15 septembre 2017 ~ Commentaires fermés

Les microphones

 COURS DE BASE SUR LES MICROPHONES

tlm103.jpg   

Les microphones Claude Gendre Claude Gendre nous a quitté, mais il nous a laissé son ouvrage. Après quelques rappels de définitions il s’attache à décrire le fonctionnement et l’utilisation des différents types de microphones. Vous aurez aussi des schémas électroniques de base et tous les détails sur le fonctionnement des microphones dynamiques, à ruban, électrostatiques, à électrets et même aussi sur les micros numériques. Le livre comprend des photos prises chez les grands constructeurs allemands. Excellent preneur de son et un fidèle du couple stéréo il consacre aussi un chapitre à la prise de son stéréophonique.

 

Le-livre-des-techniques-du-son volume 2Qui ne connaît pas les trois volumes des Techniques du Son de Denis Mercier ? A avoir absolument ! Pour les microphones, il faut se référer au chapitre de Pierre Ley. Pierre Ley a aussi enseigné dans les BTS Audiovisuel et j’ai eu l’occasion de prendre sa suite en TES avec des étudiants de 2e année. Ma progression suivra un peu celle de Pierre Ley.

 

 

Introduction. Un microphone est un transducteur. Son rôle est de transformer une onde de pression acoustique (onde sonore) en un signal électrique. Ceci se fait en deux étapes. Dans un premier temps, il convertit les variations de pression acoustique en variations mécaniques : c’est le rôle de la membrane/cavité ouverte ou fermée. Cela correspond au fonctionnement acoustique du micro. Puis, ces variations mécaniques doivent être transformées en un signal électrique. C’est le fonctionnement électrique du micro. Pour une question de pédagogie, nous allons commencer par le mode de fonctionnement électrique.

2 Batterie JCD ensemble 2013_ Prise de son batterie au studio Marcadet.

I Fonctionnement électrique et classification électrique des microphones

microsfonctionnement.jpgFonctionnement des micros dynamiques

Le microphone dynamique est formé d’une membrane ou diaphragme qui va capter les vibrations acoustiques de l’air et d’une bobine mobile solidaire à cette membrane. La bobine se déplace dans l’entrefer d’un aimant. Lorsqu’un conducteur est en mouvement dans un champ magnétique, il apparaît à ces bornes une force électro-motrice c’est-à-dire une tension ou différence de potentiel (d.d.p.). C’est la la loi de Faraday-Lenz : la tension u est proportionnel à la vitesse de déplacement, à la valeur du champ B et la longueur de la bobine. Lorsque le champ magnétique est perpendiculaire au déplacement et au conducteur comme sur le schéma on a :  e = Blv.

Avec e la différence de potentiel, B champ magnétique et l longueur de la bobine. La tension de sortie est proportionnelle à v la vitesse : ce micro est donc un capteur de vitesse, c’est pourquoi il est également appelé transducteur de vélocité. Ce microphone peu aussi comprendre un second bobinage dit « bobine de compensation » qui permet d’atténuer les champs magnétiques extérieur (comme pour le MD441).

Le niveau de sortie est plutôt faibles avec une sensibilité de l’ordre de 1mV/Pa à 5 mV/Pa. Ils ont une technologie dite passive qui ne nécessite pas d’alimentation extérieure. Leur conception fait d’eux des micros robustes qui tolèrent les chocs et les hauts niveaux sonores. Ils sont très utilisés comme micros main pour les itw et très prisés en sonorisation de concert. Le micro LEM DO20 par exemple est insensible aux frottements de la main. Il en est de même pour le micro Sennheiser MD21.

