Microphone
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2008-07-17T21:11:51Z
CarsracBot
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robot Ajoute: [[tl:Mikropono]]
{{Voir homonymes|Micro}}
Un '''microphone''' (ou plus simplement « micro ») est un dispositif de conversion des ondes [[son (physique)|sonores]] acoustiques d'un milieu compressible en impulsions [[électricité|électriques]]. C'est donc un [[capteur]] analogique. Le signal électrique a l'avantage de pouvoir être facilement traité (voir [[sonorisation]] et [[enregistrement sonore]]).
Le terme microphone désigne tantôt l'appareil complet utilisé en audio, tantôt le capteur nu en tant que composant.
[[Image:SM58&Beta58a.jpg|thumb|Le célèbre microphone dynamique Shure [[Shure SM-58|SM58]] (à gauche) et son successeur, le BETA58 (à droite)]]
== Historique ==
L'invention du microphone a été déterminante dans le développement des premiers systèmes téléphoniques. [[Émile Berliner]] a inventé le premier microphone le [[4 mars]] [[1877]], mais c'est à [[Alexander Graham Bell]] que revient l'invention du premier microphone réellement utilisable. Une grande partie des premiers développements des microphones a été menée par les [[Laboratoires Bell]].
== Conception et caractéristiques ==
Le microphone est un transducteur électroacoustique, à l'instar de l'oreille animale et humaine: il traduit une onde sonore en signal électrique à l'aide d'une partie mobile, le diaphragme ou membrane, que les [[Son (physique)|ondes sonores]] viennent exciter (l'équivalent dans l'oreille est le tympan). Par un dispositif qui dépend de la technologie du microphone, ces [[oscillation]]s mécaniques sont converties en une tension électrique variable (comparable au signal du nerf auditif). Cette tension électrique est acheminée vers le système d'amplification, de préamplification ou d'enregistrement auquel le micro est branché.
Un tissu ou une grille protège généralement la partie mobile du microphone, afin d'éviter qu'elle ne soit abîmée par un contact direct. On peut également avoir une protection supplémentaire contre le [[vent]], notamment sous forme d'une bonnette (mousse en matière plastique) ou d'un filtre anti-pop pour atténuer les [[Consonne occlusive|consonnes explosives]] « p », « b », « t » et « d ».
[[Image:Microphone électrostatique.jpg|thumb|Microphone électrostatique de studio et son filtre anti-pop]]
Il n'existe pas un microphone capable de faire un enregistrement optimal dans toutes les situations : à chaque situation de prise de son correspond un microphone, dont les constructeurs spécialisés proposent de nombreux modèles. Les caractéristiques principales d'un microphone sont donc :
* Son '''type'''
* Sa '''technologie'''
* Sa '''directivité'''
* Ses '''caractéristiques''' électro-acoustiques (sensibilité, pression acoustique maximale, ...)
=== Les types de microphones ===
Selon le type d'utilisation pour lequel le micro est destiné (ambiance sonore, [[chant]], [[instrument de percussion]], [[instrument à vent]], sons aquatiques...) et selon les conditions d'utilisation (studio, scène, en extérieur...), on trouve différents types de microphones. Les plus courants sont:
* Le microphone à main
* Le microphone de studio
* Le microphone cravate
* Le microphone de surface
* Le microphone canon
* Le microphone pour instrument.
=== La directivité ===
La directivité est une caractéristique essentielle du microphone, elle caractérise sa sensibilité en fonction de la provenance du son, selon son axe central. Tous les microphones ne captent pas le son de la même façon. Suivant les tâches à accomplir, le rendement optimal provient de la directivité. Certains perçoivent les sons de tout l'environnement et d'autres s'appliquent à cerner des sources sonores éloignées. Les principales directivités sont omnidirectionnelle, cardioïde ou supercardioïde et bidirectionnelle.
