Qu’est-ce que la directivité?

Microphones omnidirectionnels | Microphones directionnels | Diagramme polaire | Facteur de distance | Microphones à condensateur en ligne | Quel est leur rendu sonore? | Effet de proximité | Quelle est la meilleure directivité?

Les microphones sont catalogués selon leurs types de capsules mais aussi selon leur directivité, autrement dit la manière dont ils captent le son provenant de différentes directions. Dans ce domaine, on distingue deux grands types de microphones : les omnidirectionnels et les directionnels. Les microphones omnidirectionnels, de conception et de fabrication simples, ont un fonctionnement facile à comprendre. Ils constituent également un point de référence pour les autres.

FIGURE 3 & 4 :
[3] Microphone omnidirectionnel;
[4] Microphone directionnel (cardioïde)
Microphones omnidirectionnels
Ils captent le son uniformément, quelle que soit sa provenance, qu’on les pointe sur le sujet ou à l’opposé, mais bien sûr, à égale distance. Néanmoins, les meilleurs modèles ont tendance à devenir directionnel en hautes fréquences, par conséquent, un son de même intensité provenant de l’arrière semblera moins net que celui de l’avant.

Leur fonctionnement omnidirectionnel en très hautes fréquences dépend directement de leur taille. Car le boîtier du microphone bloque tout simplement les ondes de hautes fréquence provenant de l’arrière. Plus leur diamètre est petit, plus ils seront omnidirectionnels.

Microphones directionnels
Ceux ci sont conçus pour la prise de son à l’avant (et également à l’arrière dans le cas des modèles bidirectionnels), en éliminant le son hors axe. Cet effet varie selon les fréquences, et seuls les meilleurs modèles fournissent une élimination uniforme dans une large bande de fréquences. La directivité dépend habituellement des ouvertures externes et passages internes du microphone permettant au son d’atteindre précisément les deux côtés de la membrane. Le son parvenant de l’avant fera vibrer la membrane, alors que celui de l’arrière annulera cette vibration.

Les principaux modèles directionnels comprennent les microphones, cardioïdes, subcardioïdes, hypercardioïdes et bidirectionnels. On inclut également dans cette catégorie générale, les microphones canon, dont la conception beaucoup plus sophistiquée permet une directivité supérieure à celle des quatre modèles de base.

FIGURE 5 :
Directivité omnidirectionnelle générale;
Directivité directionnelle (cardioïde) générale
Diagrammes polaires
Pour mieux comprendre le fonctionnement des microphones directionnels, vous trouverez les diagrammes polaires (directivité) dans nos brochures et nos fiches produits. Ces graphiques circulaires indiquent la sensibilité relative du microphone en dB lorsqu’il tourne face à une source sonore fixe. Vous pouvez également considérer qu’il s’agit d’une « tranche » du diagramme illustré aux figures 3 et 4.

La directivité du microphone en diverses fréquences se représente souvent par un graphique. Sur les pages Web, la réponse est uniquement montrée à 1 000 Hz, à des fins de simplification. La plupart des modèles directionnels courants ont une directivité en forme de cœur, de là leur qualificatif de cardioïdes.

Les diagrammes polaires ne doivent pas s’interpréter comme un « plan au sol » de la réponse du microphone. À titre d’exemple, sur le diagramme polaire cardioïde illustré, la réponse chute de 6 dB selon un angle de 90° hors axe. Cela peut sembler anodin, mais si deux personnes placées à équidistance du microphone parlent, l’une directement dans l’axe et l’autre à 90° hors axe, cette dernière s’entendra comme si elle se trouvait deux fois plus loin que la première. Pour égaliser le volume, il faudra raccourcir de moitié la distance au micro.

Quelques précisions : ces diagrammes polaires s’enregistrent dans une chambre anéchoïque, qui simule un environnement acoustique parfait, sans murs, ni plafond, ni plancher. Dans la réalité, les murs réfléchissent le son, et par conséquent, un son hors axe risque d’entrer dans le microphone après avoir réflexion sur une surface. Par conséquent, il est bien rare de profiter de la directivité maximale d’un microphone. Même si les microphones cardioïdes ne captaient aucun son à l’arrière (ce qui n’arrive jamais), ces sons réfléchis sur les surfaces voisines finiraient par arriver partiellement à l’avant ou sur les côtés. Les microphones cardioïdes permettent donc d’éliminer en partie les sons indésirables mais pas totalement. Ils permettent de réduire le son hors axe d’environ les deux tiers.

Le microphone de la figure 5 perd 25 dB à 180° hors axe, par rapport à sa sensibilité dans l’axe. Cela veut dire qu’en tournant ce microphone de 180° pour qu’il se trouve dans la direction opposée de la source sonore, il la capte comme si elle se trouvait DIX-HUIT FOIS plus loin!

FIGURE 6 : Diagrammes polaires de base
L’angle d’admission correspond à l’angle maximum selon lequel le microphone doit offrir une sensibilité uniforme. Comme on peut le constater à la figure 6, les diagrammes polaires indiquent des angles d’admission différents. Ils varient souvent selon la fréquence. L’une des caractéristiques d’un microphone de qualité, c’est sa directivité constante dans une gamme de fréquences.

