ANC : comment fonctionne la réduction de bruits active ?

L’ANC ou réduction active du bruit, c’est un peu la technologie incontournable ou presque pour les casques et les écouteurs. Mais comment ça marche vraiment et comment ne pas vous faire avoir ? Un guide complet s’impose face à l’omniprésence de cette technologie.

L’ANC est devenue au fil des ans, un véritable mot-clé incontournable. Dans une société où les volumes sonores sont souvent en augmentation croissante, nous sommes nombreux à pouvoir rêver d’un îlot de tranquillité, notre propre oasis de silence au milieu de la jungle urbaine. Les constructeurs de casques et écouteurs l’ont bien compris et sont donc désormais nombreux à proposer des équipements pour lesquels ils vantent l’efficacité de leur technologie de réduction du bruit. Cependant, au milieu de ce brouhaha commercial, comment vraiment bien choisir ?

L’isolation passive, le premier pas

Quand on s’intéresse à la réduction du bruit, il faut tout d’abord faire une première différence. Il existe deux systèmes : la réduction active du bruit (ANC) et l’isolation passive. Le second système est le plus ancien et en théorie aussi le plus simple à mettre en place pour les constructeurs. Pour le déployer sur un casque, il suffit de miser sur des matériaux, épais, résistants et surtout denses pour concevoir les écouteurs. Ils font alors tampons et permettent d’isoler l’auditeur. C’est par exemple à cela que vont servir les oreillettes en mousse d’un casque fermé.

Les limites de l’isolation passive

Cependant, à moins de miser sur un casque comme on peut le voir sur un chantier et donc pas forcément le plus agréable ni pratique à utiliser, ce type de système rencontre vite ses limites. Les constructeurs peuvent bien sûr mélanger plusieurs couches d’isolation afin d’améliorer l’effet, mais cela va de pair avec une apparence visuelle moins agréable. On dépasse au final rarement les 20 dB d’atténuation sur un casque d’isolation passive. À noter que les écouteurs peuvent à ce niveau se révéler parfois plus performants pour une raison toute simple. Ils sont directement dans le conduit auditif et l’effet donc plus important. Cependant, pour dépasser les 30 dB, il faut obligatoirement passer un casque de réduction active du bruit (ANC).

Aux origines de l’ANC : la NASA

On imagine parfois mal à quel point des technologies mises au point par la NASA, il y a parfois des dizaines d’années, continuent de faire partie de notre vie quotidienne. Cela concerne de nombreux secteurs : de nos lentilles de contact aux appareils dentaires en passant par les fours en céramique ou encore les… raquettes de tennis ou les skis. Dans tous ces cas, loin d’être une liste exhaustive, la technologie imaginée par la NASA a encore une influence aujourd’hui. Il en va de même pour les casques à réduction du bruit active ANC.

Objectif audition avant objectif Lune

C’est en effet après le succès du programme Apollo que la NASA commence à se pencher sur la question d’une navette spatiale permettant des voyages plus réguliers dans l’espace. Le projet avance particulièrement bien à l’époque, mais les spécialistes se retrouvent face à un problème inattendu. Le bruit qui est généré dans le cockpit est beaucoup trop important. Les casques à réduction de bruit qui existent alors sont insuffisants pour régler le problème. Il s’agit d’un véritable défi pour préserver l’ouïe des astronautes.

Bose : précurseur de l’ANC

C’est à ce moment que Bose va travailler avec la NASA pour développer un équipement adapté l’ANC. Le constructeur a sorti son premier casque destiné au grand public en 2000, mais la théorie était déjà connue depuis le milieu des années 30. Les casques professionnels ont eux été déployés à partir de 1986.

Comment fonctionne la réduction de bruit active ANC ?

