Lorsque vous évaluez des écouteurs intra-auriculaires, vous pouvez constater que l’activation de l’ANC (réduction active du bruit) atténue nettement le bourdonnement grave d’un climatiseur, alors qu’une personne parlant à proximité reste audible. D’où vient cette différence ? La comprendre permet de savoir précisément ce que modifie la fonction de réduction du bruit.
Chez Yinshidon, notre travail de développement et de fabrication d’écouteurs complets nous conduit à envisager la réduction du bruit à l’échelle de l’ensemble du produit. Les microphones captent le son, un processeur calcule un signal de compensation et le haut-parleur transforme ce signal en son. L’ajustement de l’embout dans l’oreille influence aussi la manière dont le son pénètre dans le conduit auditif. L’ANC fonctionne dans les conditions acoustiques créées par l’action conjointe de tous ces éléments.
Comment l’ANC réduit le bruit dans l’oreille
L’ANC fait produire à l’écouteur un son de compensation, souvent appelé antibruit, afin de réduire le bruit ambiant dans l’oreille. Le principe essentiel est la superposition des pressions acoustiques: lorsque le son se propage, la pression de l’air augmente et diminue autour de sa valeur d’équilibre. Quand deux sons arrivent au même point au même instant, leurs variations de pression s’additionnent.
La fréquence correspond au nombre de cycles de pression par seconde. Prenons un son d’une seule fréquence. Lorsque le bruit augmente la pression en un point, l’antibruit la diminue ; lorsque le bruit la diminue, l’antibruit l’augmente. Si leurs amplitudes sont égales et leurs variations de pression opposées, ils peuvent s’annuler à cet endroit. Il s’agit d’une relation d’opposition de phase. Les deux courbes du schéma comportent le même nombre de cycles, mais les crêtes de l’une correspondent aux creux de l’autre.
Dans un écouteur réel, cette annulation doit se produire aussi efficacement que possible dans l’oreille. Le microphone convertit le son capté en signal électrique. Le contrôleur traite ce signal et commande le haut-parleur pour produire l’antibruit. Lorsque le son traverse l’écouteur et le conduit auditif, son amplitude et son instant d’arrivée changent. Le contrôleur doit tenir compte de ces changements pour que l’antibruit corresponde au mieux au bruit lorsqu’il atteint l’oreille.
L’ANC ne se contente donc pas d’inverser et de reproduire ce que reçoit le microphone. Si l’antibruit présente une amplitude incorrecte ou arrive au mauvais moment, une partie du bruit subsiste après la superposition. La moitié inférieure du schéma montre cette pression acoustique résiduelle. Les environnements réels contiennent de nombreuses fréquences, et les sources sonores comme le positionnement des écouteurs peuvent changer. Maintenir une annulation efficace est bien plus complexe que l’exemple à une seule fréquence présenté ici.
ANC anticipative, à rétroaction et hybride : ce que capte chaque microphone
Pour calculer l’antibruit, le système a d’abord besoin d’informations sur le bruit. Pour ajuster le résultat, il peut aussi surveiller le son dans l’oreille. L’ANC anticipative, à rétroaction et hybride se distinguent principalement par les signaux de microphone utilisés.
| Type d’ANC | Emplacement de la captation du son | Utilisation de l’information |
|---|---|---|
| Anticipative (FF) | Sur la face de l’écouteur orientée vers l’environnement extérieur | Fournit une référence anticipée du bruit ambiant pour aider à générer l’antibruit |
| À rétroaction (FB) | Sur la face de l’écouteur orientée vers le conduit auditif | Renvoie au contrôleur le son réel au niveau de l’oreille pour aider à générer l’antibruit |
| Hybride | Utilise les informations provenant à la fois de la face extérieure et de la face tournée vers l’oreille | Combine la référence extérieure et le retour provenant de l’oreille pour coordonner les deux méthodes |
L’ANC anticipative peut capter le son extérieur plus tôt. Cependant, le signal du microphone extérieur n’est pas identique au son qui atteint l’oreille après avoir traversé l’écouteur. Des changements d’ajustement ou de direction du bruit peuvent rendre la compensation existante moins précise.