Beta LineIl sont également très utilisés en studio d’enregistrement, notamment pour la prise de batterie et la prise de son de proximité. Il existe par exemple la série « Beta » de Shure Lien Série « Beta » de Shure: Beta 52 pour la Grosse Caisse, B56 pour la C. Claire etc…. Les électrodynamiques ont une mauvaise réponse impulsionnelle due au poids de l’équipage mobile (membrane+bobine) : le rendu des transitoires n’est donc pas très bon. Ils ne seront pas utilisés comme micros d’ambiance ou comme couple stéréo. Leur prix est relativement abordable comparé à leurs confrères les micros électrostatiques. Par contre, leur courbe de réponse est moins linéaire et leur performance dans les fréquences aiguës est généralement moins bonne.

md21u.jpg beta52.jpg md441u.jpg re20

Parmi les micros dynamiques les plus utilisés on trouve les Shure SM57, SM58. Le Beyer M88, le Shure SM7. De gauche à droite : le Sennheiser MD21 (micro main), le Shure B52, le Sennheiser MD441 et l’ Electro-Voice RE20.

Ruban microphone Les micros à ruban font partie du groupe des micros dynamiques. Un ruban est placé dans le champ magnétique d’un aimant. Ce fin ruban métallique joue à la foi le rôle de membrane et de bobine. Selon la loi de Lenz on a apparition d’un courant électrique à ses bornes. La longueur du ruban étant beaucoup plus petite que celle de la bobine la tension de sortie sera très faible. La sensibilité varie de 0.7mV/Pa à 1.5 mV/Pa.  Il est aussi extrêmement sensible aux chocs, au vent et aux surpressions acoustiques donc très fragile.  Le ruban étant très léger, sa réponse aux transitoires est excellente. Il donne de très bons résultats sur certains instruments comme les cordes et il est souvent utilisé en prise de son stéréo MS : Beyer M160 + M130. Ce type de micro offre des aiguës très doux et donne une couleur un peu sombre : on n’a pas la bosse de brillance des électrostatiques.

Ruban micro Royer r121

La marque Royer en a fait sa spécialité, notamment avec les micros R-121 et R-122. D’autres exemples : Beyer M160, Mélodium…

mlodium.jpg

Les microphones électrostatiques. 

1 Electrostatique

La technologie des micros électrostatiques exploite le fonctionnement d’un condensateur. Le condensateur est un composant électronique comprenant deux plaques polarisées (armatures ou électrodes) se faisant face, séparées par un isolant ou diélectrique (ici, l’air). La variation de distance entre les plaques polarisées va modifier ce qu’on appelle la capacité du condensateur. La d.d.p. aux bornes du condensateur va varier. Ce système électronique requiert une alimentation appelée «alimentation fantôme».  Elle transite par les mêmes conducteurs dans la liaison symétrique que le signal audio : le signal audio du micro circule en mode différentiel alors que la tension d’alimentation circule en mode commun. Sa valeur est de 48V (il existait aussi une alimentation de 12V). Cette alimentation sert à la fois à la polarisation de la membrane et aussi à alimenter les composants électroniques du microphone.

Rappel physique : Le condensateur est un composant électronique ayant la capacité de retenir les charges électriques. Il est constitué de deux électrodes appelées armatures, qui sont en fait deux plaques conductrices. Quand le condensateur est relié aux bornes d’un générateur, les deux électrodes emmagasinent une certaine quantité de charge électrique Q (en Coulomb) :Q = C.U avec C la capacité (en μF) et U la tension de polarisation (en V). Sachant que la capacité d’un condensateur est proportionnelle à la surface des armatures conductrices et inversement proportionnelle à leur éloignement mutuel. Si une armature est en mouvement la capacité variera au rythme du déplacement de cette plaque flexible ou membrane. On aura un déplacement de charge et donc un courant électrique.

neumannu87polarisationdoublemembrane.jpgPour plus de détails physique, vous trouverez dans ce document manuscrit comment on obtient l’expression de la tension de sortie du micro. On obtient une tension de sorite proportionnelle au déplacement et proportionnelle à la tension de charge du condensateur. La distance entre les armatures est trop petite pour augmenter ce déplacement par contre il a été possible de normaliser une tension de charge relativement élevée : le 48V. Savoir que le constructeur peut très bien augmenter la tension de 48V en interne dans le micro. Par exemple sur un U87 Neumann cette tension est élevée en interne à +60V comme vous pourrez le voir sur le schéma électronique ci-dessus à gauche.