Le diagramme polaire d'un microphone représente les limites de la sensibilité du microphones dans l'espace. Un cercle gradué en degré de 360 unités et une ordonnée exprimée en décibels vous indiqueront l'espace perçu par le microphone suivant différentes fréquences. En analysant le diagramme directionnel, on s'aperçoit que la prise de son peut être pré-égalisé sans recourir à la console de mixage, suivant la disposition du microphone face à la source sonore. En général, la directivité s'applique au mieux lorsque le diaphragme est perpendiculaire à la source sonore. Dans le tableau suivant le micro est placé verticalement, son extrémité étant représentée par le point rouge, et on trace les lignes qui créent le même niveau de signal en sortie du micro si l'on y déplace une source sonore d'intensité constante.
{|class="wikitable"
|align="center"|[[Image:omnipattern.svg|100px]]
|align="center"|[[Image:cardioidpattern.svg|100px]]
|align="center"|[[Image:hypercardioidpattern.svg|100px]]
|align="center"|[[Image:shotgunpattern.svg|100px]]
|align="center"|[[Image:bidirectionalpattern.svg|100px]]
|-
!Omnidirectionnel
![[Cardioïde]]
!Hypercardioïde
!Canon
!Bi-directionnel
|}
* '''Omnidirectionnel''' : ''aucune source sonore n'est privilégiée. Le micro capte le son de façon uniforme, dans une sphère théoriquement parfaite.'' Utilisé pour enregistrer des sons d'ambiance, le microphone omnidirectionnel perçoit les sons sur 360°, c’est-à-dire qu'il capte tout l'environnement. Il reçoit toutes les sources sonores et les résonances de celle-ci. Il est donc souhaitable que l'acoustique de la salle se prête à l'enregistrement. Il est cependant moins sensible aux hautes fréquences provenant par ses cotés et sa base arrière qu'en attaque frontale. S'il est équipé d'une large capsule, on pourrait dire qu'il est pratiquement directionnel dans les hautes fréquences. Il offre de très bons enregistrements sur des ensembles de chœur, ou sur un instrument soliste au son réaliste.
* '''[[Cardioïde]]''' : ''directivité vers l'avant, privilégie les sources sonores placées devant le micro.'' Utilisé pour le chant, la prise d'instruments, le microphone unidirectionnel est le plus répandu. L'apparence de son diagramme directionnel le fait appeler [[cardioïde]] (en forme de cœur). Bien que les sons provenant des cotés soient toujours moins captés que les frontaux, sa conception est basée sur des différences de pression acoustique entre les faces avant et arrière. Par ce calcul, il perçoit les sons devant la membrane et rejette ceux provenant de derrière. Ainsi le son est légèrement moins réaliste que l'omnidirectionnel. De plus, ils sont sensibles à la pression acoustique. L'effet engendré est celui d'un sentiment de proximité. Il accroît aussi les moyennes et basses fréquences à mesure que la distance entre la source et la capsule diminue. On l'utilise lorsque des sons hors axe sont à éviter, cas de réverbération ou de proximité d'autres instruments. De ce fait, les micros cardioïdes sont couramment utilisés en sonorisation.
* '''Hypercardioïde''' : ''similaire au cardioïde, avec une zone avant un peu plus étroite et un petit lobe arrière.''
* '''Canon''' : ''forte directivité vers l'avant, directivitée ultra cardioïde permettant de resserrer le faisceau sonore capté.'' Utilisé pour enregistrer des dialogues à la télévision ou au cinéma, et pour capter des sons particuliers dans un environnement naturel. La directivité est ici ultra cardioïde et présente un champ de sensibilité encore plus étroit. La capsule est placée au fond d'une structure tubulaire complexe faisant office de réseaux d'interférences. Par leur aspect, on les appelle aussi micros fusils ou canons. Les microphones ultra cardioïdes ne répondent cependant pas aux basses fréquences.