Facteur de distance
Un microphone directionnel élimine une bonne partie du son hors axe et offre ainsi un meilleur « facteur de distance » qu’un micro omnidirectionnel. Comme l’indique la figure 6, le facteur distance (FD) d’un micro cardioïde est de 1,7 contre 1 pour un omnidirectionnel. Cela signifie que dans un environnement uniformément bruyant, un microphone omni captera le son à 10 pouces alors qu’un microphone cardioïde pourra capter la même source à 17 pouces, avec des résultats similaires en termes de rapport signal/bruit. Quant aux autres types de microphones : les subcardioïdes donnent les mêmes résultats à 12 po, l’hypercardioïde à 20 po et le bidirectionnel à 17 po.

Dans le cas de bruit indésirable provenant d’une seule direction, on peut installer le microphone au point minimal du diagramme, face au bruit et les modèles directionnels offriront un facteur de distance supérieur.

FIGURE 7 : Microphone à condensateur en ligne + gradient
Microphones à condensateur en ligne
Pour effectuer des prises de son à grande distance, ce type de microphone, appelé aussi microphone canon constitue le meilleur choix. Ils sont parfaits pour les vidéos et les films mais on doit les installer à l’extérieur de l’image, autrement dit, hors du champ de la caméra.

Ce type de microphone, muni d’un tube à interférence en avant de la capsule, permet d’annuler une grande partie du son hors axe. Les microphones à condensateur en ligne d’Audio-Technica combinent une capsule directionnelle (« gradient ») et un tube à interférence pour éliminer également le son provenant de l’arrière.

En règle générale, le tube à interférence de ce type de microphone peut s’allonger pour réduire l’angle d’admission et augmenter ainsi la distance de prise de son. Les microphones à condensateur en ligne courts n’ont pas une aussi longue portée que les modèles longs, mais on préfère souvent leur plus grand angle d’admission dans certains cas, lorsque la précision à la source revêt moins d’importance. Certains des microphones canon d’A-T ont un design exclusif (Brevet américain no 4 789 044) et leur tube à interférence d’un tiers plus court ne réduit en rien leur performance.

Quel est leur rendu sonore?
À une distance d’environ 60 cm, et dans une pièce absolument sourde, un microphone omni ou un modèle directionnel donnent un son similaire. Mais en les plaçant côte à côte dans une salle bruyante ( une grande église ou un auditorium), on entend immédiatement la différence. Le micro omnidirectionnel capte toute la réverbération et l’écho et restitue l’ambiance du direct. Le micro cardioïde capte en partie la réverbération, mais dans une moindre mesure, et sa sonorité ne se modifie pas beaucoup par rapport à une chambre anéchoïque. Le facteur distance entre ici en action.

Dans un lieu très bruyant, si vous pouvez éviter de diriger le microphone vers le bruit, un modèle cardioïde donnera un meilleur rapport entre le bruit voulu et le bruit indésirable qu’un modèle omnidirectionnel.

FIGURE 8 : Influence de l’effet de proximité sur la réponse des microphones directionnels
Effet de proximité
En reprenant la comparaison précédente, mais cette fois-ci avec des microphones situés très près de la source ( un chanteur, par exemple), en vous rapprochant à cinq centimètres, vous remarquerez une augmentation de la réponse en grave dans la plupart des microphones cardioïdes. Il s’agit d’un effet de proximité bien connu, qui concerne beaucoup moins les microphones omnidirectionnels.

Cet effet n’est pas une bonne ni une mauvaise chose en soit, dépendant de la manière dont on s’en sert. En chantant de très près, un interprète peut obtenir un son profond et chaleureux et passer ensuite à des sonorités plus pénétrantes en éloignant le microphone et en chantant plus fort. Cela nécessite un peu de pratique mais permet aussi d’exprimer sa créativité. En revanche, si l’on continue à chanter sans rechercher d’effet et selon la même intensité, le fait de rapprocher ou d’éloigner le microphone risque de créer des variations d’équilibre tonal, outre les changements de niveau sonore. Certains interprètes aiment chanter de très près pour pallier à leur manque de coffre.

On peut se servir de l’effet de proximité pour réduire l’accrochage acoustique (Larsen) lors d’un renforcement sonore. Si l’interprète est collé au microphone et n’a pas besoin d’accentuer les graves, en utilisant un égalisateur on parviendra à éliminer la réponse aux graves du canal. Le microphone devient ainsi moins sensible à l’accrochage acoustique en basses fréquences, puisqu’il est moins sensible à tous les signaux en basses fréquences lui parvenant à moins de trente centimètres. (Cette technique vise également à réduire l’effet du bruit de manipulation.)

Quelle est la « meilleure » directivité?
Dans le choix d’un microphone directionnel ou omnidirectionnel, on tient compte de l’utilisation (enregistrement ou renforcement sonore), des conditions acoustiques, de la portée requise et de la qualité sonore visée. Les microphones directionnels ont le mérite d’éliminer les bruits parasites, de réduire la réverbération et d’augmenter le gain avant accrochage. Mais dans un bon environnement acoustique, les microphones omnidirectionnels, bien placés, arrivent à préserver la qualité originale du son, et leur réponse plate ainsi que leur absence d’effet de proximité emportent souvent l’adhésion des utilisateurs.

De plus, ces derniers résistent habituellement mieux aux bruits mécaniques ou de manutention que les microphones directionnels. Ils sont moins exposés aux plosives dues à certaines consonnes telles que le P, le B et le T. Les professionnels de l’enregistrements ont tendance à disposer de ces deux types de microphones pour parer à toutes les éventualités.

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