Inteligencia artificial
¿Son las burbujas de sonido el próximo paso adelante para los dispositivos de cancelación de ruido?
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El mercado de auriculares se espera que crezca a un ritmo moderadamente constante de 2024 a 2029. El mercado obtuvo un ingreso global de US$18.0 mil millones en 2024. Crecerá a un ritmo de casi 2.4% en los próximos cinco años. En 2024, cada uno representa aproximadamente 0.2 unidades en el mercado de auriculares en 2024.
A lo largo de los años, el propósito de los auriculares ha evolucionado. Sin embargo, el propósito principal ha permanecido igual: cancelar el ruido. Y ahora, este objetivo de los auriculares como dispositivos de cancelación de ruido ha recibido un nuevo impulso al adoptar la IA.
Los auriculares con IA crean una burbuja de sonido eficaz a pocos pies
Un equipo de investigadores de la Universidad de Washington ha creado una solución única de auriculares. Ha desarrollado un prototipo que ayuda a los oyentes a crear una ‘burbuja de sonido’. Los algoritmos de IA, combinados con un prototipo de auriculares, resultan en una solución que permite a los usuarios escuchar a personas hablando dentro de una burbuja con un radio programable de 3 a 6 pies.
Fuente: University of Washington
El dispositivo es capaz de silenciar voces y sonidos fuera de la burbuja en un promedio de 49 decibelios.
Al explicar las capacidades únicas que la solución podría aportar, el autor principal Shyam Gollakota, profesor de la UW en la Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering, dijo lo siguiente:
“Nuestro sistema de IA puede aprender la distancia de cada fuente de sonido en una habitación y procesarla en tiempo real, dentro de 8 milisegundos, en el propio dispositivo auditivo.”
Los investigadores fueron cautelosos al mantener la solución real, práctica y factible. Crearon el prototipo con auriculares que están comercialmente disponibles a nuestro alrededor. Primero, fijaron seis pequeños micrófonos a lo largo de la diadema para que la red neuronal del equipo rastree los diferentes sonidos que llegan a cada micrófono. La red neuronal funciona en una pequeña computadora integrada a bordo que permanece adherida a los auriculares.
Una vez que todo este sistema se pone en marcha, suprime los sonidos que provienen de fuera de la burbuja y luego reproduce y amplifica ligeramente los sonidos dentro de la burbuja.
Entrenar el sistema basado en IA requiere pensamiento innovador. Los investigadores idearon una solución ingeniosa, donde colocaron los auriculares en una cabeza de maniquí, y una plataforma robótica giró la cabeza mientras un altavoz móvil reproducía ruidos provenientes de diferentes distancias.
Además del sistema de maniquí, el equipo también recopiló datos a través de usuarios humanos en 22 entornos interiores diferentes, incluidos oficinas y espacios habitables. El objetivo era entrenar el sistema para crear burbujas de sonido en diferentes entornos. No disponían de un conjunto de datos de sonido basado en distancia recopilado en el mundo real, y por eso la solución ingeniosa resultó eficaz.
Al explicar por qué el método y el experimento funcionaron, los investigadores señalaron dos razones principales. La primera razón fue que la cabeza del usuario podía reflejar sonidos, ayudando a la red neuronal a distinguir sonidos de varias distancias. En segundo lugar, el algoritmo de IA podía comparar eficientemente diferentes sonidos con distintas frecuencias para determinar la distancia de cualquier fuente sonora.
Al explicar el avance que esta investigación podría lograr, Gollakota dijo:
“¿Necesitamos una gran separación para crear esta ‘burbuja de sonido’? Lo que demostramos aquí es que no es necesario. Pudimos hacerlo solo con los micrófonos en los auriculares y en tiempo real, lo cual fue bastante sorprendente.”
Pronto, los investigadores trabajarán para asegurar que la tecnología funcione sin problemas en audífonos y auriculares con cancelación de ruido. Por ahora, el sistema solo sabe operar en interiores, y obtener audio de entrenamiento limpio no es tan difícil. El éxito futuro requerirá que los investigadores desarrollen una nueva estrategia para posicionar los micrófonos.
Los auriculares son productos en los que participan muchas empresas tecnológicas líderes a nivel mundial en su producción. Las soluciones, como vemos arriba, son probadas y testeadas regularmente por los departamentos de I+D de estas compañías. Si bien crear una burbuja de sonido impulsada por IA es una hazaña única, existen soluciones que aprovechan la IA para cancelar el ruido. En los siguientes segmentos, discutimos algunas de esas soluciones comerciales disponibles de los líderes del mercado.
