Comment fonctionne la suppression du bruit dans les écouteurs et pourquoi elle n'économise pas de tous les sons externes

2024 Auteur: Malcolm Clapton | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 03:55

Une physique impitoyable empêche les systèmes de suppression du bruit de créer un silence parfait.

En 2020, en raison de la transition vers le télétravail, de nombreuses personnes avaient besoin d'écouteurs pour communiquer avec leurs collègues lors de conférences en ligne et se distancier des membres du ménage. Les gadgets avec suppression du bruit ont gagné en popularité: ils ont aidé à mieux se concentrer sur le travail en raison du fait qu'ils ont réduit le niveau de bruit extérieur.

Mais de tels modèles existent depuis longtemps: les écouteurs domestiques avec système antibruit sont sortis pour la première fois en 1989. Plus récemment, Apple a attiré l'attention sur cette fonctionnalité avec la sortie des AirPods Pro puis des AirPods Max.

Beaucoup s'attendent à ce que les écouteurs à réduction de bruit "désactivent" complètement le son ambiant et sont déçus lorsqu'ils ne le font pas. Pour comprendre pourquoi la technologie n'imite pas le bouton Muet, vous devez comprendre son fonctionnement.

Comment fonctionne la suppression active du bruit

La technologie de suppression active du bruit a migré vers les appareils électroménagers de l'armée: déjà au milieu du 20e siècle, de tels systèmes étaient utilisés pour réduire le niveau de bruit dans les cockpits d'avions et d'hélicoptères. Les premiers écouteurs supra-auriculaires à réduction de bruit active ont été créés pour les hélicoptères en 1957.

Pour un usage domestique, la technologie a été adaptée par Bose - ce sont ses écouteurs qui sont devenus les pionniers de la réduction du bruit sur le marché de l'électronique grand public en 1989.

Le principe de fonctionnement est le suivant: le système micro détecte le niveau de bruit autour du casque, puis un signal de même amplitude, mais en antiphase, est reproduit dans les haut-parleurs. En conséquence, les ondes de bruit et d'anti-bruit se suppriment mutuellement. Bien sûr, pour qu'une onde antiphase soit créée, le casque doit être connecté à une sorte de source d'alimentation, c'est pourquoi un tel système est appelé actif.

La mettre en œuvre dans la pratique n'est pas aussi facile qu'il y paraît. Tout est dans la nature même du son. La génération d'un signal en antiphase est une tâche difficile: elle doit être réalisée rapidement et avec précision. Rapide, car le bruit peut changer, par exemple, dans un café, soit des tasses frappent sur des soucoupes, soit quelqu'un est félicité pour son anniversaire, c'est-à-dire un fond sonore inconstant et vous devez vous y adapter. Exactement, car l'écart entre phase et antiphase peut entraîner une distorsion désagréable.

C'est pourquoi la suppression active du bruit est la meilleure pour traiter les sons monotones à basse fréquence comme le bourdonnement des moteurs d'avion ou la ventilation. Ils ont une amplitude plus ou moins constante, et la longueur d'onde aux basses fréquences est assez grande et pardonne un certain décalage du signal en phase et en antiphase. Dans le cas d'un café, la base du bruit est créée par des sons à moyenne et haute fréquence, pour lesquels la longueur d'onde est beaucoup plus courte et l'amplitude change plus fortement - ils ont des exigences plus élevées pour un signal antiphase.

Les systèmes de suppression active du bruit modernes n'ont pas encore assez de puissance de calcul pour faire taire les conversations des étrangers et les grondements soudains. Mais ils gèrent bien les bruits de fond monotones.

Comment fonctionne la suppression passive du bruit

En plus de la suppression active du bruit, il existe également une suppression passive du bruit. On peut dire que c'est de l'insonorisation: vous mettez des écouteurs - et tout autour devient étouffé. Il ne nécessite pas d'électricité et dépend uniquement de l'ajustement de l'appareil aux oreilles et à la tête. S'il y a un écart, le bruit sera entendu.

