savoir plus Les capteurs Ces microphones réagissent directement aux vibrations de la surface d une partie de l instrument. Ce sont plus souvent des microphones dynamiques ou piézo-électriques. Ces derniers sont composés d une substance cristalline développant une tension électrique sous l influence d une pression. La membrane n est donc pas mise en mouvement par l air mais par le contact d une pièce vibrante: la table d harmonie d un piano, d une guitare, la peau d une percussion. Le capteur doit être collé ou fixé par un collant double face. On peut utiliser ce genre de micro dans les situations où l effet Larsen («feedback) d une sonorisation est a craindre ou en présence d autres sources sonores très bruyantes. Une égalisation du signal est pratiquement indispensable si l on veut obtenir un son proche de celui de l instrument.
Microphone à bobine mobile Une bobine de fil est attachée à l arrière du diaphragme à l intérieur d un champ magnétique. Quand le diaphragme vibre, la bobine coupe les lignes de force du champ magnétique, ce qui induit un voltage dans la bobine.
Microphone à bobine mobile Avantages + Microphone solide (très utilisé en live) + Capacité de résister aux sons de très fort volume avant la distorsion + Peu dispendieux ($150-$800) Désavantages - Réponse aux transitoires limitées - Réponse en fréquence limitée autour de 15 KHz. - Pas très sensible («sensitivity»)
Microphone à bobine mobile Utilisation fréquente: «Close miking» : proche et fort En «live» : microphone solide Ajoute de la chaleur et adoucit l impact d un son avec beaucoup d attaque (percussions, cuivres)
Exemples Shure SM-7 / 57 / 58, Beta 57 / 58 Sennheiser MD-421 / 441 Electro-Voice RE-20 AKG D-112
Sennheiser MD-421 MD-441
Shure SM-58 Shure SM-57 Shure SM-7b
E-V RE20
AKG D112
Réponse en fréquence
Réponse en fréquence La courbe de réponse est la sensibilité du microphone de 20 à 20 000Hz, pour une source en axe avec la capsule. La courbe idéale est théoriquement une droite horizontale.
Réponse en fréquence En savoir plus La courbe dépend de paramètres: - acoustiques (pression, gradient de pression) - mécaniques (résonance de la membrane) - électriques (électrostatique, dynamique) du microphone
Microphone à ruban Un ruban métallique (aluminium par exemple) est suspendu à l intérieur d un champ magnétique et un faible voltage est induit lorsque le ruban vibre de l arrière vers l avant. La tres faible impédance du ruban rend obligatoire un transformateur d adaptation placé dans le boîtier. Schéma du principe du microphone à ruban. B = ruban.- N et S = pôles de l'entrefer magnétique.
Microphone à ruban Avantages: + Bonne réponse aux transitoires + Réponse en fréquence jusqu à 18 khz Désavantages: - Très fragile - Dispendieux ($500-$1200)
Microphone à ruban Utilisation fréquente: À l origine, utilisé en studio seulement, mais leur récente conception permet tout de même de les utiliser en «live» aujourd hui. Le microphone à ruban a un timbre chaleureux, soyeux, qui est souvent approprié pour donner un timbre plus doux aux instruments comme les cuivres, les vents et les guitares.
Exemples: Beyer M-130 / 160 / 260 / 500 Royer R-121 / 122 RCA 44BX AEA R44C / R88
Beyer M160 et M130 M160 M130
Royer R-121 Royer SF-12
RCA 44BX AEA R44C AEA R88
Microphone à condensateur pro
Microphone à condensateur pro Le diaphragme est fait de polyester très mince recouvert d or ou d argent. Avec la plaquette arrière, il doit être polarisé avec un haut voltage pour fonctionner. Un courant se crée entre le diaphragme et la plaquette sous forme dʼélectricité statique. Comme le voltage dérivé est très faible, un préamplificateur (transistors ou tube) interne ou externe est utilisé. On utilise l alimentation fantôme (souvent 48V DC) pour la polarisation des plaques et pour alimenter le préamplificateur.
En savoir plus La membrane métallique (ou métallisée) ainsi que la contre plaque métallique («back plate») constitue les deux électrodes d un condensateur. Les mouvements alternatifs de la membrane entraînent une variation de la distance entre les deux électrodes, donc une variation de capacité. Sa résistance est très élevée (de 1 a plusieurs GΩ). Un préamplificateur d adaptation au gain, généralement unitaire situé dans le boîtier, permet de ramener cette haute résistance à une impédance de sortie de l ordre de 200Ω (ou moins), afin de rendre utilisable sa modulation.
