Directivité

La directivité d’un micro, c’est sa façon d’écouter l’espace autour de lui : certains captent tout, d’autres surtout ce qui se trouve devant eux. Elle se lit sur un diagramme polaire et se résume en cinq formes de base, de l’omnidirectionnel à la figure en 8. Choisir une directivité, c’est décider ce que le micro entend et ce qu’il ignore : la pièce, les retours de scène, l’instrument d’à côté. C’est aussi choisir un son, car la directivité change le grave de près et le timbre de tout ce qui arrive de côté.

• Omnidirectionnelcapte tout autour
• Cardioïdesourd à l’arrière (180°)
• Supercardioïdesourd vers 126°
• Hypercardioïdesourd vers 110°
• Figure en 8sourd sur les côtés (90°)

Lire un diagramme polaire

Un diagramme polaire est une carte vue de dessus : le micro est au centre, et la courbe indique sa sensibilité dans chaque direction. Le haut du diagramme (0°) correspond à l’axe du micro, la direction d’où il doit recevoir le son. Plus la courbe s’éloigne du centre dans une direction, plus le micro capte ce qui vient de là.

• Les cercles : chaque cercle correspond à un niveau en décibels, le plus souvent par pas de 5 dB, avec 0 dB sur le cercle extérieur. Un son venu d’une direction qui tombe sur le cercle −6 dB sort du micro 6 dB plus bas que s’il arrivait dans l’axe.
• Les angles : 0° est l’avant, 180° l’arrière, 90° et 270° les côtés. On dit qu’un son est « hors axe » dès qu’il arrive en dehors de 0°.
• Les fréquences : les fabricants superposent souvent plusieurs courbes, une par fréquence (par exemple 250 Hz, 1 kHz, 4 kHz et 16 kHz). Si elles se confondent, le micro garde la même directivité du grave à l’aigu.
• Les trois dimensions : le diagramme n’est qu’une tranche. Sur un micro à prise frontale, où l’on parle dans le bout comme sur un Shure SM58, la forme réelle s’obtient en faisant tourner la courbe autour de l’axe. Sur un micro à prise latérale comme le Neumann U 87 Ai, l’avant est une face du corps, que le fabricant signale.

Le diagramme donne aussi l’angle de captation, la zone où le micro perd moins de 3 dB par rapport à l’axe. Shure l’évalue à environ 131° pour un cardioïde, 115° pour un supercardioïde, 105° pour un hypercardioïde et 90° pour une figure en 8, à l’avant comme à l’arrière.

Les cinq directivités de base

Tout part de la façon dont la membrane reçoit le son. Si seule sa face avant est exposée, elle réagit à la pression de l’air, d’où qu’il vienne : le micro est omnidirectionnel, on parle de micro à pression. Si ses deux faces sont ouvertes, elle réagit à la différence de pression entre l’avant et l’arrière, appelée gradient de pression. Un son venu pile de côté atteint les deux faces en même temps et ne la fait pas bouger : c’est la figure en 8. Les autres directivités mélangent les deux principes.

• Omnidirectionnelle : le micro capte de la même façon dans toutes les directions. C’est un micro à pression, sans effet de proximité : il sonne naturel, mais il capte beaucoup la pièce. Exemple : l’Earthworks QTC50.
• Cardioïde : en forme de cœur, avec une pleine sensibilité devant, environ 6 dB de moins sur les côtés et une zone sourde juste derrière. C’est celle du Shure SM58 et de beaucoup de micros de voix.
• Supercardioïde : plus étroite devant et plus sourde sur les côtés, mais avec un petit lobe arrière (une petite zone de captation derrière le micro), environ 12 dB sous l’avant selon Shure. Ses zones les plus sourdes se trouvent vers 126° de part et d’autre de l’axe.
• Hypercardioïde : encore plus étroite devant, avec un lobe arrière plus grand, à environ 6 dB sous l’avant. Ses zones sourdes se trouvent vers 110°.
• Figure en 8 (bidirectionnelle) : elle capte autant devant que derrière et presque rien sur les côtés. Le lobe arrière sort en polarité inversée : son signal est à l’envers de celui de l’avant. C’est la directivité de la plupart des micros à ruban, comme l’AEA R92.

Beaucoup de micros n’ont qu’une directivité : cardioïde pour le Shure SM58, supercardioïde pour le Shure Beta 58A. Le beyerdynamic M 160 rappelle qu’un ruban n’est pas forcément en 8 : avec son double ruban, il est hypercardioïde.