C'est pourquoi les écouteurs intra-auriculaires sont livrés avec plusieurs paires d'écouteurs, de tailles différentes: les oreilles de chacun sont différentes, et il n'est parfois pas facile de trouver les coussinets parfaits. S'ils ne reposent pas très fermement, le gadget ne fournira pas le niveau d'isolation phonique approprié.

Mais des buses parfaitement adaptées atténuent efficacement exactement le bruit même auquel la suppression active du bruit ne peut pas faire face: fréquences moyennes et hautes, sons aigus et soudains. Parce que ce circuit ne repose pas sur la vitesse de l'électronique, mais étouffe simplement tout ce qui l'entoure, mais pas pour un silence complet.

La suppression passive du bruit joue également un rôle important dans les écouteurs de grande taille avec de grands bonnets. Plus les coussinets d'oreille sont serrés contre votre tête, moins vous entendez de bruit et moins les personnes à proximité connaîtront votre musique. Mais si vous pouvez changer les accessoires inadaptés pour les écouteurs intra-auriculaires, rien ne peut être fait avec ceux de grande taille qui ne tiennent pas bien sur la tête.

Et tout de même, un silence parfait avec un tel gadget ne peut pas être atteint. La raison réside encore une fois dans la nature du son et dans les matériaux. Le son se propage partout où il y a un support. Des obstacles physiques peuvent l'en empêcher, vous pouvez donc simplement vous couvrir les oreilles avec vos mains et vous noyer dans le monde qui vous entoure.

Cependant, pour obtenir une isolation acoustique complète, des matériaux insonorisants spéciaux doivent être utilisés.

Vous vous souvenez des gros écouteurs de construction portés pour vous protéger des sons durs comme un marteau-piqueur ? Il n'y a pas de remplissage électronique - ils couvrent simplement les oreilles, créant une barrière physique contre le bruit et libérant vos mains. En même temps, ils ne donnent toujours pas un silence complet: le marteau-piqueur est audible, quoique terne.

Pour obtenir une isolation acoustique maximale dans ces écouteurs, vous devez ajouter un matériau plus absorbant, ce qui les rendra sensiblement plus lourds et plus volumineux. Imaginez maintenant que vous devrez connecter toute l'électronique nécessaire au casque qui prend déjà du poids. Le modèle deviendra très lourd.

Certes, les constructeurs améliorent à la fois les matériaux qui composent les écouteurs et leur remplissage électronique, mais ils sont encore loin de créer un silence idéal. Aujourd'hui, ils essaient de trouver un équilibre entre le confort d'utilisation et l'efficacité des fonctions proposées.

Ce qui affecte la qualité de la réduction du bruit

Il existe de nombreuses entreprises sur le marché proposant des écouteurs à réduction de bruit active, mais comment savoir qui a le meilleur ?

Vous pouvez jeter un oeil aux caractéristiques. Par exemple, plus il y a de microphones travaillant dans le système de réduction de bruit, plus le niveau de ronflement ambiant sera lu avec précision et plus le signal d'antiphase sera construit correctement. Plus le processeur est puissant et moderne, plus le système réagira rapidement aux changements de bruit environnant. En théorie.

Certaines entreprises proposent même des algorithmes de réduction de bruit personnalisés, comme Sony, Bose, Samsung, Apple. Les écouteurs équipés de tels systèmes, en plus des microphones qui écoutent le bruit à l'extérieur de l'appareil, ont également des microphones qui captent le bruit à l'intérieur.

Pendant l'étalonnage, les écouteurs reproduisent les signaux de test et les mêmes microphones internes lisent la réponse. Sur la base des résultats de l'étalonnage, l'algorithme de réduction du bruit corrige son travail: il est désormais ajusté à la géométrie des oreilles et de la tête spécifiques.

L'isolation acoustique passive affecte également le fonctionnement du système de réduction active du bruit. Si les écouteurs sont lâches et traversent du bruit, le signal antiphase ne fonctionnera pas aussi efficacement. La plupart des écouteurs à réduction de bruit active de grande taille sont dotés de coussinets d'oreille larges et doux qui épousent les courbes de votre tête pour une isolation acoustique maximale.