La capsule représente une source de très haute impédance en sortie, c’est pourquoi elle est connecté à un préamplificateur interne généralement un transistor à effet de champ (FET = Field Effect Transistor).

Les micros statiques ont aussi une bonne sensibilité : elle varie généralement entre 8mV/Pa et 20 mV/Pa. La partie mobile étant beaucoup plus légère, cela améliore grandement le rendu des transitoires et des fréquences aiguës. Les micros statiques offrent donc une bande passante plus étendues comprenant une petite bosse autour de 8KHz appelée « bosse de brillance ». Comparativement aux microphones électrodynamiques, les micros électrostatiques ont une moins bonne tolérance aux fortes pressions acoustiques, du fait que leur préampli interne peut être saturé par un signal trop fort. Un atténuateur PAD – 10 dB, – 20 dB sert à atténuer le niveau en entrée du préampli.

neumannpiano.jpgCes microphones sont donc très utilisés en prise de son en studio d’enregistrement. On peut les utiliser autant en prise de son de proximité qu’en ambiance. Sur la photo les deux TLM 103 sont placés dans le piano. Les couples stéréophoniques sont très souvent constitué de micros statiques : citons la célèbre série « Colette » de Schoeps avec les corps CMC6 et capsules MK4 (cardioïde)  MK21 (infra cardioïde) MK41 (supercardio).

 

km183.jpg cmc64.jpg at4040at4033.jpg c414.jpg

Des dizaines de marques ont fait leurs preuves, parmi lesquelles : Neumann, AKG, Schoeps, DPA, Audio-Technica. Exemples : La série 180 Neumann : KM 184 (cardioïde), KM 183 (omni), KM 185 (hypercrdio). Le Schoeps MK4, l’AKG 4033, l’AKG C414. Il en existe d’autres : Rode NT5  le Shure SM81 (OH batterie), Le Neumann TLM103, sennheiser MKH40…

Attention ces micros sont assez fragiles et ne supportent pas les chocs ni le vent et lorsqu’on les utilise en extérieur ils devront être équipés de bonnettes anti-vent. Leur membrane électrostatique attire la poussière et craint l’humidité. Il est donc difficile de les utiliser en extérieur ou en sonorisation.

u47neumannarchives.jpg  akg.jpg  Le célèbre U47 de Neumann.

Les constructeurs comme AKG nous donne les microphones les plus adaptés pour chaque instrument de musique : C418/419, D112, C414. AKG C418/419 D112 C414 instrument musique

c418.jpg c419.jpg  Sur les photos : AKG C418 et C419.

Les microphones à électret utilisent le même principe que les micros électrostatiques. La différence vient de la charge qui n’est plus fournie par une alimentation extérieure : le micro est en effet traité dès sa fabrication pour être chargé en permanence. Les matériaux adoptés pour la fabrication de ces microphones sont souvent des plastiques polymères ou des halocarbones (propylènes, polyester, Teflon ….). Lors de la fabrication, les matériaux sont soumis à de très hautes températures (entre 120 et 250 °C) et sont chargés électriquement par un courant électrique très important (3 à 4 kV). En retrouvant leur température originelle et après interruption du courant, ces matières conservent une quantité de charge électrique importante. Les matériaux sont alors devenus « électret ». Propriétés mises en évidence par Heaviside dès 1892.

La membrane n’est donc plus polarisée par l’alimentation extérieure. Cela n’empêche pas que le micro ait besoin d’une source d’alimentation pour ses composants électroniques. Cette alimentation peut être de 48V mais peut aussi être fournie par une pile (de 1,5V à 9V). Attention l’électret garde sa charge pendant 25 à 50 ans cette durée peu diminuer s’il est utilisé en milieu chaud et humide.

