Les écouteurs sont l’un des appareils électroniques qui ont le plus évolué ces dernières années, tant au niveau du design que de la technologie. Il y a longtemps en Espagne, nous avons dit adieu aux câbles grâce aux connexions sans fil, mais les dernières améliorations vont de l’ajout d’un purificateur d’air à l’inclusion de pilotes SMC pour obtenir un son HiFi. Cependant, Les plus grandes avancées semblent se concentrer sur la suppression active du bruit (ANC, pour son acronyme en anglais), qui permet une isolation presque totale de l’extérieur, notamment dans les modèles haut de gamme comme les AirPods Pro ou les Bose QuietComfort Earbuds II.
La suppression du bruit est une bénédiction dans les endroits bruyants, comme les transports en commun, mais elle présente un problème : vous pouvez manquer quelque chose d’important sur ce qui se passe autour de vous. Pour éviter cela, il existe des modes de transparence, mais ils ne sont pas non plus une panacée : ils laissent passer tous les sons et au final on finit par augmenter davantage le volume de la musique ou de son podcast préféré pour bien l’entendre. Pour ajouter de nouvelles fonctionnalités aux écouteurs, une équipe de chercheurs de l’Université de Washington a développé un nouvel algorithme d’IA qui vous permet de choisir quels sons filtrent à travers les écouteurs lorsque la suppression du bruit est activée.
Cette avancée, qu’ils ont appelée « audition sémantique », est définie comme « une nouvelle capacité des dispositifs sonores qui leur permet, en temps réel, de se concentrer ou d’ignorer certains sons du monde réel, tout en préservant les indices spatiaux ». En d’autres termes, Suppression du bruit à la demande qui vous permet de vous isoler du monde en toute sécurité dans tous types de situationss. Si un bébé pleure pendant que vous passez l’aspirateur ou que vous courez dans la rue et qu’une voiture que vous n’avez pas vue approche, vous pourrez entendre ces sons grâce à une variété de scènes préconfigurées.
Verrouillage à la demande
Pour bien comprendre ce que Shyam Gollakota, auteur principal du étude publiée dans la bibliothèque numérique ACM et professeur de génie informatique à l’Université de Washington, il faut d’abord comprendre quels sont les principes physiques de la suppression du bruit.
D’une part, il y a le suppression passive du bruit, obtenue grâce à la conception acoustique du casque, qu’il s’agisse d’un bandeau ou d’un intra-auriculaire. C’est quelque chose qui dépend principalement des matériaux de fabrication et de la manière dont ils scellent ou recouvrent l’oreille, et son expression maximale est celle utilisée par les ouvriers du bâtiment ou les ouvriers d’usine dans des environnements avec des niveaux de bruit dangereux pour la santé.
L’audition sémantique, l’avenir des casques antibruit
L’ANC, quant à elle, utilise l’interférence des ondes pour supprimer presque tout (il est pratiquement impossible d’obtenir une annulation à 100 %) le bruit extérieur. Et les sons que nous entendons sont des ondes de basse fréquence, toujours inférieures à 20 KHz. Grâce aux microphones inclus dans le casque avec suppression active du bruit et logiciel spécifique, des ondes sonores artificielles peuvent être créées, capables de compenser ou de contrecarrer des sons spécifiquesen utilisant un phénomène appelé interférence d’ondes destructrices.
De cette manière, Les microphones sont chargés de capter le bruit provenant de l’extérieur., afin qu’il soit traité par le casque et génère un signal exactement égal mais avec une phase opposée. Cela produit l’effet de suppression active du bruit, vous permettant d’écouter de la musique sans rien entendre de ce qui se passe autour de vous.
[Olvídate de tus vecinos molestos: este altavoz lleva la cancelación de ruido a las paredes de tu casa]
Les principales contributions techniques du système développé par Gollakota et son équipe sont « un réseau neuronal capable de réaliser une extraction binaurale du son cible en présence de sons interférents et de bruits de fond » et « une méthodologie de formation qui nous permet de généraliser notre système pour l’utiliser dans le monde réel ». C’est-à-dire que l’IA peut continuer à être entraînée pour obtenir plus de types de sons et améliorer sa précision.
Pour atteindre son objectif, la solution des scientifiques de l’Université de Washington implique diffuser l’audio capturé par les microphones des écouteurs vers un smartphone, qui se charge d’annuler tous les sons ambiants. La nouveauté est que, via des commandes vocales ou une application, chaque utilisateur peut sélectionner les sons qu’il souhaite inclure parmi 20 types différents, des sirènes aux cris de bébé, en passant par la parole humaine, les gazouillis d’oiseaux ou les miaulements d’un chat. Une fois sélectionnés, seuls ces sons seront diffusés dans les écouteurs.
Schéma du fonctionnement de l’audition sémantique. Université de Washington Omicrono
« Comprendre à quoi ressemble un oiseau et l’extraire du reste des sons de l’environnement nécessite une intelligence en temps réel que les écouteurs antibruit actuels n’ont pas atteint », explique Gollakota lui-même dans un communiqué de presse. Pour y parvenir, lui et ses collègues ont dû relever un défi complexe : décoder et réencoder toutes les informations en un temps record et en respectant le sens spatial.
« Le défi est que les sons entendus par les utilisateurs d’écouteurs doivent être synchronisés avec leurs sens visuels. Vous ne pouvez pas entendre la voix de quelqu’un deux secondes après qu’il vous a parlé. Cela signifie que les algorithmes neuronaux doivent traiter les sons en moins d’un centième de seconde. une seconde. » D’après les tests effectués, Gollakota et son équipe ont réussi un temps d’exécution de 6,56 ms, pratiquement imperceptible aux sens humains.
Connexion filaire
Pour atteindre cette vitesse record, au lieu d’utiliser des serveurs cloud plus fiables, le système auditif sémantique se connecte directement par câble au smartphone, qui est chargé de réaliser toutes les opérations. De plus, pour que les utilisateurs continuent de ressentir fidèlement les sons de leur environnement, le système doit maintenir ces retards et autres signaux spatiaux, car les sons provenant de différentes directions pénètrent dans nos oreilles à des moments différents.
Pour tester le système, Les scientifiques l’ont utilisé connecté à des écouteurs commerciaux (Les modèles de la marque JBL apparaissent sur plusieurs photos) dans différents environnements du quotidien, comme les bureaux, les rues ou les parcs. Dans tous les cas, ils ont atteint leur objectif : supprimer les bruits, à l’exception de ceux sélectionnés par les utilisateurs.
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La dernière évaluation a été réalisée par 22 volontaires à qui il a été demandé d’évaluer la qualité de sortie audio du système pour le son cible. En moyenne, la qualité s’est améliorée par rapport à l’enregistrement originalet en le site Internet du projet Il existe de nombreux exemples dans lesquels les deux enregistrements peuvent être comparés.
Les décisions se sont concentrées sur les cas dans lesquels les sons partageaient de nombreuses propriétés, « telles que la musique vocale et la parole humaine », notent-ils. Cependant, les chercheurs sont convaincus que la formation des algorithmes Avec plus de données du monde réel, de meilleurs résultats peuvent être offerts. Pour le moment, il s’agit encore d’un prototype, mais Gollakota et ses collègues sont confiants dans les possibilités de le développer en tant que produit commercial au cours des prochaines années.
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