Le microphone de rétroaction capte en continu le son près du conduit auditif, notamment le bruit restant après la réduction et la musique diffusée par le haut-parleur. Ce signal revient au contrôleur et contribue à la génération du signal d’antibruit suivant, formant une boucle de rétroaction. Le contrôleur doit gérer l’interaction entre musique et réduction du bruit tout en maintenant la stabilité de la boucle pour éviter l’effet Larsen. L’ANC hybride permet aux deux méthodes de fonctionner ensemble, mais le résultat dépend toujours de la conception acoustique et du réglage spécifiques.
Pourquoi les grondements graves diminuent, mais les voix restent audibles
L’ANC atténue généralement mieux les composantes continues de basse fréquence de sons comme ceux des moteurs et des climatiseurs. Une onde de basse fréquence met plus de temps à accomplir un cycle, ce qui facilite le maintien de la relation de phase appropriée entre l’antibruit et le bruit.
Lorsque la fréquence augmente, les cycles de pression acoustique s’accélèrent. Un même délai de traitement représente alors une plus grande partie de chaque cycle, ce qui complique l’alignement de l’antibruit sur le bruit. Les variations de la réponse acoustique dans l’oreille aux fréquences plus élevées rendent aussi le contrôle plus difficile. C’est pourquoi les écouteurs réels doivent souvent associer la compensation active à l’isolation passive assurée par les embouts et les coques.
La parole contient de nombreuses fréquences, et son volume comme sa prononciation changent constamment. L’ANC peut atténuer certaines de ces composantes, mais il peut rester suffisamment de son pour que la parole soit audible. Il n’y a aucune contradiction à entendre moins de grondements graves tout en continuant à percevoir les voix. Cela ne signifie pas que la parole est un bruit impossible à atténuer.
Une seule valeur maximale de réduction du bruit ne signifie pas non plus que tous les sons deviennent moins forts dans la même proportion. Le changement réellement perçu dépend de l’atténuation aux différentes fréquences, de l’environnement sonore et de l’ajustement des écouteurs.
L’ajustement des embouts fait partie de la réduction du bruit
Lorsqu’un embout épouse le conduit auditif, il empêche une partie du son extérieur d’entrer. C’est l’isolation passive du bruit. Elle ne nécessite aucun calcul par un contrôleur et peut agir en même temps que l’ANC.
Un interstice laisse entrer davantage de son ambiant dans l’oreille. Il modifie aussi la réponse acoustique du son produit par le haut-parleur dans l’oreille, en particulier aux basses fréquences. Le bruit et l’antibruit sont donc tous deux affectés, si bien que des réglages ANC identiques peuvent donner des résultats différents.
Cela explique pourquoi le choix d’embouts de taille adaptée ou l’ajustement de la position de port peut modifier la réduction du bruit perçue. Un bon ajustement doit être confortable, stable et assurer une bonne étanchéité ; enfoncer les écouteurs toujours plus profondément n’est pas la solution. Pour comparer deux paires d’écouteurs ou deux réglages acoustiques, conservez autant que possible les mêmes embouts, la même position, le même mode ANC et les mêmes conditions de bruit. Sinon, il est difficile de déterminer si le changement provient du réglage ou d’une fuite acoustique.
L’ANC et la réduction du bruit en appel améliorent le son à des extrémités différentes
L’ANC réduit principalement le son ambiant dans les oreilles de l’utilisateur, pour une écoute plus calme. La réduction du bruit en appel traite le signal du microphone destiné à la personne à l’autre bout de la ligne. Elle atténue les interférences de fond dans ce signal pour que cette personne entende plus clairement l’interlocuteur.
Les deux fonctions peuvent agir ensemble dans une même paire d’écouteurs, mais elles traitent des sons différents et envoient les résultats vers des destinations distinctes. Qu’une personne entende clairement votre voix ne prouve pas que l’ANC est performante dans votre oreille. De même, une écoute calme ne prouve pas à elle seule que les microphones captent clairement la parole pour les appels. Pour évaluer une fonction de réduction du bruit, identifiez d’abord de quel côté elle améliore le son, puis examinez ses effets dans les conditions réelles d’environnement et d’ajustement.