Attention de bien connaître l’anglais ! Sur une doc technique, si c’est marqué « prepolarized condenser » = condensateur prépolarisé cela signifie que c’est un micro électret.

Utilisations : sa miniaturisation fait qu’on le trouve sous de nombreuses et différentes formes: micros cravates, micros à pinces pour s’adapter facilement à certains instruments pour une prise de son de proximité : cuivres, percussions, vents ou violon. La marque DPA propose une grande quantité de micros électret à mettre sur l’instrument : DPA4051/4052/4053.

dpa4099c.jpg

DPA, microphones miniatures pour instruments :  http://www.dpamicrophones.com/  

Microphone cravate. Également appelé microphone lavallière. Présent sur les plateaux de télévision, de cinéma, les scènes de spectacle, en événementiel, en reportage, le micro cravate est prévu pour la prise de son en proximité. Il se positionne pincé sur l’instrument, à la cravate, au revers de la veste, directement sur le vêtement, collé sur la peau. Dans la plupart des cas, la capsule est issue de la technologie du microphone à électret. Les micros cravates offrent une directivité omnidirectionnelle ou cardioïde. Quand ils sont cardioïde et utilisés pour la voix, il faut être vigilant aux risques de détimbrage lorsque la personne appareillée tourne la tête. On place alors deux micros cravate pour le présentateur. La plupart des micros cravates utilisent une liaison HF : la capsule est reliée par un long d’un câble fin à un boîtier émetteur que l’on place dans une poche. La transmission HF est étudiée dans un autre chapitre. On rappelle que si on n’utilise pas une liaison HF, on parle de liaison filaire. La plupart des micros cravates à fil sont équipés d’un préampli à alimenter en 48V.

II Fonctionnement acoustique et classification acoustique des microphones

Le capteur à pression. Le capteur à pression est constitué d’une membrane et d’une cavité fermée : pour que le procédé fonctionne, la face arrière de la membrane ne doit pas être atteinte par l’onde acoustique. De cette façon, le capteur reçoit les ondes sonores de la même manière, peu importe leur angle d’incidence par rapport à l’axe de la membrane. Il donne donc une directivité omnidirectionnelle. La cavité est percée d’une évent afin d’équilibrer la pression atmosphérique des deux côtés de la membrane.

Lorsque la longueur de l’onde est de l’ordre de la taille de la capsule ou inférieure, celle-ci représente un obstacle et perturbe la propagation de l’onde. On a un phénomène de réflexion et de diffraction. On a donc un resserrement de la directivité d’autant plus important que la fréquence est élevée et que l’angle d’incidence est grand. En résumé, les capteurs omnidirectionnels le sont surtout pour les fréquences inférieures à 1kHz environ. Jusqu’à 10KHz ils on tendance à être un peu plus directifs, et au dessus de 10KHz, ils sont très directifs.

Le capteur à gradient de pression. Dans ce cas, la membrane n’est plus chargée par une cavité fermée : les vibrations sonores atteignent donc les deux côtés de la membrane. Le signal résultant est donc la différence (ou gradient) entre les signaux qui arrivent sur la membrane. On capte de cette façon le déphasage entre l’avant et l’arrière de la membrane.

La directivité naturelle obtenue est bidirectionnelle. En effet, si la source est située perpendiculairement à l’axe du micro (à 90° ou 270°), le signal arrive en en phase sur les deux faces de la membrane et donc, s’annule. Si la source est située dans l’axe du micro (à 0° ou 180°) le déphasage sera maximal. C’est donc sur cet axe que la sensibilité du micro sera la plus forte. La force résultante diminue à mesure que la source s’éloigne de l’axe du micro : elle évolue selon le cosinus de l’angle θ. Cela va nous donner une directivité bidirectionnelle (ou directivité en 8) et une équation polaire en cosθ.