L’ANC (pour Active Noise Cancellation en anglais) est une technologie à la fois très pointue, mais paradoxalement simple à mettre en place. Pour comprendre comment elle fonctionne, il est nécessaire de se replonger dans les cours de physique. Qu’est-ce que le son ? C’est une vibration dans l’air, sous forme d’ondes longitudinales. Imaginez des variations de pressions depuis la source jusqu’à votre oreille, comme les ondes qui se déploient sur l’eau quand vous y jetez un caillou. Or, que se passerait-il si on pouvait émettre un autre son, ayant la même importance que le bruit que l’on souhaite faire disparaître ?

Envoyer une contre-pression pour neutraliser le bruit

En effectuant cette émission, les deux pressions en arriveraient à se neutraliser mutuellement. L’atténuation des bruits ANC se produit alors. Pour que cela soit vraiment efficace, il faut toutefois que les deux ondes soient en opposition complète. Quand l’une est à son niveau maximal, cela doit correspondre au niveau minimal de l’autre. On parle alors d’un point de vue scientifique d’interférence destructive.

De la théorie à la pratique

Bien sûr, il s’agit là de la théorie. Que se passe-t-il dans vos écouteurs ou dans votre casque concrètement pour que se produise la réduction de bruit ANC ? Pour que le système soit vraiment performant, il faut que le bruit émis par la source secondaire soit créé en même temps que l’original. Des processeurs sont alors mis à contribution.  Un micro capte donc les bruits extérieurs depuis vos écouteurs, et le « renverse » pour le renvoyer vers vos oreilles.

Le souci des aiguës pour l’ANC

Précisons aussi qu’un casque à réduction du bruit active ne bloque pas tous les sons. Ceux à basse fréquence ne posent généralement pas de problème, mais, plus on monte en fréquence, plus cela devient compliqué.

 

Les trois types d’annulation active du bruit

Bien que le concept de base de l’ANC soit le même, il peut être mis en œuvre de trois manières différentes: par anticipation, rétroaction et hybride. Chaque approche a ses bons et ses mauvais côtés.

Suppression active du bruit par anticipation (micro à l’extérieur de l’oreillette)

Dans une configuration à action directe, le microphone est placé à l’extérieur de l’oreillette. Le micro entend le bruit avant la personne. Le système ANC traite ensuite le bruit et crée l’antibruit avant d’envoyer le signal résultant au haut-parleur du casque.

Les avantages :

Le micro capte le bruit très tôt, il a donc plus de temps pour répondre et générer l’antibruit. Cela signifie également qu’il est plus efficace pour réduire le bruit à haute fréquence jusqu’à 1–2 kHz.

Les inconvénients :

Cette configuration n’a aucun moyen de s’autocorriger, car elle n’entend jamais l’antibruit qu’elle produit. Cela suppose simplement que l’auditeur n’entendra aucun bruit et dit: «Bienvenu, mon travail ici est terminé». Si la personne place le casque de manière incorrecte ou si le bruit arrive sous un angle étrange, cette configuration peut accidentellement finir par amplifier le bruit à certaines fréquences. Oups!

En plus de cela, l’anticipation ANC fonctionne dans une gamme de fréquences plus étroite. Ainsi, si vous vous concentrez sur la réduction du bruit à environ 1 kHz, l’ANC par anticipation peut finir par avoir peu d’effet aux fréquences plus basses. Et comme le micro est plus proche du monde extérieur, il est plus sensible au bruit du vent.

Annulation active du bruit de rétroaction (micro à l’intérieur de l’oreillette)

Dans la configuration du feedback, le micro vit à l’intérieur de l’oreillette et devant le haut-parleur, il peut donc entendre le signal résultant exactement de la même manière que l’auditeur.

Les avantages :

Parce qu’il entend ce que la personne entend, le Larsen ANC peut mieux s’adapter aux variations et corriger le signal si nécessaire. Le feedback ANC fonctionne également sur une plus large gamme de fréquences. Un autre avantage est que, même si le casque est porté d’une manière étrange ou ne couvre pas tout à fait les oreilles, la rétroaction ANC peut en tenir compte, du moins dans une certaine mesure.

