Qu'est-ce qui rend un microphone meilleur qu'un autre et comment créer le mien?

Je suis curieux des micros et ai quelques questions.

1. Quel est l'élément clé en eux qui rend l'un meilleur qu'un autre?
2. Que faut-il pour construire moi-même un microphone de haute qualité? Je cherche à acheter un bon microphone, et je regardais le Blue Yeti à titre d'exemple, ce qui m'a fait me demander. Je sais que c'est mieux que mon microphone à un dollar, mais je veux savoir pourquoi.
3. Juste pour les coups de pied, j'ai acheté un microphone à condensateur el-cheapo (2,2 K Ohm, 1,5 V) pour jouer avec, mais je n'ai aucune idée de ses limites. À quoi pourrait servir un microphone comme celui-ci?

Demander ce qui rend un microphone meilleur qu'un autre, c'est comme demander ce qui rend une voiture meilleure qu'une autre. C'est un sujet ÉNORME pour lequel je ne peux que donner un aperçu. Mais voici:

Diaphragme

Bien sûr, le diaphragme est le plus important (mais à peine). C'est la partie qui se déplace en réponse au son et convertit le son en signaux électriques. C'est la partie qui détermine si votre micro est un micro dynamique, à condensateur, à ruban ou autre.

Pour obtenir une bonne réponse en fréquence, le diaphragme doit être très léger. Plus c'est léger, mieux c'est. Mais plus quelque chose est léger, plus il est fragile. Il faut donc prendre des mesures pour le rendre plus robuste et / ou le protéger des dommages.

Un bon diaphragme résistera également aux dommages environnementaux. Surtout de l'humidité, mais aussi de la fumée, des températures extrêmes, des chocs, etc.

Construire un diaphragme est super difficile et nécessite des matériaux et des machines spécialisés. Cela dépasse presque tous les amateurs, et même la plupart des entreprises. Il y a de fortes chances que plus de 75% des marques de micros vendues dans des endroits comme Guitar Center ne fabriquent pas leurs propres diaphragmes - et cela pourrait atteindre 90%.

Il est possible de faire un diaphragme dans votre maison, mais cela ne sonnera pas du tout bon. Vous seriez chanceux d'en faire un qui a une "qualité téléphonique".

Parfois, le diaphragme est appelé «capsule micro», mais cela peut parfois être trompeur.

Mécanique

Les propriétés mécaniques du micro ne doivent pas être sous-estimées. Par mécanique, je veux dire tout ce qui n'est pas le diaphragme ou l'électricité. Le corps du micro, la grille, le positionnement du diaphragme à l'intérieur du micro et même le clip du micro.

C'est principalement la conception mécanique qui détermine si le micro est cardioïde, omnidirectionnel ou hypercardioïde. Plus précisément, c'est la conception mécanique qui détermine la quantité de bruit involontaire qui est rejetée. Cela se fait par le placement du diaphragme et la conception du gril.

Une autre tâche importante de la conception mécanique est de réduire le bruit de manipulation - le bruit provoqué par une personne tenant, déplaçant ou ajustant le microphone. Dans les micros vraiment mauvais, il suffit de fléchir la main tout en tenant le micro.

La conception mécanique aide également à protéger le micro du vent, de la respiration, de la salive, de la fumée, de la bière, etc.

Électrique

La plupart des micros, en particulier les micros à condensateur, ont une électronique pour amplifier le signal du diaphragme avant de le produire. Certains micros ont également de simples filtres passe-haut commutables qui réduisent davantage la manipulation et le bruit lié au vent.

Bien sûr, l'électronique doit être silencieuse tout en étant capable de gérer une énorme plage dynamique sans distorsion. Même si ces circuits sont généralement très simples, les rendre de haute qualité est plus facile à dire qu'à faire.

Cela devient encore plus difficile pour les USB-Mics qui sortent. Fabriquer un micro USB de qualité grand public n'est pas trop difficile, mais un micro USB de qualité studio est difficile en raison de l'électronique supplémentaire.