Transducteur mixte. En utilisant un capteur à gradient de pression, il est possible de retarder l’onde arrivant sur la face arrière de la membrane en faisant passer le son dans un labyrinthe plus ou moins long. Ainsi on maîtrise la phase des deux signaux et on recréé différentes directivités. Sur ce genre de micros la longueur du labyrinthe est fixée par le constructeur dans la majorité des cas, on n’a donc qu’une directivité disponible.

Etude du tableau des directivités.

4amicrosdiagrammespolaires.jpg   Il s’agit du tableau de Pierre Lay auteur du chapitre « les microphones » dans le livre des techniques du son. Il montre en nous donnant les équation polaires qu’on a deux directivités de base théoriques : omnidirectionnelle et bidirectionnelle.

4bcardiodebidirectionnel.jpgThéoriquement en additionnant les équations polaires de ces directivités et en leur appliquant un coefficient, on peut obtenir les directivités intermédiaires. 1x Omni + 1x Bidir va nous donner la directivité cardioïde  (forme de coeur) d’équation polaire : E=1 + cosθ. Cette directivité donne à  90° et à 270° une tension divisée par 2 soit une atténuation de 6dB. La directivité hypocardio ou cardioïde large: 1×Omni + ½×Bidir plus proche de l’omnidirectionnel. La directivité hypercardioïde: ½×Omni + 1×Bidir.

Annexe contrôle

Facteur de directivité d’un microphone et distance apparente :

Le facteur de directivité est le rapport de l’intensité sonore du son direct capté dans l’axe du microphone et de celle du champ réverbéré capté selon toutes les directions. Il caractérise l’aptitude d’un microphone à distinguer une source d’un bruit ambiant. On associe à ce facteur un indice de directivité qui s’exprime en dB. Par exemple un micro cardioïde a un facteur de directivité Q = 3 et un indice de directivité de ID = 4,7dB.

Il serait intéressant de savoir à quelle distance théorique de la source on pourrait placer un micro d’une directivité donnée par rapport à un micro omnidirectionnel pris comme référence. On place un micro omnidirectionnel à 1m de la source dans une salle. Pour donner la même sensation de proximité par rapport à la source un micro cardioïde devra être placé à 1,70m. Un micro super-cardio devra être placé à 1,9m, un micro hyper-cardio à 2m et un micro canon jusqu’à 2,50m.

LES CARACTÉRISTIQUES D’UN MICROPHONE

8tlm170neumann.jpg

La sensibilité. C’est la tension efficace de sortie en mV pour une pression de 1Pa, soit 94 dB SPL. Elle varie énormément selon la technologie et les caractéristiques du micro. Pour un micro dynamique la sensibilité peut aller de 1mV/Pa à 5mV/Pa, ce qui est relativement faible. Les micros statiques ont eux une sensibilité plus élevée, de l’ordre de 10mv/Pa à 20mV/Pa. Les micros à électret ont maintenant une sensibilité du même ordre que les statiques, tandis que les micros à ruban ont une sensibilité très faible qui peut être en dessous de 1mV/Pa.

Courbe de réponse en fréquence effet proximité

La courbe de réponse en fréquence. Il s’agit du niveau électrique théorique en dB en fonction de la fréquence. Cette courbe donne donc une idée du domaine d’application du micro en question. Ci-dessus, pour le BeyerDynamic M88, le constructeur nous donne trois courbes en une. Chaque courbe correspond à une distance spécifique du micro à la source (2cm, 10cm, 1m). On voit très bien l’accentuation des niveaux dans les basses fréquences lorsqu’on est proche du micro. C’est l‘effet de proximité.

