Contrôle actif du son

« On appelle contrôle acoustique actif (en anglais Active Noise Control) ou anti-bruit l’utilisation de sources de bruit dites secondaires pour réduire un bruit indésirable dit primaire. L’idée principale est d’émettre à l’aide d’un ou plusieurs haut parleurs (« la source secondaire ») le même bruit que l’on veut éliminer souvent émis par un moteur ou un dispositif industriel (« source primaire »). Il faut donc que le système comporte un micro suivi d’un système électronique de contrôle capable de générer un son opposé à la nuisance sonore. Si le bruit à éliminer est périodique et sans variation d’intensité au cours du temps, la mise au point de ce dispositif est beaucoup facile que dans le cas où le la nuisance sonore est irrégulière présentant une multitude de fréquences variant au cours du temps. Pour concevoir un dispositif de contrôle actif, il faut savoir comment des sources de bruit secondaires peuvent interagir avec le son à éliminer. Il faut notamment savoir si, compte tenu du milieu de propagation où l’on se trouve, une ou plusieurs sources sont bien capables de réduire le bruit et si cette réduction sera locale (i.e. restreinte à quelques points de l’espace) ou si elle peut être globale ; il faut également se forger quelques règles générales pour savoir combien de sources secondaires et de capteurs utiliser et où les disposer. Une difficulté vient s’ajouter si la source primaire se déplace dans l’espace ou si le local change de forme.

A basse fréquence peu de modes contribuent significativement au bruit dans une cavité ; un contrôle actif global du bruit y est alors envisageable. Cette situation correspond au cas de la fréquence fondamentale du bruit moteur dans une voiture mais aussi à celui du volume contenu sous la coquille d’un casque anti-bruit. »Il y a une cinquantaine d’années, deux ingénieurs américains développaient une idée aussi simple que redoutablement efficace pour combattre les nuisances sonores : créer de l’antibruit. C’était sans compter les obstacles techniques qui allaient empêcher toute application jusqu’à ces dernières années. Et certains restent encore à lever. Plutôt que de lutter contre les bruits gênants en les étouffant au moyen d’isolants, pourquoi ne pas les attaquer avec des sons exactement opposés qui les annihileraient ? C’est l’idée révolutionnaire qu’ont eu, au début des années 1950, deux ingénieurs des laboratoires RCA, à Princeton : Harry Olson (en médaillon) et Everett May. En novembre 1953, ils détaillaient le principe de l’« absorbeur électronique de son » dans le Journal of the Acoustical Society of America. Il consistait à capter le bruit par un microphone, à l’amplifier, puis à le réémettre par un haut-parleur de façon à créer un « contre-bruit » qui, additionné au bruit incident, devait donner une résultante nulle par interférence destructive. Contrôle actif Leur invention n’eut pas de suite à l’époque car l’électronique était trop rudimentaire pour obtenir un dispositif réellement efficace : Olson utilisait un amplificateur à tubes, le transistor n’en étant qu’à ses débuts.

Une vingtaine d’années plus tard, trois chercheurs français du laboratoire CNRS de mécanique et d’acoustique de Marseille, Maurice Jessel, Georges Canévet et moi-même, reprirent le concept de « contrôle actif ». Afin de comprendre le mécanisme du contrôle actif, examinons le cas de la réduction des bruits dans un conduit, par exemple un tronçon de gaine de climatisation. Pour réaliser un système simple de contrôle actif, on détecte l’onde sonore indésirable grâce à un microphone, le « microphone de référence », relié à un dispositif électronique, le « contrôleur », qui pilote un haut-parleur placé sur la paroi du conduit, la « source secondaire ». On règle ensuite la commande du haut-parleur de façon à créer un contre-bruit et à annuler ainsi le bruit dans toute la région en aval de la source secondaire. « Gérard Mangiante La recherche article id=8560 »Si la nuisance sonore est non périodique avec beaucoup d’harmoniques, il ne sera possible de créer à tout instant une onde sonore qui lui sera opposée exactement qu’à l’aide d’un outil informatique capable de calculer très rapidement l’onde secondaire à partir du signal fourni par le micro. Par contre si la nuisance sonore est proche d’un signal sinusoïdal stable dans le temps, un simple GBF muni d’un haut parleur permettra d’obtenir l’onde secondaire capable de s’y opposer.A basse fréquence les domaines où les deux signaux donnent des interférences destructives sont plus grands, de l’ordre du mètre pour 100 Hz, que dans le cas des fréquences élevées où ces domaines ont des tailles de l’ordre du cm pour 4000 Hz. 9. Quelle relation doit –il exister entre la fréquence de la source primaire et celle de la source secondaire ? Les deux fréquences doivent être rigoureusement égales. 10. Pourquoi le micro de référence doit –il protégé du son émis par la source secondaire ? Le micro de référence capte le son à éliminer, le signal qu’il émet sert au calcul du son capable d’annuler ce son nuisible. Si ce micro est sensible à la source secondaire alors le calcul de l’onde secondaire sera faux.