Les microphones sont-ils des appareils analogiques ou numériques ?

Les microphones sont utilisés tous les jours pour enregistrer de l’audio analogique et numérique, il est donc logique qu’il y ait un peu de confusion quant à savoir si les microphones sont des appareils analogiques ou numériques, ou les deux.

Les microphones sont-ils analogiques ou numériques? Les microphones convertissent les ondes sonores en signaux audio électriques CA et sont donc des appareils analogiques. Cependant, certains microphones(tels que les microphones USB) sont conçus avec des convertisseurs analogique-numérique intégrés et une sortie audio numérique, ce qui en fait des « microphones numériques ».

Ce n’est pas parce qu’un microphone est analogique ou numérique qu’il ne peut enregistrer qu’en analogique ou en numérique. En fait, la grande majorité des microphones d’aujourd’hui sont analogiques, et la grande majorité de l’enregistrement audio moderne est numérique. Parlons un peu plus des microphones et de leur rôle dans l’audio analogique et numérique.

Les microphones sont analogiques d’abord et numériques ensuite(le cas échéant)

C’est la bonne façon de déterminer si les microphones sont analogiques ou numériques. Les microphones produisent d’abord des signaux audio analogiques(tensions alternatives). Ces signaux analogiques peuvent être convertis en signaux numériques si nécessaire.

Les microphones sont des transducteurs qui convertissent l’énergie des ondes mécaniques(ondes sonores) en énergie électrique(signaux audio analogiques ou tension alternative).

Tous les microphones(à l’exception de quelques mises en garde) le font au moyen d’un diaphragme vibrant qui se déplace en sympathie avec les ondes sonores qui l’entourent. Le mouvement de va-et-vient de ce diaphragme provoque la création d’une tension alternative, souvent par des principes électrostatiques ou électromagnétiques.

Ainsi, les microphones créent d’abord un signal audio analogique. En ce sens, tous les microphones sont techniquement d’abord analogiques.

Le facteur de différenciation des microphones analogiques et numériques est donc la sortie:

• Les microphones analogiques émettent des signaux analogiques(mesurés en millivolts et généralement émis via des connexions XLR ou TRS).
• Les microphones numériques émettent des signaux numériques ( mesurés en profondeur de bits, taux d’échantillonnage et dBFS et sont généralement émis via USB).

Un microphone numérique est conçu avec un convertisseur analogique-numérique(ADC) intégré. L’ADC prend le signal analogique du diaphragme/capsule du microphone à son entrée et convertit ce signal en informations numériques, qu’il émet ensuite.

Ce signal audio numérique converti est finalement émis par la sortie du microphone et le microphone est donc dit «numérique».

Il y a, bien sûr, un argument quant à savoir si ces microphones USB sont en fait des «microphones numériques» ou non. Je suis d’avis que si le microphone produit de l’audio numérique, il peut très bien être considéré comme un microphone numérique.

Enregistrement audio numérique avec microphones analogiques

La grande majorité des enregistrements audio réalisés aujourd’hui sont réalisés sous forme numérique. Cependant, la plupart des microphones sont analogiques. Êtes-vous sûr que nous ne comptons pas uniquement sur les microphones numériques pour l’enregistrement numérique?

Absolument pas!

Les microphones analogiques sont toujours le statu quo dans l’enregistrement numérique aujourd’hui. Ces microphones peuvent être enregistrés sur des ordinateurs, des stations de travail audio numériques et des consoles de mixage numériques via des convertisseurs analogique-numérique. Les ADC sont les plus courants dans les interfaces audio, qui sont souvent conçues pour connecter plusieurs microphones à un ordinateur via une seule connexion USB, Firewire, Thunderbolt ou autre.

En fait, les ADC audio étaient utilisés pour enregistrer numériquement les microphones analogiques avant d’être conçus pour s’adapter aux microphones numériques.

Existe-t-il des microphones numériques dynamiques, à condensateur et à ruban?

Les microphones, comme les transducteurs, sont de types variés. Les principaux sont le dynamique(bobine mobile), le condenseur et la bande. Existe-t-il des microphones numériques avec des capsules à bobine mobile, à condensateur et à ruban ou les microphones numériques sont-ils limités à un type de transducteur?

En théorie, il est possible de transformer n’importe quel microphone en microphone numérique avec l’ajout d’un ADC avant la sortie du microphone. Et à cause de cela, il existe aujourd’hui sur le marché des microphones numériques dynamiques, à condensateur et à ruban.

Comme exemple rapide, voici un microphone numérique pour chaque type de transducteur:

• Microphone numérique dynamique à bobine mobile: Rode Podcaster USB.
• Microphone numérique à condensateur: Blue Yeti USB.
• Microphone dynamique numérique à ruban: MXL UR-1 USB.

Cela dit, la grande majorité des microphones USB numériques commerciaux sont des condensateurs. Pourquoi est-ce?

La raison pour laquelle la plupart des microphones numériques/USB sont des condensateurs est simplement due à la nature de leur application. Les microphones USB sont le plus souvent utilisés pour capturer une personne qui parle, et les condensateurs ont tendance à mieux fonctionner pour cette application.

