Qu’est-ce que la suppression active du bruit ?

La suppression active du bruit est une fonctionnalité très recherchée sur les écouteurs et les casques, et pour cause. Il supprime une grande partie des bruits extérieurs de votre expérience d'écoute, la rendant à la fois beaucoup plus paisible et plus facile à écouter à des volumes plus faibles. Cependant, comment fonctionne la suppression du bruit sur des écouteurs comme le Sennheiser Momentum 4 sans fil et le Sony WH-1000XM5 est un peu un mystère pour beaucoup. Nous avons rencontré Christian Ern, chef de produit principal des écouteurs grand public chez Sennheiser, lors du salon de cette année. FIFA 2023 pour aider à le décomposer.

L'insonorisation est la première étape vers la suppression du bruit

Avant tout, la chose la plus importante à comprendre à propos de la réduction du bruit est que tout cela est lié aux fréquences, aux ondes sonores et, surtout, à la physique. Les sons se propagent par vagues, constituées de vibrations qui traversent l’air. Plus ces vibrations sont fréquentes, plus la fréquence est élevée (comme son nom l’indique), et la hauteur de l’onde détermine essentiellement l’amplitude ou le volume.

Lorsqu’il s’agit de sons de fréquence plus élevée, ceux-ci ont plus de mal à pénétrer les surfaces, et cette propriété est la même pour tous les types de fréquences. Alors que les sons des contenus destinés à la consommation humaine ne dépasseront généralement jamais 20 kHz (car c'est la limite de la portée auditive humaine), mmWave 5G, par exemple, va généralement jusqu'à 40 GHz. À 40 GHz, mmWave a du mal à pénétrer toutes sortes de surfaces, c'est pourquoi il s'agit d'un spectre de signal que l'on trouve principalement à l'extérieur. grandes villes.

Compte tenu de la difficulté des sons à haute fréquence dans les surfaces pénétrantes, c’est pourquoi de nombreux écouteurs haut de gamme dotés d’une suppression active du bruit utilisent des coques épaisses et souples. Alors que les sons à basse fréquence peuvent facilement les pénétrer, les sons à haute fréquence seront grandement filtrés par une surface épaisse comme celle-ci. Cette technique est appelée atténuation du bruit et non suppression active du bruit.

Physique des interférences destructrices

Lorsque deux ondes cohérentes (pour faire simple, similaires) se combinent, on parle d’interférence. S’ils se combinent pour amplifier l’onde, il s’agit alors d’une interférence constructive, mais s’ils s’annulent, on parle alors d’interférence destructrice. Le concept d’interférence destructrice est une pièce maîtresse du puzzle de la suppression active du bruit.

En regardant l’image ci-dessus, notez que la ligne supérieure est une combinaison des deux vagues situées en dessous. À gauche, les deux signaux sont en phase, ils s’amplifient donc et créent ainsi une onde plus forte. À droite, une anti-onde déphasée entraîne des interférences destructrices. Dans un contexte audio, un signal serait une onde sonore extérieure, et l'anti-onde générée pour la détruire serait diffusée dans les écouteurs de l'utilisateur écoutant de la musique.

Si tel est le cas, pourquoi entendez-vous toujours le son provenant de l'extérieur de vos écouteurs? Certains sons sont complètement supprimés, mais il n’existe jamais de casque antibruit parfait. Encore une fois, pour des raisons similaires, il s’agit uniquement de physique. C'est là que les microphones situés à l'extérieur de vos écouteurs entrent en jeu lorsqu'il s'agit de suppression du bruit et de différence entre l'ANC "feed-forward" et "feed-back".

ANC à rétroaction versus ANC à rétroaction

Il existe deux types différents d’ANC utilisés dans les écouteurs, et Ern me dit que presque tous les écouteurs phares utiliseront une combinaison des deux. Feedfoward écoutera l'audio en dehors du casque et tentera de l'annuler, tandis que le feedback ANC aura microphones à l'intérieur des tasses et écoutez la différence entre l'intérieur des écouteurs et le son de ce qui devrait jouer.

Feedforward ANC est particulièrement intéressant, car il montre le travail spécialisé nécessaire à la création d’écouteurs antibruit. Essentiellement, une onde sonore entrant dans l’oreillette entrera dans l’un des microphones et, dans les millisecondes nécessaires à l’émission de ce son. pour atteindre votre oreille (comme le microphone est à quelques centimètres), il tentera de traiter cette onde sonore et de générer une anti-onde. Pour les sons faisant face au microphone, cela fonctionne bien en quelques millisecondes seulement, mais pour les sons au-dessus et en dessous ce n'est pas le cas, car ils n'entrent pas directement dans le microphone et peuvent atteindre l'oreille avant de pouvoir être annulés. dehors. C'est pourquoi le feedback ANC peut combler les lacunes.

Avec le feedback ANC, il utilise des microphones à l’intérieur de l’écouteur pour mesurer la différence entre ce qui devrait être joué et ce qui peut réellement être entendu à l’intérieur de l’écouteur. Lorsque le son de l'extérieur atteint ce microphone, il est déjà entendu par l'auditeur, mais il peut être utilisé pour supprimer des bruits constants, comme le bourdonnement d'un avion ou d'autres choses. Cependant, cela ne peut pas aider avec les bruits soudains, c'est pourquoi une combinaison de rétroaction et de rétroaction est la meilleure.

En passant, avez-vous déjà frotté vos doigts sur l’extérieur de vos écouteurs ou de vos écouteurs et entendu un bruit aigu? Feedforward ANC est exactement la raison pour laquelle cela se produit, et haut de gamme véritables écouteurs sans fil avec ANC sont essentiellement la même configuration que casque haut de gamme, juste à une plus petite échelle.

Rassembler tout cela

Lorsque nous combinons la suppression active du bruit par feedforward et feedback, nous obtenons une combinaison puissante capable d’annuler les sons de basse fréquence avec une grande cohérence. C'est également pourquoi les écouteurs à réduction de bruit active sont parfaits pour filtrer le son des choses comme les lieux publics. transport et autres bruits constants, car ce sont des sons prévisibles que le feedback ANC peut prédire et retirer. En combinant cela avec les propriétés d'insonorisation des écouteurs plus épais qui fonctionnent bien à des niveaux plus élevés fréquences, et vous disposez de toute la technologie qui constitue la grande majorité des suppressions actives du bruit aujourd'hui.

Là où cela s’effondre encore, c’est le filtrage de la parole et la raison pour laquelle la suppression active du bruit peut avoir du mal. La plage de 1 kHz à 3 kHz est celle où réside la plupart de la parole humaine, et elle est juste assez élevée pour qu'il soit plus difficile d'annuler le feedback ANC, mais trop directionnelle pour bien fonctionner avec l'ANC feedforward. Leur combinaison introduit beaucoup de complexité (c'est pourquoi les écouteurs de milieu de gamme à bas de gamme ne peuvent généralement utiliser qu'une seule de ces techniques et pas les deux) et peut également influencer la qualité du son.

Dans ce cas, Ern me dit que les écouteurs ou les écouteurs peuvent être prioritaires pour la qualité sonore ou l'ANC, mais pas toujours les deux. Le son doit être réglé lorsque l'ANC est activé, mais si vous supprimez les fréquences qui peuvent être entendues de l'extérieur, vous courez également le risque de supprimer les fréquences de votre musique réelle. C'est pourquoi la suppression du bruit est une prouesse d'ingénierie si compliquée, mais le meilleurs écouteurs ANC tous y parviennent très bien.