Une expérience élémentaire de contrôle actif du
bruit
Cette expérience très simple à réaliser montre que l'on
peut effectivement réduire le bruit produit par un haut-parleur à l'aide d'un
autre haut-parleur. Elle fait appel à deux enceintes connectées à la sortie
audio d'un ordinateur. Il faut disposer soit d'un bouton "volume" sur chaque
enceinte, soit d'un bouton "balance".
Comment procéder
:
- Télécharger ce fichier son
stéréo (fichier .wav, 1Mo)
-
Disposer les enceintes côte à côte. Les régler de
telle sorte qu'une seule puisse au départ produire un son, soit en mettant au
minimum le volume de l'autre, soit en tournant le bouton "balance" à
fond.
-
Lancer la diffusion du fichier son stéréo.
-
Augmenter progressivement le volume de l'enceinte qui
était au minimum, ou tourner progressivement le bouton "balance". Relancer le
fichier son si nécessaire (il ne dure que 30 secondes).
On doit alors constater qu'il existe une position
du bouton "volume" de la deuxième enceinte ou du bouton "balance" pour laquelle
le bruit est significativement réduit par rapport à ce qu'il était au
départ. Une augmentation du "volume" s'accompagne d'une
diminution du bruit !
Explication
:
Le fichier son stéréo a été fabriqué de telle sorte que
les valeurs enregistrées pour chacune des voies (droite et gauche) soient à
chaque instant l'opposée l'une de l'autre, elles sont de même amplitude mais de
signes opposés. Deux haut-parleurs identiques avec un même réglage du
volume produiront alors des fluctuations de pression opposées à tout
instant, une surpression produite par l'un est associée au même moment à une
dépression causée par l'autre. Si les deux enceintes étaient exactement au même
endroit, les bruits qui résulteraient de la propagation de ces fluctuations de
pression s'annuleraient exactement. Comme dans l'expérience on ne
peut superposer exactement les enceintes, les bruits ne peuvent s'annuler
partout mais on montre que, pour un son à basse fréquence (celui du fichier est
à 120 Hertz), la somme des deux bruits est de moindre amplitude que celle de
chacun des bruits pris séparément. C'est cela que l'on doit entendre lorsque le
réglage du volume (ou de la "balance") fait que les deux enceintes produisent
des bruits de même niveau.
Application à des cas moins
"académiques" :
Même si cette expérience conduit à une
réduction du bruit parfaitement audible en général, on peut se demander pourquoi
on n'obtient pas un résultat plus spectaculaire. D'abord on montre
que, même avec deux sources de bruit très proches, les zones ou le bruit est
fortement réduit en superposant les deux sons sont très étroites, il est
difficile d'y mettre les deux oreilles à la fois! Ensuite les petits
haut-parleurs ont du mal à produire des sons graves (comme ici à 120Hz), un
phénomène de distorsion se produit avec l'apparition de sons à plus hautes
fréquences pour lesquelles le bruit ne peut être réduit par superposition comme
à 120Hz. Voilà pourquoi le bruit change en contenu fréquentiel et pas seulement
en niveau lorsqu'on atteint le réglage optimal du
volume.
Dans les cas où l'on est réellement confronté à des
sources de bruit indésirables (comme des voitures passant devant la fenêtre), il
n'est pas possible de "calculer à l'avance" les signaux à fournir aux
haut-parleurs à utiliser comme sources de contre-bruit. Ces signaux doivent être
calculés "en temps-réel" pour s'adapter en permanence au bruit à combattre.
Voilà une des raisons pour lesquelles mettre au point un système de contrôle
actif du bruit est difficile à mettre au point en général ; il a fallu attendre
plusieurs dizaines années entre le dépôt des premiers brevets dans les années
1930 et des applications industrielles convaincantes !
Retour à la page
individuelle d'Emmanuel Friot