L’angle d’annulation et les retours de scène

L’angle d’annulation (null en anglais) est la direction où le micro est le plus sourd. Sur scène, c’est là qu’il faut placer les retours, ces enceintes tournées vers les musiciens. Moins le micro les entend, plus vous pouvez monter leur volume avant le larsen, ce sifflement qui naît quand le micro reprend le son de l’enceinte qui le diffuse.

• Cardioïde : la zone sourde est à 180°, donc placez le retour juste derrière le micro, dans son axe arrière. C’est la consigne de Shure pour le SM58.
• Supercardioïde : les zones sourdes sont vers 126°, donc décalez les retours de 55 à 60° de part et d’autre de l’axe arrière, comme le conseille Shure pour le Beta 58A. Un retour placé pile derrière tombe dans le petit lobe arrière.
• Hypercardioïde : les zones sourdes sont vers 110°, donc les retours vont en théorie à 70° de part et d’autre de l’axe arrière (180 − 110), jamais pile derrière, où le lobe est encore plus grand.
• Figure en 8 : les zones sourdes sont à 90°, sur les côtés. Rare sur scène, elle sert en studio à ignorer un instrument placé de côté.

En studio, la logique est la même : tournez la zone sourde vers la batterie quand vous enregistrez une voix témoin, vers la fenêtre ou vers l’ordinateur bruyant. Gardez en tête qu’une voix qui chante de travers sort elle aussi de l’axe et perd d’abord ses aigus.

Le rejet de la pièce

Dans une pièce, le micro reçoit le son direct de la source, puis les réflexions des murs, qui arrivent de toutes les directions : c’est le champ diffus, ou champ réverbéré (voir la réverbération). L’efficacité au champ diffus mesure la part de ce son réverbéré que capte un micro, comparée à un omni. Le facteur de distance en découle : il dit combien de fois plus loin qu’un omni on peut placer un micro directif en gardant le même équilibre entre son direct et son de la pièce.

Concrètement, selon DPA, un cardioïde placé à 17 cm d’une source donne le même rapport entre son direct et son de la pièce qu’un omni placé à 10 cm. L’hypercardioïde rejette le plus de pièce, mais son avance sur le cardioïde n’est que de 1,2 dB : la directivité aide, elle ne fait pas de miracle.

La figure en 8 surprend : elle capte autant de pièce qu’un cardioïde, car ce qu’elle gagne sur les côtés, elle le perd à l’arrière. Et Shure rappelle que l’équilibre entre son direct et son ambiant dépend d’abord de la distance, la directivité ne venant qu’ensuite. Reculer de 30 à 60 cm d’une petite source fait perdre environ 6 dB de son direct face à la pièce ; passer du cardioïde à l’hypercardioïde n’en regagne que 1,2.

Les micros multidirectivités

Beaucoup de micros statiques à grande membrane proposent plusieurs directivités. Le plus souvent, leur capsule est double : deux membranes cardioïdes dos à dos, l’une tournée vers l’avant, l’autre vers l’arrière. Additionnées, elles donnent un omni ; soustraites, une figure en 8 ; en dosant la membrane arrière, on obtient les formes intermédiaires.

• Neumann U 87 Ai : trois directivités (omni, cardioïde et figure en 8).
• RØDE NT2-A : les trois mêmes, choisies sur le corps du micro.
• Neumann TLM 170 R : cinq directivités, dont la cardioïde large et l’hypercardioïde, commutables à distance avec une alimentation dédiée.
• AKG C414 XLII : neuf directivités, soit cinq formes principales et quatre positions intermédiaires.

Changer de directivité ne change pas seulement ce que le micro capte autour de lui : son grave de près et son timbre hors axe changent aussi. Sur une voix, comparez à l’écoute le cardioïde et l’omni ; pour deux chanteurs face à face, essayez la figure en 8.

La coloration hors axe

Un diagramme polaire idéal ne change pas avec la fréquence. Dans la réalité, si : un micro devient en général plus directif dans l’aigu, et un gros micro plus qu’un petit. Même un omni devient directif dans l’aigu, et DPA précise que plus sa capsule est petite, plus il reste omni.