* '''Bi-directionnel''' ou ''directivité en 8'' : ''deux sphères identiques, à l'avant et à l'arrière. Caractéristique des microphones à ruban.'' Le microphone bidirectionnel n'est utilisé que pour des applications particulières telles que la prise de son stéréophonique lors d'un interview ou des techniques de studio d'enregistrement avancées. Ce microphone possède deux capsules montées en opposition. Chaque capsule peut répondre à des directivités différentes. Cependant, il faut alors compter sur une matrice Mid-Side (M/S) afin que le signal soit converti en stéréo. Le M/S processing ou traitement M/S peut aussi convertir en signal stéréo trois signaux microphoniques par l'ajout d'un troisième microphone.
=== Les différentes technologies ===
Les principales technologies de microphones sont présentées ici. Il en existe d'autres, comme par exemple le [[microphone à ruban]], relativement rare.
==== Microphone dynamique à bobine mobile====
[[Image:Mic-dynamic.PNG|Schéma d'un micro dynamique|thumb|300px|Schéma du microphone dynamique: 1.Onde sonore, 2.Membrane, 3.Bobine mobile, 4.Aimant, 5.Signal électrique]]
Il comporte un diaphragme fixé à une [[bobine (électricité)|bobine]] mobile aimantée. Cette dernière va devenir le siège d'un [[courant induit]] en se déplaçant par rapport à un [[aimant]] fixe, ses oscillations étant égales à celle du diaphragme. Le signal émis par inductance sera le signal sonore.
Les professionnels du son ont tendance à bannir les microphones dynamiques en raison de leur reproduction sonore jugée trop ronde et terne, malgré l'apparition dans les années 80 d'aimants au [[néodyme]] fidélisant davantage la bande passante.
* Avantages : robustesse, passivité (pas d'alimentation externe ni d'électronique), capacité à gérer de fortes pressions acoustiques.
* Inconvénients : manque de finesse dans les aigus le rendant inapte à prendre le son de timbre complexes : cordes, [[guitare]] acoustique, cymbales, etc.
* Quelques modèles de références : [[Shure SM-57]], un standard pour la reprise d'instrument (notamment la caisse claire et la guitare électrique) et [[Shure SM-58]] pour la voix (Micro utilisé entre autres par [[John Fitzgerald Kennedy|Kennedy]] lors des meeting, [[Mick Jagger]] sur ''Voodoo Lounge'', [[Kurt Cobain]] sur ''Bleach'' etc.). Il est intéressant de savoir que ces deux micros sont identiques au niveau de la construction et que ce n'est qu'une courbe différente d'equalisation (due au filtre anti-pop qui n'existe pas sur le SM57) qui les différencient. Leurs versions supérieures, le BETA57 et BETA58, jouissent d'une notoriété moindre, malgré une qualité de fabrication nettement supérieure.
==== Microphone électrostatique à condensateur====
[[Image:Mic-condenser.PNG|thumb|300px|Schéma d'un microphone à condensateur. 1.Onde sonore, 2.Membrane avant, 3.Armature arrière, 4.Condensateur, 5.Résistance, 6.Signal électrique]]
Les microphones électrostatiques, bien qu'ayant le défaut d'être sensibles aux manipulations et de saturer à des niveaux de [[pression acoustique]] inférieurs à ceux supportés par les microphones dynamiques, sont largement plébiscités par les professionnels en raison de leur fidélité de reproduction. Cette fidélité n'est atteinte que si le microphone est étalonné ; le [[pistonphone]] est un appareil couramment utilisé à cette fin.
La membrane n'est pas fixée à un bobinage, mais est flottante, séparée d'une plaquette électriquement chargée par du [[vide]]. La face intérieure de la membrane étant saupoudrée d'une fine couche d'[[or]], métal très [[Conductivité|conducteur]], un courant se crée entre celle-ci et la plaquette sous forme d'électricité statique : il s'agit du signal sonore proprement dit. La technologie du microphone électrostatique est une référence en matière de réponse transitoire et de bande passante. De telles caractéristiques nécessitent une [[alimentation fantôme]], à pourvoir en [[Duplex (canal de communication)|duplex]], allant de 11 à 52 Vcc (standardisée à 48 Vcc), ainsi nommée car la tension générée est véhiculée via le même canal que le signal sonore en connectique [[XLR]]. En outre, les microphones électrostatiques sont équipés de préamplificateurs électroniques à étages de [[condensateur]]s, de [[transistor]]s ou de [[lampe]]s, car ils comportent souvent des options de traitement du signal telles un modulateur de directivité, un atténuateur de basses fréquences ou encore un limiteur de volume.
