La capsule CK12 démystifiée
par Christoph Frank
Bonjour à tous les amateurs d’ingénierie acoustique et d’excellence dans le domaine de l’audio. Ce billet de blog est une tranche de ce qui deviendra une tradition chez Austrian Audio. Non, pas de Strudel, mais de la science accessible et des conseils avisés de nos ingénieurs.
Ce qui suit est une analyse et une description du brevet de 1954 pour la vénérable et très respectée capsule AKG CK12, ainsi qu’une révélation sur ce qui en fait une capsule unique. Il n’est pas étonnant que pratiquement tout le monde revendique l’émulation de ce merveilleux classique sonore.
Tout cela a été réalisé et livré par Christoph Frank, d’Austrian Audio. Il est ingénieur acousticien principal, ici, dans le tout nouveau foyer de l’excellence audio à Vienne, et il est également le sélectionneur en chef des Weingruppen les mercredis de vin gratuit à la cantine.
Nous vous livrons aujourd’hui une tranche chaude de ses recherches. Si vous souhaitez en savoir plus sur ses écrits et ses recherches, consultez son livre blanc de l’AES ici.
Brevet
Le brevet du CK12 décrit essentiellement ses avantages par rapport au système conventionnel à double capsule décrit dans le brevet précédent de Braunmuehl de 1935-1941.
L’avantage est que la partie résistive pour la composante de gradient de la capsule est séparée de la partie résistive pour la composante de pression grâce à une résistance acoustique définie entre les deux moitiés de la capsule. Si votre cerveau crie déjà « stop ! », ne vous inquiétez pas. Les illustrations vous aideront à y voir plus clair.
Dans la version de Braunmühl, l’entrefer entre la membrane et l’électrode(en jaune dans la figure 1 ci-dessous) définissait la résistance pour la composante de pression et la composante cardioïde du système, et des « Sacklöcher » [« trous aveugles » (en
Le CK12 les sépare en utilisant une fente(verte) entre les deux moitiés de la capsule pour contrôler la composante de gradient afin qu’elle puisse être réglée indépendamment.
Il en résulte une directivité cardioïde plus cohérente qui permet un meilleur contrôle de la directivité lorsque l’on réunit les deux signaux de la capsule.
Démontage
La capsule CK12 est constituée de deux moitiés presque identiques.
Chaque moitié est constituée d’un anneau de membrane et d’un isolateur, l’isolateur contenant l’électrode et le disque de résistance.
La membrane elle-même est collée à l’anneau de membrane et a une fréquence de résonance de 800-1500 Hz – le matériau de la membrane et la fréquence de résonance ont beaucoup varié au cours de la production du CK12.
Chaque anneau de membrane comporte 12 vis qui le maintiennent contre l’isolateur.
Une fois ces vis retirées, l’anneau de membrane peut être soulevé – ce qui peut nécessiter une certaine force supplémentaire en raison du revêtement rouge de l’anneau d’isolation. Ce revêtement a été « peint » sur l’isolateur lors de l’une des dernières étapes de production et a permis de sceller le sous-ensemble.
Comme on peut le voir ci-dessous, le liquide rouge a également pénétré dans les fentes entre l’anneau de membrane, l’anneau de distance et l’isolateur.
Ce revêtement rouge assure donc une étanchéité supplémentaire de la capsule contre l’humidité et modifie l’aspect de l’isolateur ==> les anciennes capsules CK12 sont également appelées la version « Brass-Ring » par rapport à la version « plastique », comme les nouvelles capsules C414 sont souvent appelées dans l’industrie de la musique.
En réalité, l’isolateur CK12 est lui aussi un gros morceau de plastique solide, mais le revêtement rouge foncé semble lui donner un aspect moins « plastique » que les nouvelles capsules C414.
Après avoir retiré l’anneau de membrane et l’anneau de distance isolante (30-50µm d’épaisseur), l’électrode avec ses trous percés devient visible – elle est pressée dans l’isolateur en plastique.
En plus d’assurer l’isolation nécessaire au fonctionnement de la fonction capacitive de la capsule, l’anneau de distance définit également l’entrefer entre la membrane et l’électrode. Cela a une influence sur la réponse en fréquence et le diagramme polaire de la capsule. Cela est dû au fait qu’il fournit une suspension d’air pour le mouvement de la membrane.
Les disques de résistance que l’on trouve à l’arrière des électrodes constituent la deuxième influence critique sur la réponse en fréquence et le diagramme polaire.
Les disques de résistance sont différents pour les deux moitiés en ce sens que les trous percés sont décalés pour former un chemin pour le flux d’air à travers une fente formée entre les deux disques de résistance. La fente est à nouveau définie par un anneau de distance d’environ 50 µm, bien que cette distance ait souvent été personnalisée en usine pour chaque microphone.
Point important et intéressant : Il a été observé que cette distance varie d’un appareil à l’autre, car il s’agit d’un facteur clé pour déterminer la qualité ou les caractéristiques du diagramme polaire cardioïde. Le CK12 est connu pour son rejet arrière très constant d’environ 20 dB. Cela a nécessité un réglage manuel pour chaque capsule.
Les disques de résistance étant vissés manuellement dans l’électrode, la surface est ensuite « rodée » afin de garantir une surface lisse et régulière.
Ce processus de rodage est également effectué pour la face avant de chaque moitié et prend beaucoup de temps.
Les simulations en 3D révèlent le volume d’air à l’intérieur de la capsule, de l’électrode avant à l’électrode arrière – la pression de l’air est considérablement réduite dans la fente formée entre les disques de résistance, ce qui entraîne une résistance acoustique.
(La photo de la simulation 3D a été retirée afin d’éviter que l’équipe d’ingénierie ne donne une raclée au responsable marketing [et ne l’invite pas à participer au « Mercredi du vin gratuit »).
Variation de la résistance
La résistance acoustique formée par la fente entre les deux moitiés de la capsule est très importante pour la réponse en fréquence et le diagramme polaire du microphone.
Comme le montre le graphique ci-dessous, la réponse en fréquence à 0° pour différentes configurations des disques de résistance est évidente – depuis l’absence de disque (et donc aucune résistance acoustique) jusqu’à une fente d’accord critique entre les deux disques ==> cette dernière configuration montre également une bonne configuration cardioïde avec environ 20 dB de rejet des sources sonores provenant de l’arrière (180°).
