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Haut-parleurs d'ordinateur pour vos oreilles uniquement
De plus en plus de personnes utilisent leur ordinateur pour la communication vocale, comme Skype et la messagerie instantanée audio. Dans la plupart des cas, cependant, l'utilisation de ces fonctionnalités nécessite soit d'être connecté à son ordinateur par un casque, soit de parler directement dans un microphone et de maintenir le volume du haut-parleur bas, en particulier dans un espace de bureau partagé.
Écoute ça: Les chercheurs de Microsoft ont développé un algorithme qui ajuste la synchronisation des ondes sonores émises par chaque haut-parleur d'un réseau (vu ici). En conséquence, les ondes sonores s'annulent dans certaines parties de l'espace et s'amplifient dans d'autres, créant ainsi un faisceau de son focalisé qui agit comme un casque virtuel.
À la lumière de ce problème, les chercheurs de Microsoft tentent de rendre la sortie audio plus sophistiquée. Une équipe, dirigée par Ivan Tashev, architecte logiciel chez Microsoft, a récemment commencé à travailler sur un algorithme qui, en théorie, sera capable de diriger le son d'un ensemble de haut-parleurs - idéalement intégrés dans un écran d'ordinateur - dans les oreilles d'une personne, efficacement création d'écouteurs virtuels ; à quelques centimètres du point focal des ondes sonores, le volume diminue considérablement. Fondamentalement, dit Tashev, son algorithme pourrait être utilisé par une large gamme de haut-parleurs peu coûteux qui pourraient être intégrés aux écrans d'ordinateur.
L'objectif, dit-il, est de cibler le son ciblé afin qu'une personne puisse se promener dans un bureau et entendre lors d'une conférence audio vidéo ou assistée par ordinateur. Les informations sur l'emplacement d'une personne pourraient être collectées par des périphériques matériels et renvoyées dans le logiciel du haut-parleur, permettant aux écouteurs virtuels de se déplacer avec l'utilisateur en temps réel. Par exemple, dit Tashev, une caméra, montée ou intégrée dans un écran d'ordinateur, et un logiciel de traitement d'images pourraient déterminer la position d'une personne. De plus, un réseau de quatre microphones ou plus sur ou à proximité d'un écran d'ordinateur pourrait être programmé pour localiser le son en mesurant les différences de temps subtiles entre le moment où le son arrive à chaque haut-parleur du réseau. En fait, le travail précédent de Tashev consistait à concevoir de tels algorithmes de localisation du son pour les types de microphones que l'on trouve couramment dans la lunette des ordinateurs portables. L'utilisation à la fois d'une caméra et d'un microphone peut améliorer la précision et la distance qu'une personne peut parcourir en utilisant les haut-parleurs.
Certes, l'idée de focaliser le son n'est pas nouvelle : les systèmes radar militaires et les équipements à ultrasons courants, utilisés pour imager les fœtus in utero et trouver des tumeurs cancéreuses, le font depuis des années. La technologie est appelée formation de faisceaux, et elle est obtenue lorsque les ondes sonores de certains haut-parleurs d'un réseau subissent des retards de quelques microsecondes, explique Jiashu Chen, directeur technique de Finisar Corporation, une société de communication de données basée à Sunnyvale, en Californie. Les ondes sonores retardées se combinent de telle manière que dans certaines parties de l'espace, le son est annulé, et dans d'autres, le son devient plus fort.
Cependant, les systèmes de formation de faisceaux qui dirigent les sons audibles, tels que la musique ou les voix humaines, sont techniquement plus difficiles à construire que les radars et les ultrasons, explique Chen, car ils doivent s'adapter à une gamme de fréquences plus large ; les fréquences plus basses nécessitent des considérations matérielles et logicielles différentes de celles des fréquences plus élevées. La technologie de traitement du signal s'est améliorée au point que certains produits commerciaux utilisent la formation de faisceau. Yamaha, par exemple, vend des haut-parleurs pour le divertissement à domicile qui font rebondir le son focalisé sur les murs pour créer des haut-parleurs virtuels derrière la tête d'un auditeur. Mais de tels systèmes sont encore rares et toujours coûteux.