Les inconvénients :

Il ne peut pas gérer aussi bien les sons de fréquences plus élevées, il n’est donc pas aussi efficace que l’ANC par anticipation pour supprimer le bruit dans la plage de 1 à 2 kHz. S’il est mal conçu, il existe également un risque de larsen en retour.

De même, les concepteurs doivent tenir compte du fait que la rétroaction ANC traite la musique entrante avec le bruit. S’ils ne le font pas, ANC peut accidentellement filtrer cette ligne de basse fréquence de vos chansons préférées. Oups!

Annulation active du bruit hybride (micros à l’extérieur et à l’intérieur de l’oreillette)

Comme vous pouvez le deviner, une approche hybride prend le meilleur des deux mondes, combinant le feedforward et le feedback ANC en plaçant un microphone à l’intérieur et à l’extérieur de l’oreillette.

Les avantages :

Vous bénéficiez de tous les avantages avec presque aucun des inconvénients. L’ANC hybride peut supprimer le bruit sur une gamme de fréquences plus large, s’adapter aux erreurs et les corriger, et n’est pas aussi sensible à la façon dont la personne porte le casque.

Les inconvénients :

Parce qu’elle utilise les deux approches et deux microphones, la technologie ANC hybride coûte deux fois plus cher. Cela nécessite également plus d’expertise pour être juste. Avoir deux microphones peut générer plus de « bruit blanc » indésirable, donc des microphones de meilleure qualité sont nécessaires pour contrer cela. En conséquence, les casques avec ANC hybride seront globalement plus chers.

Quel est le problème avec certains casques ANC ?

Si la théorie est relativement simple à comprendre, c’est sa mise en application qui peut compliquer la tâche. Or, certains constructeurs optent pour la situation de facilité. Au lieu d’avoir des sons qui s’annulent, il y a un ajout de bruit, ce que les anglophones qualifient de « hiss ». On peut s’en rendre compte dans une pièce extrêmement silencieuse par exemple. Il n’y a pas de bruit à compenser, mais le système de réduction active du bruit génère lui-même du bruit. Une logique qui est un peu problématique quand on veut justement un son soigné et un environnement calme.

Le prix du casque ANC : un facteur important

Souvent, tout dépendra du prix de votre équipement. Sur un casque d’entrée de gamme et même de milieu de gamme, le système de réduction active du bruit ANC n’est souvent pas aussi performant qu’on voudrait l’espérer. Cela s’explique en général par un décalage de la synchronisation entre les deux sons. Sur un casque en revanche proposant une qualité supérieure (mais aussi un prix en général beaucoup plus élevé), la qualité n’a plus rien à voir. Les constructeurs n’hésitent pas à multiplier les micros de capture de son et les processeurs sont plus  performants.

Faut-il acheter un casque à réduction de bruit active ?

Selon le cadre dans lequel vous travaillez et votre tolérance au bruit, la réponse à cette question ne sera pas du tout la même. Cependant, si vous décidez d’investir dans un équipement de ce type, préparez-vous à mettre la somme nécessaire pour ne pas y perdre d’un point de vue de la qualité. Sinon, c’est au final l’effet contraire qui pourrait se produire. Par ailleurs, n’hésitez pas à lire de nombreux avis et commentaires ou à regarder notre sélection des meilleurs écouteurs et casques pour vous faire un avis éclairé avant d’acheter.

Autres facteurs à prendre en considération avant d’acheter

N’hésitez pas à faire attention à des paramètres comme la batterie. Celle-ci est en effet indispensable pour faire fonctionner le système de réduction du bruit active, mais cela peut se révéler gourmand d’un point de vue de l’autonomie. Point positif, le système de réduction du bruit actif à un autre avantage. En effet, ce type d’écouteurs bloque aussi les sons à haute fréquence qui causent parfois de la fatigue. N’hésitez donc pas à les porter seuls, même sans écouter de musique. Cela vous apportera de la tranquillité et de la détente.