Bruit - Réduction du bruit (Noise Reduction)

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Ce que nous avons découvert jusqu'à présent concernant le bruit n'est pas encourageant. Il est présent à peu près partout où l'on doit travailler; cependant on doit absolument l'éliminer ou, du moins, le réduire. Mais le tableau n'est pas si négatif si l'on pense que le bruit, bien que présent, a une ampleur limitée qui est facilement couverte par le signal sonore. Pour chaque type de bruit, une contremesure plus ou moins efficace, a été élaborée. En nous référant au paragraphe précédent, voyons pour chaque type de bruit la technique correspondante pour sa réduction.

16.5.1. Réduction du bruit à bande étroite

Pour ce qui concerne les bruits de type HVAC ou ceux dû aux vibrations, on ne peut pas faire grand chose sinon agir sur la bande de fréquences investies, et l'atténuer. Cependant cette solution n'est pas très propre et reste à être employée dans les cas extrêmes, vu qu'avec le bruit s'atténue aussi le signal sonore qu'on est en train de traiter. Quant aux bourdonnements causés par les discontinuités du système d'alimentation, la meilleure solution est de prévoir deux cadres d'alimentation indépendants, un pour les éléments HVAC et l'autre pour les appareils audio.



16.5.2. Réduction des interférences électromagnétiques

Il s'agit, comme son nom l'indique, d'émissions qui transportent un champ électrique et un magnétique (pour en savoir davantage sur les ondes électromagnétiques, se référer à un texte de physique). Tous les deux perturbent le signal sonore transporté sur un câble électrique avec des fréquences égales à celles transportées par l'onde électro-magnétique. Ces perturbations affectent principalement les câbles microphoniques sur lesquels transitent des signaux d'intensité très basse. Pour protéger les câbles, on adopte deux sortes de précautions: la première consiste à bloquer le champ électrique en construisant une cage de Faraday, c'est-à-dire un revêtement métallique autour du câble. Ce type de revêtement a la propriété d'éliminer le champ électrique en son intérieur (pour approfondir le sujet de la cage de Faraday se référer à un texte de physique).

Pour bloquer le champ magnétique (en fait cette technique agit sur tous les types de perturbation) on prévoit à l'intérieur du câble microphonique deux conducteurs enroulés en spirale transportant le signal. Sur le premier transite le signal sonore et sur le deuxième transite le même signal en contrephase. Les deux conducteurs sont enroulés en spirale de façon que le champ magnétique les investisse moyennement de la même manière. Quand les deux signaux arrivent au mixer, on applique sur le deuxième une inversion de phase et on additionne les deux signaux ainsi obtenus. Ceci amène à un redoublement de l'ampleur du signal original et une annulation du bruit qui, à ce stade, se trouve en contre-phase sur les deux conducteurs.

La figure suivante illustre les différentes phases de l'opération.

Le bruit - Réduction du bruit sur un câble microphonique

Réduction du bruit sur un câble microphonique

Voyons en détail les différentes phases de cette manipulation:

  • (a) Supposons, pour simplifier, que le signal d'entrée soit une sinusoïde

  • (b) Le signal est donc dédoublé et l'une des copies est invertie de phase

  • (c) Les signaux traversent le câble en subissant la même interférence électromagnétique et présentant donc la même distorsion

  • (d) Le signal en contre-phase est de nouveau inverti. A présent les deux sinusoïdes sont de nouveau en phase, alors que le bruit sur les deux signaux se trouve maintenant en contre-phase

  • (e) Les deux signaux sont additionnés obtenant ainsi la sinusoïde initiale avec une ampleur doublée, et l'annulation du bruit

Le même stratagème est appliqué sur les pickup humbucking des guitares électriques (en observant un humbucking on notera qu'il est en fait composé de deux pickup single-coil. Voici, entre autres, la raison pour laquelle le humbucking produit le son le plus puissant parmi tous les pickup).

Ce type de connexions est appelé balancé [Connections électriques balancées ] et est toujours utilisé dans le domaine professionnel. Quand, en revanche, une connection ne prévoit qu'un conducteur pour acheminer le signal plus la masse (il s'agit de l'enveloppe métallique qui recouvre le conducteur), la connection est appelée non balancée [Connections électriques non balancées ] . Dans ce cas, la protection au champ électrique demeure, alors que celle au champ magnétique disparaît.



16.5.3. Réduction du bruit à bande large

Dans ce cas, le bruit investit tout le spectre des fréquences audibles, et il faut donc intervenir sur le signal sonore dans son ensemble. L'exemple le plus commun est celui du bruissement intrinsèquement présent durant l'enregistrement analogique sur un support magnétique. Le procédé appliqué pour la réduction de ce type de bruit prévoit une intervention en trois étapes successives: compression, expansion et égalisation.

Le bruit - Schéma logique du circuit de réduction du bruit

Schéma logique du circuit de réduction du bruit

Dans le schéma ci-dessus est illustré le procédé de réduction du bruit. Dans notre exemple, le signal à enregistrer a une dynamique de 90dB, le bruit se trouve au-dessus de la valeur minimum de la dynamique, et il couvrirait les sons les plus bas du signal original. Appliquons alors une compression de 2:1 sur le signal sonore dans son ensemble et amplifions-le avant l'enregistrement (signal codé). De cette manière, grâce à la compression, le signal a pu être amplifié sans provoquer une saturation du ruban et parallèlement, toute la dynamique de notre signal se trouvera, à ce stade, au-dessus du bruit (présent sur le ruban magnétique). Quand on récupère le signal du ruban (signal décodé) on applique une expansion de 1:2 en rétablissant le signal original. On découvre que le bruit se trouve maintenant plus en bas sur l'axe de la dynamique; il est maintenant au-dessous de la valeur minimum de la dynamique. Ainsi le son plus bas de notre signal est en mesure de couvrir le bruit et nous avons donc atteint le résultat recherché.

Dans la figure ci-après on peut observer le processus d'un autre point de vue. Dans ce cas, durant la phase de codage, on peut voir comment la courbe de compression (dans ce cas une droite) écrase la dynamique du signal d'entrée. Dans la partie centrale nous voyons comment en amplifiant le signal compressé avant l'enregistrement, on l'élève au-dessus du bruit de fond du ruban. La phase de décodage nous montre la courbe d'expansion et comment celle-ci restitue un bruit de fond au-dessous de la valeur minimum du signal original.

Le bruit - Dynamique du signal durant les trois phases de réduction du bruit

Dynamique du signal durant les trois phases de réduction du bruit

La réduction du bruit à bande large repose sur ce principe. A partir de là, sont introduits de petits stratagèmes qui affinent davantage l'efficacité de la réduction. Un d'entr'eux consiste en l'introduction d'une égalisation appelée pré-emphase (en anglais: pre-emphasis). Vu que le bruissement du ruban magnétique est perçu davantage aux hautes fréquences, on peut améliorer le procédé de compression-expansion en amplifiant les hautes fréquences du signal original. Ce processus est décrit à la figure suivante. La première illustration montre l'action de la pré-emphase qui a comme effet une amplification des hautes fréquences du signal. La deuxième illustre l'enregistrement du signal sur le ruban magnétique. Dans la troisième, les hautes fréquences sont atténuées afin de rétablir le signal original; de cette façon, ont été également atténuées les hautes fréquences contenues dans le bruit.

Le bruit - Pré-emphase du signal

Pré-emphase du signal










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