* Avantages : sensibilité, définition.
* Inconvénients : fragilité, nécessité d'une alimentation externe, contraintes d'emploi, inapte à reprendre des pressions acoustiques trop élevées. Sensible aux manipulations, il est généralement fixé sur une monture à [[Suspension acoustique|suspension]] faite de fils élastiques, généralement en zigzag, destinée à absorber les chocs et les vibrations. Il est très rare qu'il soit utilisé comme microphone à main, sauf certains modèles qui incorporent une [[Suspension acoustique|suspension]] interne.
* Quelques modèles de référence : Neumann U87ai et U89i, Shure SM81 et KSM44, AKG C3000 et C414.
==== Microphone électrostatique à électret ====
[[Image:MicrophoneElectret2.jpg|thumb|Microphone à électret]]
Le microphone à [[électret]] est dans son principe voisin du microphone à condensateur mais présente la particularité de disposer d'un composant à [[Polarisation (électronique)|polarisation]] permanente : l'électret. Le problème, c'est que la charge de polarisation diminue dans le temps, ce qui se traduit par une perte de sensibilité du micro au fil des années.
D'une façon générale, une alimentation à piles du microphone à électret est nécessaire pour l'alimentation d'un transistor à effet de champ adaptateur d'impédance logé immédiatement derrière la capsule. En effet l'[[Impédance (électricité)|impédance]] très élevée de celle-ci est incompatible avec l'entrée basse ou moyenne impédance (200 [[Ohm (unité)|Ohm]]s ou 47kohms) des appareils [[transistor]]isés actuels. De plus cette liaison directe serait sujette à de nombreuses inductions parasites et à une chute d'aigus très forte sur cable long.
Cetains modèles semi-professionnels actuels utilisent indifféremment une pile interne (1.5 volt) ou l'[[alimentation fantôme]] normalement prévue pour les micros à condensateur (48 volts sur les tables de mixage) grâce à un commutateur. Ceci ajoute au risque de confusion entre les 2 technologies 'électret' et 'électrostatique pur'
Facilement miniaturisable, le micro à electret est très utilisé dans le domaine audiovisuel (micro cravate, micro casque, etc.) où on l'apprécie pour son rapport taille/sensibilité. Les meilleurs modèles parviennent même à rivaliser avec certains micros électrostatiques en terme de sensibilité.
NOTA BENE : Les électrets actuels bénéficient d'une construction palliant cette fâcheuse espérance de vie limitée que l'électret connaît depuis les années 70.
*Avantages : possibilité de miniaturisation extrême, sensibilité.
*Inconvénients : amoindrissement de la sensibilité au fil du temps.
*Quelques modèles de références : AKG C1000, Shure KSM32, Rode Videomic, Sony ECM.
==== Microphone magnétique ====
[[Image:Pickups Humb 2Single.jpg|thumb|un humbucker et deux micros "simples"]]
Il est utilisé principalement sur les [[Guitare électrique|guitares électriques]], les [[Guitare basse|basses]] les [[piano électrique|pianos électriques]] ou encore les [[Violon|violons électriques]], pour capter la vibration des cordes métalliques. Il existe plusieurs types de micros guitare (voir [[guitare#Microphones|guitare]]). Ces derniers sont choisis en fonction de l'instrument, du style de musique jouée, et de la coloration sonore que l'on souhaite avoir.