La courbe de réponse en fréquence et résonance. Les courbes peuvent faire apparaître aussi une « bosse » dans les aiguës ou dans les grave. C’est le cas des microphones électrostatiques. Cette « bosse » correspond à la fréquence de résonance du micro. Pour les microphones électrostatique, on repousse cette fréquence vers le haut du spectre en augmentant la raideur k : on parle de système à « raideur contrôlée ». Il est possible de ramener la fréquence de résonance vers le bas en diminuant k et en augmentant la masse : on parle alors de « masse contrôlée ». La fréquence de résonance des microphones électrodynamiques se situe dans les BF. Pour plus de détails on peut se référer au chapitre de Pierre Ley p 92/93 dans le livre des techniques du son. Pour les micros électrostatiques cette « bosse »  située dans le haut du spectre (entre 8 et 10 kHz) ne présente pas d’inconvénient particulier : au contraire cela permet de gagner en clarté et présence d’où son nom « bosse de présence ».

Effet de proximité. L’effet de proximité est l’une des caractéristiques du microphone à gradient de pression. Il entraîne un renforcement excessif du niveau des basses fréquences et apparaît lorsque la source sonore est très proche de la capsule. Il peut être mis à profit afin de renforcer les basses fréquences lors de la prise de son, par exemple sur la voix d’un orateur.

Le niveau de bruit équivalent ou VSE: Chaque micro génère une tension de bruit. Ce bruit est dû essentiellement à l’électronique du micro : excitation thermique des électrons dans la bobine mobile ou le ruban. Pour l’électrostatique,il est dû au bruit thermique des résistances et au bruit électronique de l’étage d’adaptation d’impédance. Le niveau de bruit est exprimé en dB acoustique généralement pondéré A.

C’est le niveau de pression acoustique équivalent au niveau de tension de bruit. Quand il est pondéré A cela correspond au niveau perçu par l’oreille selon les filtre pondérateur A. Si on doit enregistrer des sources très faibles, il faudra faire plus attention à choisir un micro ayant un niveau de bruit de fond faible.

Neumann série KM100

Le Rapport signal/bruit R S/B ou en anglais : SNR = Signal to Noise Ratio.

Le rapport signal sur bruit, exprimé en dB, donne l’écart entre le niveau nominal correspondant pour les microphones à la référence de 94dB correspondant à 1 Pa et le niveau de bruit de fond équivalent LB en dB. Le niveau nominal pour les microphones a été choisit pour une valeur de 94dB correspondant à 1 Pa. En cours nous avons fait l’étude du tableau ci-dessus concernant les micros Neumann de la série KM120/130/131/140…

On remarque que lorsqu’on fait la différence 94dB – LB on trouve toujours la valeur du rapport signal sur bruit. Si on prend le niveau de bruit de fond en dBA on aura un RS/B en dBA. Le fabricant ne donne pas toujours les deux valeurs. Il peut par exemple donner que le RS/B. A vous de trouver le niveau de bruit de fond.

Il est intéressant d’étudier les caractéristiques techniques du U87 de Neumann. On peut vérifier que le RS/B = 94dB – LB. On remarque que c’est un capteur à gradient de pression. C’est un micro à double membranes : les différentes directivités sont obtenues en polarisant différemment les membranes.

La pression acoustique maximale admissible : Mesurée en dB SPL, c’est le niveau max avant saturation. Elle est donnée pour un pourcentage de THD (0.5%). Elle dépend du type de micro. Les micros destinés à la prise de son grosse caisse peuvent encaisser des niveaux supérieurs à 160dB. Le micro électrostatique à petite membrane Scheops MK4 a une pression max de 132 dBSPL par exemple.

La taille de sa membrane. La membrane (le diaphragme) est un disque très léger, qui peut avoir un diamètre de 25 mm. On parle alors d’une large membrane. Un micro à large membrane est plus sensible qu’un micro à petite membrane mais il accepte des pressions maximales moins élevées. Théoriquement, un large membrane descend plus bas dans les graves et les petites membranes donnent plus de précision dans les aiguës.