En savoir plus Le microphone électrostatique est inventé par Edward Wente en 1927 et produit en série par Georg Neumann en 1928. Le CMV3 est d une telle avance technologique qu il reste le microphone de radio jusqu en 1945.
Microphone à condensateur pro Avantages: + Excellente réponse aux transitoires + Réponse en fréquences «flat» jusqu à 20kHz Désavantages: - Fragile - Dispendieux ($300 - $5000 et même plus)
Microphone à condensateur pro Utilisation fréquente: On peut le mettre loin de la source (peut être endommagé si on souffle dedans) Habituellement, on ne le prend pas dans les mains Il ramassera du bruit; idéalement, on utilise un «shock mount», surtout si on a un diaphragme large Studio ou enregistrement sur place («field recording»). Peut être utilisé en «live» mais d une façon limitée («overhead», choeur, ensemble de cordes) Un son riche, réponse en fréquences linéaire, bon pour les sons métalliques (riches en partielles) Parfait quand on a besoin d un son précis et détaillé
Exemples: Neumann U-47 / U-87 / KM-84 / TLM-170 AKG C-451 / C-460 / C-414 / Tube Shure SM-81 / KSM-27 / 32 / 44
AKG C-451 AKG C-414 AKG C-12
Shure SM-81 Shure KSM44
Neumann U-87 Neumann U-47 Neumann TLM170
Microphone à condensateur électret Le diaphragme est fait d un film électret qui est polarisé de façon permanente. Comme le modèle pro, le voltage dérivé est très faible et un préamplificateur interne est utilisé. On utilise habituellement des piles pour alimenter le préamplificateur. Ce microphone est utilisé dans les applications non professionnelles car sa courbe de réponse est moyenne.
En savoir plus Le nom d électret est donné à ce film de plastique car lorsqu il est soumis à haute température à un champs électrique intense, il conserve, en se refroidissant une charge électrique permanente. La tension délivrée par ce micro est indépendante de la surface de sa membrane. D ou une miniaturisation adaptée aux microphones cravates, aux microphones téléphoniques et aux microphones équipant les appareils grand public.
Microphone à condensateur électret Avantage: + Microphone à condensateur très abordable Désavantages: - Mauvais diaphragme (pas «flat») pas pour utilisation professionnelle - Charge électrique faiblit avec le temps Utilisation fréquente: Caméscope, dictaphone, «talkback»
Microphone à condensateur «Back-Electret» Un film électret (polymère par exemple) est appliqué sur la plaque arrière de la capsule du microphone et non sur le diaphragme. Préamplificateur interne (piles ou alimentation fantôme). Seulement les modèles de Sony portent le nom de Back-Electret. Les autres compagnies l appellent micro à condensateur.
Microphone à condensateur «Back-Electret» Avantages: + Microphone à condensateur abordable ($100-$400) + Qualité rapprochée d un microphone condensateur pro Désavantages - Pas aussi «flat» qu un condensateur pro - Pas multipolaire - Charge électrique faiblit avec le temps
Microphone à condensateur «Back-Electret» Utilisation fréquente: Utilisé dans les «home studio» et «field recording», aussi en «live» à cause du prix
Exemples: Sony ECM-33F, ECM-MS907 (pour minidisque) Shure SM-94 / 96 AKG C-1000S / C-2000 / C-3000S
SONY ECM-MS907
Shure SM-94
AKG C-1000S
«Boundary microphone» (PZM) Micro condensateur miniature monté face contre une plaque qui réfléchit les ondes sonores. Préamplificateur externe.
Enregistrement près d une surface réfléchissante Parfois nécessaire (piano ouvert, mur, plancher, etc.) Deux signaux sont alors enregistrés le son direct et le son réfléchi. Risque d enregistrer hors phase. La solution: Enregistrer avec un PZM (ce qui assure l enregistrement des deux signaux en phase).
PZM Avantages: + Réponse peu colorée + Capte le son de manière très large Désavantages - Difficile à positionner («masking tape») - Ne peut être utilisé «live» car «feedback»
PZM Utilisation fréquente: Micros d ambiance, certains modèles plus cardioïdes peuvent servir en «live», comme le beta 91 qui sert dans les grosses caisses («kick») ou les pianos (on doit fermer le couvert du piano).
Ex: Crown Sound Grabber II
En savoir plus Microphone parabolique Un microphone de directivité cardioïde est placé au foyer d une parabole, généralement en tôle ou en polyester stratifié. La concentration de l'énergie au foyer de la parabole augmente la pression acoustique sur la capsule du microphone, ceci sans augmentation du bruit de fond. Plus le diamètre est important, mieux seront captées les fréquences basses; les dimensions de 50 à 80 cm permettent dans des terrains accidentés de capter des sons lointains, des sources très ponctuelles (chants d oiseaux).