Conséquence : un son qui arrive de côté n’est pas seulement plus faible, il est aussi plus terne, car l’aigu se perd en premier. DPA parle d’effet de rideau (curtain effect). Cela touche tout ce que le micro capte hors axe : la cymbale qui entre dans le micro de caisse claire, le choriste à côté du soliste, et la réverbération de la pièce, qui arrive de partout.

Pour limiter ce défaut, regardez sur le diagramme polaire si les courbes des différentes fréquences restent proches et lisses. Shure annonce une directivité régulière sur toute la bande pour le Beta 58A et le SM81, et AKG des directivités largement indépendantes de la fréquence pour le C414 XLII.

Directivité et effet de proximité

Les micros directifs partagent une autre particularité : de près, leur grave gonfle. C’est l’effet de proximité, propre aux micros à gradient de pression. Un omni à pression n’en a pas, un cardioïde en a, et une figure en 8 en a le plus : en théorie, à 30 cm, elle remonte le grave autant qu’un cardioïde placé à 15 cm.

Sur un micro multidirectivité, la directivité règle donc aussi le grave. Une étude de Shure montre qu’une capsule double réglée en omni garde un grave stable quelle que soit la distance, et Neumann suggère la figure en 8 pour épaissir une voix trop fine.

La directivité dans le glossaire des micros

Ces micros illustrent chacun une directivité ou une façon de s’en servir.

• Earthworks QTC50 : un omnidirectionnel à pression, qui capte tout autour de lui, sans effet de proximité.
• Shure SM58 : le cardioïde par excellence, avec les retours juste derrière lui, comme le demande Shure.
• Shure Beta 58A : un supercardioïde, plus étroit que le SM58 mais avec un petit lobe arrière ; Shure place les retours à 60° de l’axe arrière.
• beyerdynamic M 160 : un ruban qui n’est pas en 8 : il est hypercardioïde, avec plus de 25 dB d’atténuation à 110° selon beyerdynamic.
• AEA R92 : une figure en 8 à ruban, sourde sur les côtés, dont les deux faces ne sonnent pas pareil.
• Neumann U 87 Ai : trois directivités (omni, cardioïde, figure en 8) grâce à sa capsule double.
• AKG C414 XLII : neuf directivités, présentées par AKG comme largement indépendantes de la fréquence.
• Shure SM81 : un cardioïde à petite membrane que Shure annonce régulier en fréquence, pour une coloration hors axe minimale.

En pratique

• Repérez l’avant de votre micro avant de le placer : le bout du micro, ou la face indiquée par le fabricant sur un micro à prise latérale.
• Tournez la zone la plus sourde du micro vers ce que vous ne voulez pas entendre : retour de scène, batterie, ordinateur.
• Placez le retour juste derrière un micro cardioïde, et à 55 ou 60° de part et d’autre de l’axe arrière pour un supercardioïde.
• Chantez ou jouez dans l’axe du micro : en dehors, le son perd d’abord ses aigus.
• Dans une pièce non traitée, rapprochez la source du micro avant de changer de directivité : la distance compte davantage.
• Avec un omni, placez la source environ 1,7 fois plus près qu’avec un cardioïde pour garder le même équilibre avec la pièce.
• Utilisez les côtés d’une figure en 8 pour ignorer un instrument voisin.
• Sur un micro multidirectivité, comparez les directivités à l’écoute avant d’enregistrer : chacune a son propre son.
• Lisez le diagramme polaire à plusieurs fréquences : des courbes proches annoncent un son hors axe naturel.

Questions fréquentes

Quelle directivité choisir pour enregistrer sa voix en home studio ?

La cardioïde, dans la grande majorité des cas : elle capte la voix et beaucoup moins l’arrière du micro. Dans une pièce non traitée, rapprochez-vous d’abord du micro, car la distance pèse plus lourd que la directivité. L’omni se réserve aux pièces qui sonnent bien.

Cardioïde ou supercardioïde sur scène ?

Le supercardioïde rejette mieux les côtés et un peu mieux la pièce, utile sur une scène bruyante. En échange, il demande de chanter bien dans l’axe et il garde un petit lobe arrière : ses retours se placent de biais, pas juste derrière. Le cardioïde est plus tolérant pour un chanteur qui bouge.

Un micro omnidirectionnel capte-t-il forcément plus la pièce ?

À distance égale, oui : environ trois fois plus d’énergie réverbérée qu’un cardioïde. Mais un omni peut s’approcher davantage de la source sans gonfler le grave, puisqu’il n’a pas d’effet de proximité. Placé environ 1,7 fois plus près, il retrouve le même équilibre entre son direct et pièce.