Filtrage, anti-pop et atténuateur. Certains micros sont équipés d’un filtre coupe-bas qui atténue les basses fréquences (en dessous de 100-150Hz). Ceci permet de réduire les bruits de manipulation ainsi que les bruits provoqués par les plosives qui occasionnent un grand déplacement d’air qui peut saturer la membrane dans le grave. Pour réduire encore plus ces plosives on peut aussi intégrer au micro un dispositif anti-pop, souvent en mousse, qui assurera le rôle de « coupe-vent ». Cela ne s’applique qu’aux micros pour voix sur scène. En studio, l’anti-pop sera externe au micro. L’inconvénient est que ce dispositif peut atténuer légèrement les fréquences aiguës. Les micros statiques sont également souvent équipés d’un atténuateur de niveau pouvant aller de 6dB à 20dB, ce qui peut servir lors de l’enregistrement de sources ayant un fort niveau de pression acoustique.

La Tehnologie du tube à interférence

me66.jpg

12tubeinterfrence.jpgOn ajoute un tube à interférences dans l’axe de la membrane. Le tube est percé de petites fentes latérales, réparties sur sa longueur, afin de donner accès aux ondes acoustiques latérales. De cette manière, les ondes arrivant sur le côté du micro vont parcourir des chemins différents dans le tube et arriver sur la membrane avec des déphasages. Le tube est en quelque sorte un foyer de mélange où les ondes acoustiques non axiales interfèrent entre elles et tendent à s’annuler. Ces interférences acoustiques provoquent une forte atténuation de pression acoustique pour toutes ces ondes latérales. En revanche, lorsque les ondes acoustiques se présentent à l’avant, plein axe (à 0°), elles restent en phase et la sensibilité du microphone est alors maximale. Le phénomène est directement lié à la longueur d’onde et à l’angle d’incidence. Plus la fréquence est élevée, plus la directivité est marquée. On peut noter aussi que le tube a tendance à instaurer des régimes d’ondes stationnaires. Ils sont combattus par l’ajout de feutres à l’intérieur.

13sennheiserk6me66.jpgC’est un micro très directif vers l’avant et bien qu’il ait des petits lobs à gauche et à droite, il reste le micro qui rejette le plus les sons arrivant de côté. Il est souvent utilisé pour l’enregistrement de dialogues pour le cinéma et le reportage. En raison de la forte directivité, il doit être contrôlé en permanence : un micro mal orienté sur la source sonore peut provoquer un détimbrage surtout si celle-ci est en mouvement.

guide de prise de son pour l'imageUn guide pratique qui dresse un panorama des techniques de la prise de son pour le reportage, le documentaire, le cinéma ou la télévision. Un rappel sur les caractéristiques des microphones mais aussi beaucoup d’autres choses sur leur utilisation, sur les mixettes, les caméras et des liaisons HF.

 

 

La Tehnologie du double membrane

doublemembranes.jpg  neumannu87polarisationdoublemembrane.jpg

Les microphone Neumann U87, AKG C414… sont des microphones a directivité variable. Ils sont constitués de  deux membranes montées de part et d’autre d’une électrode fixe centrale, rigide et perforée, le tout formant un double condensateur. L’air emprisonné entre les deux membranes peut circuler au travers de ces perforations. L’ensemble se comporte comme deux capsules électrostatiques de type cardioïde à gradient de pression montées dos à dos dans un même boîtier.

Chaque membrane reçoit une tension de polarisation séparée. Les différents diagrammes polaires peuvent être obtenus par alimentation de l’une ou des deux membranes, par variation de l’alimentation et par inversion de la polarité sur l’une des deux membranes.

6doublemembranne.jpg.