L'une des raisons pour lesquelles la formation de faisceaux audio est coûteuse est que l'étalonnage d'un système réel donné prend du temps, explique Tashev de Microsoft. Chaque haut-parleur présente de légères variations dans le son qu'il émet, et comme la focalisation d'un faisceau sonore nécessite une précision de synchronisation extrême, ces légères variations peuvent provoquer d'importantes distorsions du son. Par conséquent, le logiciel utilisé pour focaliser le son est calibré pour fonctionner avec du matériel spécifique, et lorsqu'il est acheté, l'ensemble du système doit être calibré en fonction de la forme de la pièce dans laquelle il est installé.
Microsoft souhaite développer un logiciel suffisamment performant pour fonctionner avec n'importe quel haut-parleur, avec un minimum d'étalonnage requis en usine ou par les utilisateurs. Pour permettre aux haut-parleurs génériques de concentrer le son, Tashev et son groupe ont modifié des algorithmes de formation de faisceau bien connus. Ils ont conçu une partie d'un algorithme de traitement du signal, appelé filtre, pour s'adapter à un large éventail de tolérances de fabrication ou aux données qui décrivent les performances des haut-parleurs à différentes fréquences. Vous devez savoir comment ces paramètres varient, dit Tashev. Lorsque vous concevez l'algorithme, vous le faites pour plusieurs instances de réseaux de haut-parleurs.
L'astuce, dit-il, est d'essayer de trouver un juste milieu entre les différentes tolérances afin que le son résultant soit comparable entre les haut-parleurs. Cela nécessite quelques ajustements et les chercheurs sont toujours en train de déterminer la meilleure façon de mettre en œuvre les tolérances des haut-parleurs. Cependant, Tashev concède qu'en créant un algorithme de formation de faisceau générique, il y aura très probablement un compromis en termes de performances. Il faut faire des compromis, dit-il.
Tashev souligne que le projet n'en est qu'à ses débuts. Même si vous avez un bon beamformer, ce n'est pas suffisant, dit-il. Vous devez également disposer d'un localisateur sonore [comme une caméra ou un réseau de microphones spécialisés] qui vous indique où pointer le faisceau. De plus, dit-il, pour que l'algorithme de formation de faisceau réussisse, il devrait prendre en compte les réflexions sonores des murs et des fenêtres d'un bureau.
Ce serait chouette de voir ça là-bas, déclare Stan Birchfield, professeur de génie électrique et informatique à l'Université Clemson, à Clemson, SC. Birchfield travaille sur des techniques de traitement d'image qui utilisent des caméras pour identifier l'emplacement d'une personne afin d'améliorer la mise au point des réseaux de microphones. Le suivi est un problème très difficile, dit-il, un problème que personne n'a trouvé de moyen de résoudre pour un environnement comme un bureau. Il est encourageant que Microsoft explore la région, ajoute Birchfield, mais jusqu'à ce que l'entreprise ait des projets de produits, il hésite à s'enthousiasmer.
Tashev dit que la commercialisation de cette technologie nécessitera une coordination complexe de nombreux facteurs qui pourrait prendre jusqu'à trois ans à réaliser même si un prototype de recherche a été mis au point. Même cette étape prendra du temps : Tashev dit que le groupe doit encore tester la fiabilité de l'algorithme avec un certain nombre de réseaux de haut-parleurs. Ensuite, afin de transformer le travail en un produit, Microsoft devra trouver le meilleur moyen d'intégrer l'algorithme dans Windows Media Player, s'assurer que les pilotes pour le matériel sont inclus dans le système d'exploitation et, selon Tashev, trouver des entreprises qui sont intéressés par la fabrication de haut-parleurs pour une telle application. Mais si et quand tout cela se produira, le gain sera grand, dit-il. Les gens n'auront plus besoin de casques pour avoir une conversation privée sur Skype ou une vidéoconférence.