A l'origine, le micro était à simple bobinage, dit ''single coil'', se composant d'un [[aimant]] entouré d'une [[bobine (électricité)|bobine]]. Le [[champ magnétique]] de l'aimant traverse notamment la bobine, laquelle est soumise aux variations de ce champ induites par les cordes en mouvement – elles jouent le rôle d'un diaphragme mobile qui fait varier la force contre-électromotrice parcourant la bobine. À la bobine sont en général raccordés deux fils électriques : celui qui va véhiculer le son sous la forme de signaux électriques est appelé le « point chaud », l'autre est tout simplement relié à la masse.
Le problème des micros ''simples'' est qu'il génénèrent des sons parasites. Ce problème a été résolu dans les années 1950 par un ingénieur de chez Gibson, Seth E. Lover, en utilisant deux micros simples dont les polarités ont été inversées : c'est le micro ''double'' aussi appelé ''[[humbucker]]''.
Les micros doubles peuvent être :
* splittés (on n'utilise qu'un seul des deux bobinages pour donner une sonorité de micro simple) sur certaines guitares.
* appairés, en série ou en parallèle, en phase ou en opposition de phase, selon le montage électrique installé sur la guitare, créant ainsi des combinaisons de sonorités supplémentaires.
Il existe aussi les micros guitare "actifs" principalement de la marque [[EMG,Inc]] qui ont de nombreux avantages notamment sur scène et en studio.
Depuis quelques années, des chevalets intégrant des capteurs piézo-électriques (ceux des guitares électroacoustiques) ont fait leur apparition, que l'on peut combiner aux micros déjà présents sur la guitare.
==== Microphone à charbon ====
{{loupe|Microphone à charbon}}
Les microphones à charbon étaient autrefois utilisés dans les combinés télephoniques ; ils sont moins voire plus du tout utilisés de nos jours. Ce sont aussi les premiers microphones des stations radios telles que la BBC.
Ils sont composés d'une capsule contenant des granulés de carbone entre deux plaques métalliques servant d'électrodes. La vibration due à l'onde sonore vient comprimer les granules de carbone. Le changement de géométrie des granules et de leur surface de contact induit une modification de la résistance électrique, produisant ainsi le signal. Ces microphones fonctionnent sur une plage de fréquence limitée et produisent un son de basse qualité mais sont cependant très robustes.
===Quelques photos de microphones===
<gallery>
Image:MikrofonGrundig1.JPG|Vieux micro Grundig (à charbon)
Image:MikrofonGrundig2.JPG|Vieux micro Grundig (à charbon)
Image:Ljvfhsdljfjdsloiewoir.jpg|Microphone dynamique pour [[karaoké]]
Image:Microphone.jpg|Microphone à électret (pour ordinateur)
Image:SM57%26Beta57.JPG|Shure SM57 (dynamique)
Image:Dynamic-microphone-senn.jpg|Sennheiser 845 (dynamique)
Image:AKG-C414-front.jpg|Micro AKG C414 (voix, chant, à condensateur)
Image:MicrophoneNeumannU89iA.jpg|Neumann U89i (universel à condensateur)
Image:Neumann_U87.jpg|Neumann U87 (universel à condensateur)
Image:Oktava319.jpg|Oktava 319 (instruments à condensateur)
Image:Oktava319-internal.jpg|Membrane d'un Oktava 319
Image:Ldc-mike.jpg|Suspension contre les vibrations
Image:Oktava319vsshuresm58.png|Courbes d'un micro à condensateur (Oktava 319) et d'un micro dynamique (SM58)
Image:ElektretMicAmp.png|Schéma du préampli d'un microphone à électret
Image:Guitar_mics.jpg|Microphone magnétique pour guitare
Image:Mic-dynamic.PNG|Schéma d'un micro dynamique
Image:Mic-condenser.PNG|Schéma d'un micro à condensateur
</gallery>
=== Autres catégories ===
Il existe d'autres catégories de micro :
* L'[[hydrophone]] : l'[[eau]] étant aussi un milieu compressible, il existe aussi des micros pour écouter les sons dans l'eau. Ces micros ont deux principales utilisations : la prise de son pour les reportages aquatiques et la navigation dans les [[sous-marin]]s.