  • Lorsque les deux membranes sont polarisées de façon identique à 100% par une tension de polarisation positive : la directivité est omnidirectionnelle.
  • Pour obtenir une directivité infracardioïde (ou subcardioïde), la membrane avant est polarisée à 100% par une tension de polarisation positive. En revanche, la membrane arrière n’est polarisée qu’à 50% par une tension de polarisation, également positive.
  • Lorsque la membranes arrière n’est pas polarisée, elle est au même potentiel que l’électrode fixe, elle n’est plus active: la directivité est cardioïde.
  • Pour obtenir une directivité supercardioïde, la membrane avant est polarisée à 50% par une tension de polarisation positive. En revanche, la membrane arrière est polarisée à 100% par une tension de polarisation négative.
  • Lorsque les deux membranes sont polarisées à 100% mais de signe opposé : la directivité est bidirectionnelle.

7doublemembranne2.jpg

Le schéma ci-dessus explique bien la façon dont on obtient les trois directivités principales. Ce schéma a été pris dans l’ouvrage de Christian Hugonnet : « Prise de son stéréophonique ».  Faites aussi le sujet de TES option son de 2012 sur le double membrane il vous sera donné en TD ou en contrôle !

Les autres types de microphones :

Microphone PZM (Pressure Zone Microphone). Également appelé micro plaque, le PZM est destiné à être posé sur le sol. Il se présente sous la forme d’une plaque de faible épaisseur de forme rectangulaire ou triangulaire dotée d’une capsule électrostatique ou à électret. Le procédé s’appuie sur le phénomène physique du doublement de la pression acoustique survenant proximité d’une surface réfléchissante, on a un gain de 6dB. La plaque garantit les réflexions des hautes et moyennes fréquences. La surface sur laquelle le PZM est posé assure celles des basses fréquences. Plus cette surface est importante, meilleures seront les reproductions des basses fréquences. Il peut être installé discrètement, seul ou en couple AB, à même une scène (Exemple salle Pleyel). En sonorisation, il permet de réduire les risques d’accrochage (larsen).

Le microphone électromagnétique. On le trouve notamment sur les guitares électriques. Il est constitué d’un petit aimant permanent entouré d’un bobinage placé sous chaque corde. La vibration de la corde fait varier le champ magnétique et crée une tension aux bornes de la bobine. Il possède une vis de réglage qui permet de régler le champ magnétique de l’aimant, donc la tension résultante pour équilibrer le volume de chaque corde. Il est totalement insensible à la pression acoustique et on préfèrera utiliser le mot capteur pour désigner ce type de transducteur.

Le microphone de contact.  C’est un capteur à condensateur dont la membrane se colle sur l’instrument. Il effectue une transformation de la vibration de l’instrument : énergie mécanique –> énergie électrique. Il est peu sensible à la pression acoustique et permet une bonne isolation de l’instrument vis à vis du son ambiant et en favorise l’attaque. La courbe de réponse de ce type de capteur est moins bonne dans les graves et dans les aigus. Utilisations : on le trouve chaque fois qu’une isolation acoustique maximale par rapport à d’autres instruments environnants est demandée, sur scène et en studio (piano, guitare, contrebasse…). Exemples : C-Ducer, Shertler…

Etude du microphone Sennheiser MD21 :

On souhaite étudier la documentation du Sennheiser MD21 pour effectuer un micro trottoir pour une radio FM locale.

1.1. Justifiez l’utilisation du Sennheiser MD21 pour effectuer la prise de son voix lors d’un micro trottoir.

1.2. A quelle famille technologique ce microphone appartient-il ? Précisez simplement son principe.

1.3. Que représente la courbe de réponse en fréquence d’un microphone ?

1.4. Que signifie « polar pattern ».  Indiquer la directivité de ce microphone.

1.5. Comment évolue sa directivité au-delà de 4 KHz ? Donnez l’atténuation à 60° pour 8000Hz.

1.6. Donnez la définition de la sensibilité d’un microphone. Quelle est la valeur de la sensibilité du MD21 ?

1.7. Quelle sera la tension en sortie pour un signal de 94 dBSPL et un signal de 74 dBSPL devant le micro ?

Sennheiser MD21U

© Chris luck 2012 et 2016

 

 

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