Comment fonctionne la technologie de réduction de bruit?

Comment fonctionne la réduction de bruit ?

De l’idée à la réalisation

Le principe de la réduction de bruit active – ou contrôle de bruit – a été découvert il y a fort longtemps. Dès 1934, un allemand Paul Lueg a déposé un brevet (U.S. Patent 2,043,416) sur le controle de bruit dans les tuyaux.

En effet le principe est simple. Le bruit est une onde . Il suffit donc de produire une onde inverse (un bruit décalé). Ainsi le résultat, quand les deux ondes s’additionnent au niveau de l’oreille est le silence. Sur le schéma ci-dessous vous voyez le bruit ambiant en rouge, le contre bruit en pointillés noirs. Lorsque les deux s’additionnent, le bruit disparait et ne reste plus que la musique.

théorie la réduction active de bruit

 

Pourquoi c’est compliqué à réaliser ?

Bien sur tout n’est pas aussi simple que sur le schéma. Sinon, nous n’aurions pas du attendre encore 50 ans après le premier brevet pour que les prototypes de casques à réduction active de bruit soient contruits.

Quels sont les problèmes :

  • Le bruit est composé de beaucoup de fréquences différentes. Il faut produire le contre bruit de toutes ces fréquences. Or le contre bruit d’une onde sonore pure (qui correspond à une seule fréquence), c’est le la même onde décalé d’une demi-phase. Et la phase dépend de la fréquence… Ceci fait beaucoup de calculs.
  • Le bruit est une onde : cette onde se propage dans tous les sens. Il faut donc que le bruit et le contre bruit arrivent en même temps au niveau de l’oreille. Imaginez deux gouttes d’eau qui tombent dans un lac. Les ondes produites sont égales et se propagent en cercle. A l’endroit ou elles se rencontrent elles vont en s’additionnant soit annuler le mouvement, soit le multiplier… C’est pour cela qu’il est plus facile de faire un anti-bruit qui fonctionne juste autour des oreilles et aussi que l’on annule mieux les fréquences basse. Leur longueur d’onde étant plus longue, même s’il y a un petit décalage, le contre bruit peut être efficace.
  • Il fallait aussi avoir des systèmes capable de calculer ce contre-bruit. La capacité de calcul des processeurs embarqué augmente. Les avancées techniques font diminuer la taille des composants. Ceci permet maintenant d’avoir des systèmes embarqué de taille raisonnable et consommant peu.
  • Faire ces calculs et produire le contre-bruit prend du temps. Quasiment rien pour nous, mais le son se propage à 320 mètres par seconde.

La solution sera de calculer un bruit « stable » et de contrer ce bruit là et reprenant ses composantes et en les annulant.

  • C’est pour cela que les systèmes anti-bruit fonctionnent sur les bruits répétitifs : soufflerie, frottement de l’air sur l’avion, bruit de moteur, bruit de roulement pour le train. Même sur le bruit de la voiture cela fonctionne.
  • C’est aussi pour toutes ces raisons que le controle actif du bruit fonctionne bien sur les basses fréquences, jusqu’à 1000 Hz.

 

Dans les casques audio, une première contestée

Deux entreprises se sont disputées fort longtemps pour la primauté du casque à réduction de bruit. D’un coté : Bose, un géant des casques audio. Il a développé ses premiers casques aviation à réduction de bruit pour les pilotes. Le premier vol avec ces prototypes a eu lieu en 1986. De l’autre : Technofirst, à l’époque une start up française. Elle développait ses casques pour des applications militaires et industrielles. Une « guerre » des brevet s’ensuivit. Qui a gagné ? Ce n’est pas si grave car depuis les brevets sont tombés dans le domaine public. Et oui, le concept du brevet est d’accorder une protection à l’inventeur contre la divulgation de son idée. Au bout de 21 ans, chacun est libre de reproduire le brevet. Cependant, les industriels améliorent leurs procédés et normalement vingt ans après, ils ont une belle avance technologique sur leur partie.

 

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