À quoi sert la figure en 8 ?

À capter deux sources face à face, comme un duo ou un dialogue, et à ignorer ce qui se trouve sur les côtés. Elle est aussi le micro latéral de la prise Mid/Side, une technique stéréo. Enfin, c’est la directivité naturelle de la plupart des micros à ruban.

Un micro cardioïde l’est-il à toutes les fréquences ?

Rarement tout à fait. La plupart des micros deviennent plus directifs dans l’aigu, et leur diagramme change donc d’une fréquence à l’autre. C’est pourquoi les fabricants publient des diagrammes à plusieurs fréquences : plus les courbes sont proches, plus le son hors axe reste naturel.

Sources

• Shure, Microphone Techniques for Recording (PDF) : angles de captation (131, 115, 105 et 90°), angles d’annulation (180, 126, 110 et 90°), pièce captée par un cardioïde (un tiers d’un omni) et par une figure en 8, rôle de la distance, coloration hors axe.
• Shure, Microphone Techniques for Live Sound Reinforcement (PDF) : rejet arrière du supercardioïde (−12 dB) et de l’hypercardioïde (−6 dB), retour dans l’axe arrière d’un cardioïde et à 55° de l’axe arrière d’un supercardioïde, perte des aigus hors axe.
• Shure, brochure du micro 556 Super-Cardioid (1942, PDF) : réduction de la captation réverbérée par rapport à un omni : 66 % pour le cardioïde, 73 % pour le supercardioïde, 75 % pour l’hypercardioïde.
• Sound On Sound, Hugh Robjohns, « Could a ribbon mic pick up too much room sound? » (mars 2018) : facteurs de distance (1,7 pour le cardioïde et la figure en 8, 1,9 pour le supercardioïde, 2 pour l’hypercardioïde), même captation de la pièce en cardioïde et en figure en 8.
• DPA, How to read microphone specifications : lecture d’un diagramme polaire (cercles en dB, pas de 5 dB, 0° en haut, courbes par fréquence), cardioïde à −6 dB à 90°, effet de rideau, gros micros plus directifs dans l’aigu.
• DPA, Mikkel Nymand, Directional vs. omnidirectional microphones : cardioïde à 17 cm équivalent à un omni à 10 cm, omni plus directif dans l’aigu, petite capsule plus proche d’un vrai omni, coloration hors axe.
• Neumann, glossaire des paramètres techniques : micros à pression (face avant seule exposée) et à gradient de pression (deux faces exposées, figure en 8 de base).
• Shure, Guy Torio et Jeff Segota, Unique Directional Properties of Dual-Diaphragm Microphones (PDF) : capsule double à deux cardioïdes dos à dos, omni et figure en 8 par addition et soustraction, grave stable en omni quelle que soit la distance.
• Neumann, Homestudio Academy, « What is the proximity effect » : effet de proximité nul en omni, le plus fort en figure en 8, figure en 8 pour épaissir une voix fine.
• Shure, guide d’utilisation du SM58 (PDF) : directivité cardioïde uniforme, retours placés directement derrière le micro.
• Shure, guide d’utilisation du Beta 58A (PDF) : directivité supercardioïde uniforme en fréquence, retours à 60° de l’arrière du micro.
• Shure, page produit du SM81 : cardioïde uniforme en fréquence, coloration hors axe minimale.
• AKG, page produit du C414 XLII : neuf directivités sélectionnables, formes principales.
• Neumann, page produit du U 87 Ai : trois directivités (omni, cardioïde, figure en 8) et capsule double.
• Neumann, page produit du TLM 170 R : cinq directivités, commande à distance par l’alimentation N 248, capsule double.
• RØDE, page produit du NT2-A : trois directivités : cardioïde, omni, figure en 8.
• beyerdynamic, fiche technique du M 160 (PDF) : double ruban, directivité hypercardioïde, atténuation de plus de 25 dB à 110°.
• AEA, manuel du R44 (PDF, 2024) : polarité positive à l’avant et négative à l’arrière d’une figure en 8, rejet sur les côtés.
• Earthworks, page produit du QTC50 : directivité omnidirectionnelle, absence d’effet de proximité.

Fiche rédigée avec l’aide de l’intelligence artificielle, relue et vérifiée par Fabien Fons.