Contrôle Actif du Bruit :
principes de base de la technologie « ANC ».

Dans la rue, les transports, à la maison ou au travail, le bruit s’invite constamment dans nos vies. Les technologies de Contrôle Actif du Bruit veulent ramener un peu de calme dans ce monde bruyant. Mais comment fonctionnent-elles exactement ?

L’histoire du Contrôle Actif du Bruit

Le tout premier brevet sur la réduction active du bruit est attribué à l’ingénieur allemand Paul Lueg dans les années 1930 pour sa technologie d’annulation d’ondes planes dans les tuyaux. C’est à lui que l’on doit le concept d’annulation par opposition de phase, qui fonctionne particulièrement bien dans les conduits de ventilation.

Ce procédé valable pour les ondes planes n’était alors pas applicable aux environnements acoustiques plus complexes et moins prédictibles.

La réduction active de bruit appliquée à ce type d’environnement est déposée dans les années 1980 par les Français Christian Carme et Alain Roure, respectivement docteur et ingénieur de recherche au CNRS.

Fonctionnement de la technologie « ANC »

Le bruit est une fluctuation d’ondes de pression. Pour bloquer ces ondes de pression et retrouver le calme, deux solutions existent : l’isolation passive et l’annulation active de bruit.

Concrètement, l’isolation passive consiste à utiliser un matériau pour isoler l’oreille de la source du bruit. L’exemple le plus connu étant les boules Quies. Cette méthode permet de bloquer essentiellement les fréquences les plus aiguës.

L’annulation active de bruit, de son côté, est un procédé qui utilise la génération d’un « contre-bruit » pour créer du silence. Ce « contre-bruit » est de même amplitude et en opposition de phase avec le bruit indésirable, de sorte que les deux signaux s’additionnent et s’annulent mutuellement. L’annulation active vient en complément de l’isolation passive et permet une annulation sur tout le spectre audio. Cette annulation active de bruit permet de réaliser une atténuation fixe efficace, qui réduit tous les types de bruits de la même manière. Dans la pratique, on n’obtient jamais un silence total, mais certaines réductions de bruit s’en rapprochent fortement.

Anti-bruit actif : quel défi pour les acousticiens ?

Développer de l’anti-bruit actif paraît simple, mais dans les faits, cela représente un réel défi pour les experts en acoustique, qui doivent synchroniser toute une chaîne de composants pour trouver le parfait équilibre.

En amont de la chaîne, un microphone transforme le signal acoustique (le bruit) en un signal électronique analogique. Ce signal est ensuite converti en signal numérique par un ADC. Une série de filtres est alors appliquée à ce signal, bit par bit, de façon à créer le « contre-bruit » du signal perçu. Ce « contre-bruit » doit alors tenir compte des réponses propres à chacun des éléments de la chaîne. C’est-à-dire qu’il ne reproduit pas toutes les fréquences de la même manière, et ces caractéristiques doivent être prises en compte dans le design du filtre numérique.

Par ailleurs, lorsque le signal acoustique généré par le haut-parleur se propage au sein des écouteurs et du conduit auditif, il est modifié. Cette modification est connue par modélisation tridimensionnelle des éléments mécaniques et de l’oreille, et est compensée par le filtrage numérique.

Un traitement de ce type est alors caractérisé de « feedforward » car le bruit est mesuré par le microphone en amont de la chaîne de traitement. Une autre typologie est également couramment utilisée, où le microphone est placé en aval, c’est-à-dire devant le haut-parleur pour capter la somme du bruit et du « contre-bruit ». Le traitement appliqué, dit alors « feedback » tend alors à minimiser cette somme dans une boucle de rétroaction infinie. La combinaison des typologies « feedforward » et « feedback » est dite « hybride ».

Contrôle Actif du Bruit : quelles applications au quotidien ?

L’application la plus courante du Contrôle Actif de Bruit est le développement d’écouteurs anti-bruit. Essentiellement à destination d’utilisateurs finaux, ils permettent d’effectuer tous types d’activités sans souffrir du bruit ambiant, et de profiter ainsi d’un son pur sans pousser le volume à un niveau dommageable pour l’oreille.

Les casque anti-bruit actif sont également utilisés de manière croissante par les professionnels en télétravail, souffrant du bruit en open-space ou concernés par des activités de téléphonie intensive. Ils permettent de s’isoler du bruit afin d’améliorer la concentration et le bien-être au travail. Des casques anti-bruit professionnels comme ceux de la gamme TILDE® proposent ainsi du Contrôle Actif du Bruit Sélectif, dans le but de conserver la collaboration quel que soit l’environnement de travail.

Finalement, le Contrôle Actif de Bruit suscite un intérêt important auprès des constructeurs automobiles avec l’application de cette technologie dans les échappements de véhicules. Elle a également trouvé des applications dans la réduction du bruit dans les gaines de ventilation et dans les aéronefs.