Comment fonctionne un casque à réduction active de bruit ? Tout simplement en « annulant » le son provenant de l’extérieur. On se sert de cette technique dans l’industrie (cheminées), dans les bâtiments (gaines de ventilation) et dans l’aéronautique. Pour le grand public, ce sont les casques audio qui sont le meilleur exemple.
Un peu de théorie sur le son
Les bruits qui nous entourent sont simplement des fluctuations de pression de l’air. Le son, en tant qu’onde de pression comporte des hauts et des bas (compression / raréfaction – l’ensemble est appelé phonon). Parce que l’air bouge, notre oreille ressent les différences de pression, les cils vibrent et notre cerveau transforme cette information : on « entend ».
Onde sonore qui se propage
Principe de l’annulation du bruit
Comme le son est une onde, il suffit d’émettre un son exactement symétrique pour annuler le son parasite. Un système actif de réduction du son va écouter les sons à masquer et va produire en conséquence un son de même amplitude mais en phase inverse (les physiciens disent anti-phase).
Principe de la réduction active de bruit
Les 2 sons combinés forment une nouvelle onde dîte interférence qui s’auto annule, on obtient alors une interférence destructive. Le résultat n’est jamais parfait, il reste toujours un petit résidu de son.
Mise en oeuvre de la réduction et de l’annulation du bruit
Autant la théorie est simple (et formalisée par Paul Lueg qui a déposé un brevet sur le principe en 1934), autant la mise en pratique est complexe. Les systèmes de réduction active du son doivent être capables de :
- Capter en temps réel les sons extérieurs grâce à 1 ou 2 microphones ;
- Éventuellement filtrer les sons indésirables (tous ne le sont pas) ;
- Générer en temps réel un son inverse et le diffuser aux oreilles ;
La notion de temps réel est fondamentale : pour obtenir 2 sons qui s’annulent, le son inverse doit être produit instantanément.
Les systèmes embarqués aujourd’hui sont appelés DSP (Digital Signal Processor) et sont particulièrement efficace pour les basses fréquences. C’est pour ça que les casques audio actifs sont si performants pour masquer les bruits de foule, d’avion ou train. Pour les hautes fréquences, les outils actuels ne sont pas encore suffisamment perfectionnés et les prix sont prohibitifs : on utilise alors des systèmes passifs qui restent plus abordables.