La suppression de bruit, comment ça marche ?

Les casques et écouteurs à suppression de bruit sont de plus en plus répandus. Aujourd’hui, la plupart des gens soit en possèdent une ou plusieurs paires, soit connaissent quelqu’un qui en porte sur ses oreilles. Dans ces appareils, lorsqu’on active le mode antibruit, le bruit extérieur devient tellement atténué qu’il en est presque imperceptible.

On peut donc faire disparaître le bruit des moteurs d’avion ou de voiture, le bruit des trains, voire même le bruit de la rue. Mais comment est-ce possible ? Comment peut-on faire disparaître un son acoustique ? Comme bien des technologies qui se moquent de l’impossible, celle-ci repose sur un principe aussi simple qu’ingénieux.

Un peu d’histoire

Le premier brevet concernant la suppression de bruit a été déposé en 1936 par l’Américain Paul Lueg, qui avait établi les principes de la suppression de bruit par l’inversion des phases de l’onde sonore. Ensuite, dans les années 50, les premiers casques à suppression de bruit ont fait leur apparition, principalement dans les cockpits des avions et des hélicoptères. Cette technologie a permis aux pilotes de communiquer par radio sans être incommodés par le bruit assourdissant qui y règne. En 1986, Dick Rutan et Jeana Yeager ont utilisé un prototype de casques à suppression de bruit fabriqués par Bose durant leur vol sans escale autour du monde. Aujourd’hui, cette technologie est devenue accessible à tout le monde et elle fait littéralement partie de notre quotidien.

Oui d’accord, mais comment ça marche ?

L'onde sonorePour commencer, comme vous le savez, le son est une onde. Elle monte et elle descend plusieurs dizaines, voire plusieurs centaines de fois par seconde, en fonction de sa fréquence. Plus la fréquence est haute, plus le son est aigu. Plus la fréquence est basse, plus le son est grave. Comme vous pouvez le voir sur l’illustration ci-contre, l’onde part du centre, monte, descend, puis revient à son point de départ. On appelle ce cycle une phase.

La phase peut aussi être inversée. C’est ce qui arrive, par exemple lorsqu’on se trompe en branchant ses enceintes et on connecte le fil positif avec la borne négative de l’enceinte et le fil négatif avec la borne positive. L’enceinte va fonctionner (la plupart du temps), mais à l’envers.

Le son d’une enceinte ou d’une paire d’écouteurs est produit par la vibration du baffle. En vibrant au rythme de l’onde sonore qu’il reproduit, il déplace les molécules de l’air qui forment des ondes que nos oreilles (littéralement nos micros biologiques) captent et transforment en ce qu’on perçoit comme du son. Si on inverse la phase des enceintes, celles-ci vibrent de la même façon, mais à l’envers, c’est-à-dire que là où l’onde devrait monter elle descend, et là où elle devrait descendre elle monte. Le son, lui, paraît identique à nos oreilles même si techniquement sa phase est inversée.

Maintenant, imaginez qu’on génère un son (en phase normale) et son contraire, c’est-à-dire exactement le même son, mais en phase inversée. Lorsqu’on mélange l’onde sonore positive (qui monte) avec la même onde sonore, mais négative (qui descend), les deux ondes sonores s’annulent. Et quand deux ondes sonores s’annulent, il n’y a plus d’ondes, donc plus de son.

Les écouteurs à suppression de bruit fonctionnent exactement sur ce principe. Chaque écouteur est doté d’un micro qui capte le son extérieur. À l’intérieur, il y a un module électronique qui inverse sa phase. Si vous êtes par exemple dans un autobus, les micros des écouteurs vont capter le bruit de son moteur, le module électronique va inverser sa phase et ajouter le bruit du moteur ainsi déphasé à la musique que vous êtes en train d’écouter. Résultat : les deux sons aux phases contraires vont s’annuler et vous n’entendrez ni le son extérieur, ni le son capté par les micros qui a été ajouté à votre musique à l’intérieur de vos écouteurs. La seule chose que vous entendrez sera la musique.

Dans la réalité, les ondes sonores sont souvent très complexes et il est techniquement impossible de les éliminer entièrement. On peut toutefois les atténuer assez pour qu’elles ne soient plus gênantes.

Il est important de mentionner cependant que, pour des raisons techniques sur lesquelles je ne m’étalerai pas dans cet article, les sons graves (donc de basse fréquence) sont plus faciles à éliminer que les sons aigus (à haute fréquence). C’est pour cela que les écouteurs et casques à suppression de bruit vont éliminer un bruit de moteur, mais pas le cri strident et perce-oreille d’une petite sœur qui vient de voir son grand frère marquer un but.


fonctionnement de la suppression de bruit
Comme vous pouvez le voir, le principe du fonctionnement de la suppression de bruit est somme toute assez simple. Il consiste tout simplement à capter le bruit extérieur avec des micros intégrés, inverser sa phase et injecter le son déphasé.

Et comme deux sons aux phases contraires s’annulent, le bruit extérieur est éliminé. Génial non ?



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Article rédigé par Mathieu, spécialiste Tech.