Les caractéristiques directionnelles des microphones Le patron polaire caractérise la sensibilité du micro en fonction de la provenance du son, selon son axe central.
Les caractéristiques directionnelles Omni Bi Uni Uni Uni Uni (Fig. 8) cardioid Supercardioid Hypercardioid Shotgun
Microphone omnidirectionnel Microphone qui est sensible de façon égale à toutes les sources de son sans égard à leur direction. Fondamentalement, il est fait d un diaphragme et d un boîtier fermé. Petite perte de sensibilité à l arrière du micro à cause du boîtier, seulement dans les hautes fréquences. Moins sensible aux bruits d air (souffle, vent ).
Microphone bidirectionnel Microphone qui est sensible de façon égale aux sons en face ou en arrière de lui. Il est très insensible aux sons qui arrivent sur ses côtés. Le bidirectionnel laisse les 2 côtés du diaphragme exposé. Il y a une inversion de phase (180 ) entre le devant et l arrière du diaphragme.
Microphone bidirectionnel En savoir plus La plupart des microphones a ruban ont un patron polaire bidirectionnel avec une réponse en fréquence particulièrement constante. Il sont plus doux car leur construction permet d éviter les résonances de diaphragmes dans les hautes fréquence que l on retrouve dans les condensateurs.
Microphone unidirectionnel Microphone qui est plus sensible aux sons qui arrivent en face de lui. Il est moins sensible aux sons en arrière de lui. Cette perte de sensibilité à l arrière est le résultat d une série d évents (ports) d entrée sur le côté ou à l arrière du microphone. Ces évents permettent au son de rejoindre l arrière du diaphragme, ce qui permet d atténuer les sons de l arrière et d augmenter les sons du devant.
Microphone unidirectionnel
En savoir plus Les premiers microphones unidirectionnels comportaient réellement deux capsules dans un boîtier, l une omnidirectionnelle et l autre bidirectionnelle. La cardïocité était obtenue de manière électrique par addition des deux tensions de sortie. Le même résultat a été obtenu en plaçant une membrane dans un boîtier semi-ouvert, pour que l onde arrière parvienne aux deux faces de la membrane par un chemin de longueur identique, grâce à un retard crée par un élément semblable à un labyrinthe. L annulation de la différence de pression est dans ce cas à 180º. La directivité cardioïde est obtenue ici de manière acoustique.
En savoir plus Microphone canon interférentiel Ce microphone est a haute directivité grâce a un tube a interférences situé dans la capsule. L effet directif est obtenu par l arrivée en phase des ondes axiales sur la membrane, alors que les ondes latérales déphasées à l'intérieur du tube s annulent. Il capte avec précision des sons très éloignés. On le tient comme un fusil en visant la source sonore. Ce type de microphone ne fonctionne pas en milieu réverbérant à cause des ondes réfléchies. Par contre, il rend d appréciables services à l'extérieur: il permet d isoler une conversation parmi la foule.
Microphones avec plusieurs patrons polaires Mécanique: AKG C-1000S, C-451 / 460 Électronique: microphone condensateur à 2 diaphragmes que l on combine pour former différents patrons polaires: - AKG C-414 / Tube - Neumann U-87 / TLM-170 - Shure KSM-44
En savoir plus Patrons polaires
Patrons polaires En savoir plus Principe de fonctionnement d un microphone à double membrane
Patrons polaires En savoir plus Principe de fonctionnement d un microphone à double membrane
Considérations additionnelles Coloration hors axe Dans certains micro unidirectionnels, le patron polaire change avec la fréquence, ce qui déforme le son. Les meilleurs micros gardent un patron polaire uniforme à toutes les fréquences. Il est difficile de concevoir une capsule à large diaphragme qui donne une réponse en fréquence égale hors axe. Effet de proximité C est une augmentation des basses fréquences lorsqu un micro directionnel est rapproché de la source de son. Certains micros ont un filtre pour compenser ce problème.
Considérations additionnelles «Pops» Résultat sonore dérivant d une performance vocale riche en occlusives (p, t, k, b, d) Utiliser un «pop-filter» ou déplacer quelque peu le microphone pour lui donner un angle extérieur de l impact de l air immédiat. Sibilance / fricatives Les fricatives sont le contenu en hautes fréquences (entre 2kHz et 10kHz) d une performance vocale: surtout les s, z, ch, f, v. Changer l angle du microphone ou utiliser un DeEsser
Considérations additionnelles Distorsion Il faut toujours enregistrer au niveau le plus fort avant la distorsion. Utiliser les «pads» disponibles sur les microphones au principe électrostatique (condensateur pro). Noise Plusieurs bruits parasites peuvent s ajouter à un enregistrement (respirations, bruits de bouche, mouvements, bruits extérieur). Vibrations Un «shock-mount» est recommandé pour les microphones à condensateur.