* Le [[microphone de contact]], qui capte les vibrations d'un [[État solide|solide]].
== Principaux systèmes d'enregistrements stéréophoniques ==
=== La stéréophonie mixte et les couples équivalents ORTF, DIN, NOS ===
* Système stéréo composé de deux cardioïdes, avec un angle entre les micros de 110° et des espacements de capsules de 17cm pour l'ORTF (français), qui est le meilleur couple équivalent avec un angle d'enregistrement utile de 90°.
* Un angle entre les micros de 90° et des espacements de capsules de 20cm pour le DIN (allemand), qui donne une prédominance aux différences temporelles avec un angle d'enregistement utile de 100°.
* Un angle entre les micros de 90° et des espacements de capsules de 30cm pour le NOS, qui donne des différences temporelles encore plus présentes avec un angle d'enregistrement utile de 80°.
=== La stéreophonie d'intensité et les couples coincidents ===
* Le système XY : deux cardioïdes, avec un angle de 90° et des capsules coïncidentes, c'est-à-dire au même endroit. Ce système est mono-compatible. Angle utile de prise de son 170°. À noter que l'angle sur le couple XY est modulable selon la restitution voulue. C'est un couple jouant sur les différences d'intensités, donnant des sources sonores mal localisées dans l'espace à cause de l'absence des différences temporelles. La localisation spatiale de l'oreille humaine les utilise énormément. Elle est moins sensible aux différences d'intensité.
* Le système MS : un microphone cardioïde couplé à un microphone bidirectionnel. Les deux micros sont placés de manière coïncidente, le micro cardiodide (1) pointé vers la source alors que le micro bidirectionnel (2) va "écouter" les cotés. (la tranche pointe donc la source). L'effet stéréophonique est obtenu par un matricage (Gauche = 1+2, Droite = 1-2) ce qui fait de ce couple le plus mono-compatible, car la somme des deux canaux résulte dans la seule contribution du microphone cardioide. Ce système donne une image stéréo large et ample mais tres diffuse.
=== La stéréophonie de phase et son couple AB ===
* Le système AB: deux omnidirectionnels espacés. La sommation peut donner des problèmes de phase, en particulier si les microphones sont très espacés. La distance de base est 17cm. Plus les micros sont espacés, plus l'angle de prise de son augmente. Lorsque les microphones sont trop espacés, un trou apparaît au centre de l'image.
== Voir aussi ==
Un [[mouchard électronique|mouchard]] est un microphone de petite taille dissimulé afin de faire de l'[[espionnage]].
=== Articles connexes ===
* [[Hydrophone]]
* [[Capteur]]
=== Liens externes ===
{{Wiktionnaire}}
* {{fr}} [http://lemicrophone.free.fr Le seul site internet qui lui soit entierement consacré. Histoire, utilisation, Principe, types, modeles, documents, etc.
* {{fr}} [http://fr.audiofanzine.com/apprendre/dossiers/index,idossier,34.html Dossier sur les microphones] sur [[Audiofanzine]]
* {{fr}} [http://fr.wikizic.org/Microphones/ Musée des microphones] - Base de données de microphones, ressources, avis d'utilisateurs, images
* {{fr}} [http://mdesigner.free.fr/index.php?2006/04/30/40-les-microphones-principe-et-fonctionnement Explication sur les différentes figures de directivité des microphones] (Gisles Nhy)
* {{fr}} [http://www.sfa.asso.fr/en/gea/biblio.htm Bibliographie sur le site de la SFA] ([[Société Française d'Acoustique]])
{{Portail|musique|électricité et électronique}}
[[Catégorie:Matériel audio]]
[[Catégorie:Capteur]]
{{Lien BA|de}}
[[ar:مصدح]]
[[bg:Микрофон]]
[[bs:Mikrofon]]
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