La dynamique(bobine mobile et bande) fonctionne également bien pour l’enregistrement de la voix, c’est juste que les condensateurs les surpassent dans cette application.

Avantages et inconvénients: Analogique vs. microphones numériques

Faisons une petite comparaison et contraste entre les microphones analogiques et numériques.

Commençons par les avantages des microphones numériques:

• Facile à utiliser avec les ordinateurs: il suffit de brancher et de jouer(ou tout au plus de télécharger un pilote).
• Souvent, le microphone dispose également d’une surveillance au casque sans latence.
• La conversion du signal analogique en informations numériques à proximité(dans le microphone) réduira la probabilité et les effets des interférences électromagnétiques sur le signal du microphone(moins de temps pour que le signal analogique électrique se déplace).

Les inconvénients des microphones numériques:

• Ils sont souvent limités à l’enregistrement d’un microphone à la fois.
• Il ne peut pas être facilement utilisé avec des équipements analogiques ou même des équipements analogiques-numériques(interfaces audio, etc.)

Par rapport aux microphones numériques, les avantages des microphones analogiques classiques sont:

• Compatibilité avec les équipements analogiques et utilisation facile avec les ADC externes et les interfaces audio.
• Plus grande variété de microphones.

Et enfin les inconvénients des micros analogiques:

• Le besoin d’une interface audio ou d’un convertisseur analogique-numérique pour enregistrer numériquement(bien qu’ils soient faciles à utiliser).

Enregistrement audio avec des microphones numériques

Bien que l’enregistrement analogique puisse être réalisé à l’aide de microphones numériques, cela n’a pas vraiment de sens de le faire. Il y aurait beaucoup d’étapes et de conversions supplémentaires pour le faire qui n’en valent tout simplement pas la peine.

En fait, il est beaucoup plus facile d’utiliser des microphones analogiques dans pratiquement n’importe quelle situation d’enregistrement(analogique ou numérique), sauf si vous vous connectez directement à un ordinateur.

Étant donné que les microphones USB numériques ont leurs propres ADC intégrés, les ordinateurs communiqueront avec eux comme s’ils étaient leurs propres interfaces audio. Les stations de travail audio numériques et autres logiciels d’enregistrement sur ordinateur n’acceptent qu’une seule interface d’entrée et une seule interface de sortie à la fois. Cela signifie que lors de l’utilisation d’un microphone USB numérique, nous sommes limités à un microphone à la fois. Bien sûr, il existe des moyens de contourner cela, mais ces solutions ne sont pas évidentes.

Il faudrait alors convertir les données numériques du microphone en un signal analogique, ce qui est une étape supplémentaire.

Enfin, la conversion entre l’audio analogique et numérique introduit une latence(retard) dans le signal. Bien que ce ne soit généralement pas un gros problème, il s’agit d’un autre problème totalement évitable si nous devions simplement enregistrer de l’audio analogique avec des microphones analogiques.

Remarque sur les microphones MEMS et les sorties analogiques/numériques

Pour conclure notre discussion sur les microphones analogiques et numériques, parlons des microphones MEMS(MicroElectrical-Mechanical System).

Les microphones MEMS sont de petites puces de microphone que l’on trouve souvent dans les ordinateurs portables, les smartphones et les assistants vocaux personnels tels que Siri d’Apple, Amazon Echo et Google Home. Ces petits microphones offrent des performances stables qui ne changent pas avec le temps et ont commencé à éliminer les minuscules microphones à électret dans la technologie informatique.

Alors que les microphones dynamiques, à condensateur et à ruban antérieurs ne sont généralement pas appelés « microphones numériques »(plus comme des microphones USB), les microphones MEMS sont clairement analogiques ou numériques. La conception de la chaîne de signal audio dans les microphones MEMS est assez similaire aux microphones dynamiques, à condensateur et à ruban «numériques» susmentionnés.

Voyons rapidement comment fonctionne un microphone MEMS.

Le transducteur usiné au silicone MEMS a deux plaques et fonctionne à peu près comme un condenseur à électret. La variation de la distance entre un diaphragme mobile et une plaque arrière fixe provoque un changement de capacité entre les deux plaques et une tension alternative sympathique(signal analogique).

Ce signal analogique a une impédance extrêmement élevée et ne peut pas être utilisé comme signal audio. Par conséquent, un amplificateur est conçu immédiatement après le transducteur. L’amplificateur amplifie le signal mais, plus important encore, abaisse l’impédance du signal afin qu’il puisse être utilisé efficacement comme signal audio. À ce stade, le microphone MEMS est toujours analogique.

Les concepteurs ont alors la possibilité d’intégrer ou non un convertisseur analogique-numérique immédiatement après l’amplificateur. Un ADC intégré produirait un microphone MEMS numérique, tandis que le fait de sauter cette étape produirait un microphone MEMS analogique.

Les microphones MEMS numériques sont très populaires car la technologie des microphones MEMS est principalement pilotée par les smartphones, les ordinateurs portables et les technologies numériques à commande vocale.

C’est donc la même idée dont nous avons parlé plus tôt. La grande différence est que les microphones MEMS sont en fait décrits comme analogiques ou numériques.

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