Spécifications électriques Impédance des micros (Z) C est la résistance d un circuit au signal audio. Haute Z: limite la longueur du fil car on perd des hautes fréquences si on dépasse 15-35 pi. Basse Z: le fil peut être long sans perte de hautes fréquences.
Spécifications électriques Lignes balancées / non balancées Non balancée: limite la distance à cause des interférences. Balancée: longueur du fil peut être longue Les micros professionnels sont tous balancés et basse Z.
En savoir plus Le bruit de fond du microphone Il est dû à la résistance de la bobine ou du ruban; pour les microphones à condensateurs, il s agit du bruit thermique des résistances et du bruit électronique du préamplificateur. Ce bruit est de l ordre de 25dBSPL pour un microphone électrostatique équivalent à 14dBSPL(A) en valeur pondérée.
En savoir plus Le niveau maximal du microphone Il s agit du niveau maximal admissible par le microphone correspondant à une distorsion harmonique de 0,5% à 1000Hz. Pour un microphone électrostatique, la saturation a lieu principalement au niveau du préamplificateur. Un atténuateur de 10dB, placé entre la capsule et le préamplificateur de certains microphones, permet un gain dynamique de 10dB supplémentaires. Le niveau maximum admissible varie généralement entre 120 et 140dB.
En savoir plus Le rapport signal/bruit du microphone C est le rapport entre le signal utile délivré et le bruit de fond du microphone. Il est généralement donné en db pour une pression de 1 Pa à 1000Hz. Rappelons que 1 Pa = 94dBSPL Exemple pour un niveau de bruit de 25dB, le rapport signal/bruit sera égal à: 94-25 = 69dBSPL Ou 94-14 = 80dBSPL(A)
Positionnement et sélection de microphone
Un microphone, lequel? Type de microphone: Dynamique, électrostatique, ruban, PZM Courbe de réponse en fréquences: «Flat», «boost», sensibilité aux hautes fréquences Patron polaire: Omni, cardioïde, bi-directionel, effet de proximité, etc Réponse aux transitoires
Combien de microphones? Genre musical? «Live» ou «overdubbed»? Ambiance de la pièce ou pas? Plus de flexibilité au mixage?
Distance des microphones «Miker» de très près (quelques centimètres) pour un son de premier plan et plus loin pour un son plus spacieux. Désirez-vous enregistrer l ambiance de la pièce? (sinon: «close miking») Distorsion: un son très fort avec des microphones électrostatiques Prise de son ambiante (3 mètres ou plus); PZM sur les murs Enregistrement «live» avec des instruments proches: micros près pour réduire le «leakage»
Distance des microphones Effet de proximité avec les microphones directionnels (désirable ou non) «roll-off» Pas de trop près; donner le temps au son de se développer Surtout avec de larges instruments considérant que le son se propage de différents endroits de l instrument. Les basses fréquences ont besoin de plus d espace pour se définir. Idéalement, placer votre microphone à une distance près de celle de la grandeur de l instrument. La distance à laquelle vous placez votre microphone de la source va affecter le timbre de l instrument enregistré (soit par la coloration, soit par la pièce); expérimenter jusqu à ce que vous puissiez trouver le son qui vous convient le plus.
La règle de 3 pour 1 Faire la prise de son pour plusieurs musiciens ensemble et en même temps peut créer un son flou à cause du «leakage» et des annulations de phase, surtout s ils sont éloignés et si on utilise plusieurs micros. Essayer d éloigner les musiciens (ou micros sur un même instrument comme la batterie) 3X la distance micro vs source. La distance peut être plus petite en utilisant des micros directionnels (cardioïdes: attention à la coloration hors axe). Si la distance est petite, essayer d avoir des instruments de la même force acoustique plus proche et isoler ceux qui sont plus doux (baffle, «booth»)
Direct box Interface qui transforme une sortie haute Z nonbalancée en une sortie basse Z balancée. On l utilise sur les claviers, guitares, basses, etc Passive: utilise un transformateur. Pas besoin d alimentation pour fonctionner. Active: utilise des circuits intégrés, transistors ou tubes. Fonctionne avec des batteries ou une alimentation externe (fantôme).