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Comment mesurer la réduction de bruit dans les écouteurs

Vous avez probablement remarqué qu'il y a unlotdes écouteurs antibruit sur le marché maintenant. Malheureusement pour le consommateur, l'efficacité des circuits de suppression de bruit varie radicalement d'un casque à l'autre. Certains d'entre eux sont si efficaces que vous pourriez penser que quelque chose ne va pas avec vos oreilles. Mais certains d’entre eux n’annulent que quelques décibels de bruit. Pire encore, certains d'entre eux émettent des sifflements audibles. Ainsi, s'ils réduisent le bruit dans les basses fréquences, ils l'augmentent dans les hautes fréquences.

Heureusement, la mesure de la fonction de suppression du bruit dans un casque est relativement simple. Le processus consiste à générer un bruit rose à travers un ensemble de haut-parleurs, puis à mesurer la quantité de son transmise à vos oreilles par le casque.

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Étape 1: Configuration de l'équipement

La partie mesure nécessite un logiciel d'analyse de spectre audio de base, tel que True RTA; une interface microphone USB, telle que le Blue Microphones Icicle; et un simulateur d'oreille / joue tel que le G.R.A.S 43AG que j'utilise, ou un mannequin de mesure pour casque d'écoute tel que le G.R.A.S. KEMAR.

Vous pouvez voir la configuration de base sur la photo ci-dessus. C’est le 43AG en bas à gauche, équipé d’une oreillette en caoutchouc représentant un lobe d’oreille typique des personnes plus grandes, c’est-à-dire des hommes américains et européens. Les écouteurs sont disponibles dans une variété de tailles et de duretés différents.

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Étape 2: Faire du bruit

Générer les signaux de test est en réalité un peu plus difficile si vous suivez les règles. La norme de mesure des écouteurs CEI 60268-7 stipule que la source sonore pour ce test doit être de huit haut-parleurs placés dans les coins de la pièce, chacun jouant une source de bruit non corrélée. Non corrélé signifie que chaque enceinte reçoit son propre signal de bruit aléatoire, de sorte qu'aucun des signaux n'est identique.

Pour cet exemple, la configuration impliquait deux haut-parleurs Genelec HT205 dans des coins opposés de mon bureau / laboratoire, chacun tirant dans un coin pour mieux disperser le son. Les deux haut-parleurs reçoivent des signaux de bruit non corrélés. Un subwoofer Sunfire TS-SJ8 installé dans un coin ajoute des graves.

Vous pouvez voir la configuration dans le diagramme ci-dessus. Les petits carrés qui tirent dans les coins sont les Genelecs, le grand rectangle en bas à droite est le sous-marin Sunfire et le rectangle brun est le banc d’essai où je fais les mesures.

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Étape 3: exécution de la mesure

Pour commencer la mesure, reproduisez le bruit, puis réglez le niveau sonore de sorte qu'il mesure 75 dB près de l'entrée du faux conduit auditif en caoutchouc du 43AG, mesuré à l'aide d'un indicateur de niveau de pression acoustique standard. Pour obtenir une ligne de base de ce que le son est en dehors de la fausse oreille afin de pouvoir l'utiliser comme référence, cliquez sur la clé REF dans TrueRTA. Cela vous donne la ligne plate sur le graphique à droite à 75 dB. (Vous pouvez le voir dans l'image suivante.)

Ensuite, placez le casque sur le simulateur oreille / joue. Le fond de mon banc d'essai est équipé de blocs de bois, de sorte que la distance entre la plaque supérieure du 43AG et le bas des blocs de bois correspond exactement aux dimensions de ma tête à mes oreilles. (Je ne me souviens pas exactement de ce que j'étais, mais c'est à peu près 7 pouces.) Ceci maintient la pression appropriée du casque contre le simulateur d'oreille / joue.

Conformément à la norme IEC 60268-7, j'ai défini TrueRTA pour un lissage sur 1/3 d'octave et réglé sur une moyenne de 12 échantillons différents. Néanmoins, comme pour toute mesure impliquant du bruit, il est impossible de l’obtenir à 100% de précision car le bruit est aléatoire.

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Étape 4: Confirmation du résultat

Ce graphique montre le résultat d’une mesure du casque à annulation de bruit Phiaton Chord MC 530. La ligne cyan est la ligne de base, ce que le simulateur "oreille / joue" entend lorsqu'il n'y a pas de casque. La ligne verte correspond au résultat avec suppression du bruit désactivée. La ligne violette correspond au résultat avec la suppression du bruit activée.

Notez que le circuit de suppression de bruit a son effet le plus fort entre 70 et 500 Hz. C’est typique, et c’est une bonne chose, car c’est le groupe dans lequel résonne le bourdonnement du moteur dans une cabine d’avion de ligne. Notez également que le circuit de suppression de bruit peut en fait augmenter le niveau de bruit aux hautes fréquences, comme le montre ce graphique où le bruit est plus élevé entre 1 et 2,5 kHz avec la suppression de bruit activée.

Mais le test n'est pas terminé tant qu'il n'est pas confirmé à l'oreille. Pour ce faire, j'utilise mon système stéréo pour reproduire un enregistrement sonore réalisé dans une cabine d'avion de ligne. J'ai fait mon enregistrement dans l'un des sièges arrière d'un avion MD-80, l'un des types les plus anciens et les plus bruyants actuellement en service commercial aux États-Unis. Puis, je vois - ou j'entends - à quel point le casque peut-il être utile? réduire non seulement le bruit des avions à réaction, mais aussi celui des annonces et des autres passagers.

Je fais cette mesure depuis quelques années maintenant, et la corrélation entre cette mesure et les performances de suppression de bruit que j'ai constatées dans les avions et les bus est excellente avec des écouteurs intra-auriculaires et sur-auriculaires. La mesure n’est pas aussi bonne avec les écouteurs intra-auriculaires, car je dois généralement retirer la plaque de joue du simulateur et utiliser un casque G.R.A.S. RA0045 coupleur pour la mesure. Ainsi, certains des effets d’occlusion (de blocage) de grands modèles intra-auriculaires sont perdus. Mais cela reste un excellent indicateur du bon fonctionnement du circuit de suppression de bruit.

Notez que comme toutes les mesures audio, celle-ci n’est pas parfaite.Bien que le subwoofer soit placé aussi loin que possible du banc d’essai, celui-ci est placé sur des pieds en feutre et le simulateur oreille / joue a des pieds en caoutchouc conformes. Au moins une partie des vibrations des basses pénètre directement dans le microphone par conduction physique. J'ai essayé d'améliorer cela en ajoutant plus de rembourrage sous le simulateur, mais en vain, probablement parce que les vibrations dans l'air transmettent également un son dans le corps du simulateur.