Cohérence

Faire les choses ci-dessus de manière cohérente est super important pour un fabricant de microphone. Une fois que vous avez l'équipement de fabrication coûteux, il est relativement facile de faire un micro de qualité. Mais il est difficile de créer deux micros de qualité qui correspondent l'un à l'autre en termes de niveau de sortie, de réponse en fréquence, de réponse transitoire, etc.

C'est super important si vous avez besoin d'une paire de micros pour des enregistrements stéréo. Si le micro gauche a une réponse en fréquence légèrement différente de celle du micro droit, l'enregistrement semblera étrange. Presque toutes les sociétés de micros vendront des "paires assorties" de micros, où elles passent par un lot de micros et en trouvent deux qui sont très étroitement appariés. Les autres entreprises ne s'en préoccuperont même pas car elles ont du mal à en faire 2 qui sont les mêmes.

Construire un micro de haute qualité à la maison

C'est super difficile, mais cela dépend de ce que vous voulez faire vous-même. La fabrication à partir de zéro est presque impossible car elle nécessite des compétences et des équipements que l'on trouve rarement chez une seule personne (dépôt en phase vapeur, électronique, fabrication métallique, moulage par injection plastique et / ou caoutchouc, etc.).

Vous pouvez effectuer l'une de ces tâches et reconstruire un micro existant avec cette tâche. Par exemple, vous pouvez prendre un micro chinois bon marché et reconstruire ou repenser l'électronique qu'il contient. Ou procurez-vous un tour à métal et une fraiseuse et repensez le corps d'un micro existant.

Il est certainement possible, avec des recherches et une planification minutieuses, de prendre un micro de 75 $ US et de le faire fonctionner comme un micro de 500 $ US.

Mais ne vous embêtez pas à essayer de créer vos propres diaphragmes si la qualité audio est votre objectif. Par tous les moyens, faites-en juste pour apprendre des choses, mais ne vous attendez pas à ce que ça sonne bien.

Capsules de micro à condensateur El-Cheapo

Ceux-ci ne sont pas très utiles en ce qui concerne l'audio professionnel. La qualité n'est tout simplement pas là, dans le bruit, la réponse en fréquence, la plage dynamique, etc. Les condenseurs professionnels ont un diaphragme de 0,5 à 1,0 pouce de diamètre afin d'être sensible et d'avoir une meilleure réponse en fréquence. Les moins chers mesurent généralement moins de 0,25 pouces, voire 0,10 pouces.

Réseaux de micros

Un domaine émergent de la recherche sur les micros aujourd'hui est l'utilisation de réseaux de microphones. C'est là que de nombreux micros el-cheapo sont utilisés et combinés de manière utile. Normalement, les réseaux de microphones sont utilisés pour fabriquer un microphone super-directionnel pour les téléconférences et des applications similaires. C'est un domaine dans lequel quelqu'un à la maison peut plus facilement jouer et peut-être trouver quelque chose qui fonctionne mieux que ce qui est disponible dans le commerce.

Q1

Voici quelques éléments qui me viennent à l'esprit:

• Plage dynamique - la plage entre les niveaux SPL les plus bas et les plus élevés que le microphone peut traiter. Par exemple, le fait de faire du bruissement de feuilles nécessitera une bonne performance de bas niveau, et la prise de son d'une grosse caisse nécessitera une bonne performance de haut niveau (c'est-à-dire aucune distorsion).
• Réponse en fréquence - la planéité à travers la bande passante (par exemple 20 Hz - 20 kHz) est généralement souhaitable, mais peut être conçue pour, par exemple, une meilleure réponse des basses.
• Rapport signal / bruit (SNR) et bruit propre - Le rapport signal / bruit est le rapport d'un signal de référence au bruit que le microphone fait sans son présent (bruit propre). Un SNR élevé est donc bon, et un faible bruit de fond est bon. Les micros à condensateur sont généralement très sensibles, plus faciles à obtenir de bonnes performances SNR, et donc bons pour l'audio de bas niveau.
• Directivité - comment l'angle du son affecte la réponse. Différents types de microphone ont des motifs différents. Ceci est affecté à la fois par le type d'élément (dynamique, condenseur, ruban, etc.) et la conception du boîtier:

Voici les modèles de réponse directionnelle (connus sous le nom de modèles polaires ) pour un micro cardioïde typique (à gauche) et un fusil de chasse (à droite)

Habituellement, ils sont donnés en 2D, mais pour ceux qui débutent, il peut être plus facile de comprendre si nous pouvons voir une représentation 3D - voici le même motif cardioïde en 3D:

De ceux-ci, nous pouvons voir que, par exemple, si vous avez seulement besoin de capter le son d'une direction spécifique, le fusil de chasse est un bon microphone à utiliser.

• Impédance - à quel point il est facile d'adapter le microphone à divers types d'équipement, et aussi à quel point il peut être sensible au bruit (par exemple, les micros piézoélectriques, souvent utilisés sur les instruments acoustiques sont très sensibles aux vibrations) Par exemple, un micro à faible impédance sera meilleur pour une utilisation avec de longs câbles (évitez de prendre un bourdonnement)
• Durabilité - la facilité avec laquelle le microphone peut être endommagé. Les micros à ruban de l'IIRC sont assez fragiles et doivent être manipulés avec soin. Les éléments de condenseur professionnels sont également assez faciles à endommager. Les types moins fragiles incluent le dynamique (bobine mobile) et le carbone.
• Prix ​​- comme avec beaucoup d'autres choses dans l'audio, ce n'est pas toujours dicté par les performances. Une capsule d'électret bon marché (~ £ 1) lorsqu'elle est correctement polarisée peut avoir une bien meilleure réponse en fréquence que par exemple un vieux micro à condensateur à valve qui pourrait être des centaines. Voici (d'Elliott Sound Products) une discussion et un exemple d'utilisation d'une capsule d'électret bon marché (souvent décriée, mais cela est généralement dû à une mauvaise conception plutôt qu'à la capsule elle-même) pour fabriquer un microphone de test avec des performances comparables aux modèles professionnels.
  Pour une discussion encore plus détaillée et excellente, cette thèsecompare un micro de test construit avec une capsule d'électret ~ 1 £ (coût total environ 15 £) avec une configuration de micro pro coûtant ~ 500 £. Le micro bon marché surpasse ou correspond au micro professionnel dans la plupart des domaines. Par exemple, voici le bruit de fond des deux micros:

Q2

Si vous souhaitez concevoir la capsule elle-même, la construction d'un microphone de qualité sera assez difficile compte tenu de la nature fragile et délicate de nombreux types. Je choisirais probablement quelque chose comme un gros condensateur ou un micro à électret - vous devriez être en mesure de vous procurer le bon film, ou vous pouvez obtenir du mylar et lui appliquer une charge permanente en utilisant une alimentation HV (recherchez des haut-parleurs électrostatiques pour idées)
vérifier ensuite quelques schémas pour le circuit de préampli qui est nécessaire dans les micros à condensateur ( en raison de leur haute impédance)
ne vous attendez pas que vos résultats soient très bien, mais si vous faites assez de recherche et prenez votre temps, vous ne savez jamais. Ce sera certainement un projet d'apprentissage amusant.

Si vous souhaitez prendre une capsule existante et construire un microphone autour d'elle, il serait beaucoup plus facile d'obtenir de bons résultats. Il est certainement possible d'utiliser des composants et des outils facilement disponibles. La lecture attentive de la thèse ci-dessus serait un excellent point de départ.

Q3

Pour la troisième question, il est difficile de dire sans voir les spécifications / fiche technique, mais il sera probablement utile comme microphone de parole / musique à usage général (pas pour des niveaux très élevés)
La qualité devrait convenir à tout usage de consommateur, mais sera probablement ne respectent pas les normes "pro audio" (bien que voir la note ci-dessus sur le prix, rien n'est certain)

La page Wiki sur les microphones est bonne, très bonne introduction à de nombreux types différents - mérite d'être lue.