Comment ne pas tomber dans les pièges des marketeurs

Le problème avec les casques antibruit, c'est que les entreprises mentent: dans les publicités, lorsque la suppression du bruit est activée, la fête est remplacée par un silence retentissant, la place des roues du train battantes est prise par des prairies alpines sereines, et le bébé crie dans le siège suivant se dissout dans la brume.

Mais en raison de la physique du processus de réduction du bruit lui-même, il est irréaliste d'obtenir un tel effet. Au départ, soit dit en passant, la société Bose a honnêtement appelé ses écouteurs Noise-Reducing - "réduction du bruit", mais ensuite, comme d'autres, est passé au terme Noise-Canceling - "annulation du bruit".

Du coup, les usagers, espérant le silence, descendent dans de tels écouteurs dans le métro, activent la suppression du bruit… Le hurlement du vent dans le tunnel disparaît, mais les élèves qui parlent de passer la séance avec l'angoisse de Stanislavski ne le font pas. Et la façon dont quelqu'un a toussé à proximité peut être entendue. terne, mais toujours audible.

Où sont mes promesses de silence, de prairies et de fraîcheur alpine ? Dans les rêves. Parce que la technologie n'a pas encore atteint ce niveau.

Dans le même temps, dans les supports marketing, les développeurs aiment beaucoup se vanter du fait que leur système permet une réduction du bruit, par exemple jusqu'à -15 dB. La première chose à laquelle nous prêtons attention est le mot "avant". La seconde est qu'il n'est pas précisé dans quelles conditions ces -15 dB peuvent être atteints. C'est-à-dire qu'il existe des chiffres, mais comment les comparer à la réalité n'est pas très clair.

Une autre astuce est la substitution de concepts. Il arrive que dans la description des écouteurs, la suppression du bruit soit un système qui atténue le bruit lors de la transmission de la voix lors des appels. C'est-à-dire que votre interlocuteur vous entend plus clairement. Mais cela n'affecte pas la suppression du bruit extérieur lors de l'écoute de musique.

Quelle est la ligne de fond

La technologie de suppression du bruit telle qu'elle est présentée par les régies publicitaires des fabricants de casques n'existe pas. De plus, son effet est individuel et dépend des paramètres physiques d'un auditeur particulier. Pour certains, les écouteurs de grande taille offrent une isolation acoustique passive adéquate afin que la suppression active du bruit fonctionne bien. Et chez une autre personne, par exemple, en raison d'une structure différente des pommettes, les écouteurs ne seront pas aussi serrés et l'algorithme sera inefficace. Il faut donc tout essayer.

Les modèles avec suppression active du bruit conviennent à ceux qui voyagent beaucoup dans les transports: dans les bus, les trains et les avions. La principale caractéristique de ces écouteurs est la capacité d'étouffer le bourdonnement monotone des basses fréquences, et c'est lui qui accompagne le plus souvent les voyages. Ils se distinguent par une suppression active du bruit de haute qualité, par exemple:

• Sony WH - 1000XM4,
• Soundcore Liberty Air 2 Pro,
• Sennheiser Momentum True Wireless 2,
• Marshall Monitor II ANC,
• Samsung Galaxy Buds Pro.

Ceux qui essaient de s'échapper des bureaux et des ménages bruyants doivent porter une attention particulière à l'ajustement des écouteurs et rechercher des modèles qui s'adaptent le plus possible à la tête ou au conduit auditif. Ces écouteurs réduisent le niveau de tous les bruits environnants, y compris les voix. Mais vous ne pouvez pas les choisir selon des conseils: vous devez les essayer.

Si vous tombez sur un modèle parfaitement ajusté et doté de la suppression active du bruit, vous pouvez vous réjouir: vous obtenez le meilleur des deux mondes. Mais vous ne pouvez toujours pas atteindre un silence parfait.