Haga clic aquí para aprender sobre la seda que puede combatir la amenaza del ruido.
1. Sony
Aquí, hablaremos sobre una solución específica de Sony que representa los esfuerzos de I+D de la compañía en este campo. La solución es el auricular estéreo inalámbrico con cancelación de ruido de Sony, MDR-ZX780DC.
La función de cancelación de ruido de esta solución implica un circuito de cancelación que detecta el ruido externo con micrófonos integrados y envía una señal de cancelación igual pero opuesta al auricular.
El usuario es libre de activar la función de cancelación de ruido. Todo lo que necesita hacer es mantener presionado el botón de encendido durante aproximadamente 2 segundos cuando el auricular está apagado para encenderlo. Cuando la función de cancelación de ruido está activada, el indicador (verde) se ilumina, y el modo de cancelación de ruido se establece en NC Mode B.
Ahora, veamos específicamente el uso de IA en estos auriculares. Aquí, la cancelación de ruido con IA es una función que selecciona automáticamente uno de los modos de cancelación de ruido para proporcionar el modo más efectivo analizando inmediatamente los componentes de sonido ambiental.
En un plazo de 3 segundos, el auricular con cancelación de ruido impulsado por IA comienza a analizar los componentes de sonido ambiental. Mientras el modo de análisis está activo, el volumen del sonido de los auriculares se mantiene bajo, y el indicador sigue parpadeando una luz verde.
La solución lo ha mantenido flexible ofreciendo tres tipos de modos de cancelación de ruido:
- NC Mode A
- NC Mode B
- NC Mode C
El primer modo reduce el ruido que contiene una gran cantidad de sonidos de frecuencia media a baja, mientras que NC Mode B reduce eficazmente una gran cantidad de sonidos de frecuencia extremadamente baja. NC Mode B es eficaz para reducir el ruido de fondo que se escucha principalmente en un autobús o un tren.
Finalmente, NC Mode C está destinado a reducir el ruido proveniente de sonidos relativamente silenciosos y de un amplio rango de frecuencias. Este modo es bueno para reducir el ruido de fondo presente en un entorno de oficina, como los provenientes de computadoras, fotocopiadoras, etc.
SONY Gráfico de precios
El 14 de mayo de 2024, Sony Group publicó sus resultados financieros consolidados para el año fiscal que terminó el 31 de marzo de 2024. Las ventas consolidadas del FY23 fueron 13 billones 20.8 mil millones de yenes, un nuevo récord máximo. El ingreso operativo consolidado fue 1 billón 208.8 mil millones de yenes, el ingreso neto fue 970.6 mil millones de yenes, y el EBITDA ajustado consolidado fue 1 billón 818.0 mil millones de yenes.
2. Apple
Otra compañía que ha logrado grandes avances en este campo es Apple (AAPL ). Sus AirPods Pro2 vienen con hasta 2X más cancelación activa de ruido para ofrecer audio adaptativo que adapta el control del ruido al entorno del usuario. Además, ofrecen una calidad de sonido inmersiva con audio espacial personalizado.
El rendimiento de audio avanzado del producto de Apple proviene de su chip H2 interno que funciona con el driver y el amplificador para crear un sonido nítido y de alta definición. La solución funciona con sus algoritmos computacionales para ofrecer cancelación de ruido, sonido 3-D sofisticado, vida útil de batería eficiente y latencia de audio de extremo a extremo imperceptible.
Una de las características más únicas del chip H2 es su algoritmo de adaptación, que puede procesar el sonido más rápidamente y ajustar el audio en el preciso momento de la audición. La solución es capaz de renderizar cada detalle al contorno específico del oído del usuario, resultando en un sonido inmersivo y de mayor fidelidad.
La solución cuenta con un micrófono orientado hacia adentro compatible con algoritmos de mejora de voz para reconocer y articular la voz del usuario. El resultado se traduce en llamadas telefónicas y de video completamente naturales.
El chip H2 funciona en sincronía con un driver y amplificador diseñados a medida para ofrecer menor distorsión de reproducción. Lo que el usuario escucha, a su vez, son bajos más profundos y agudos más nítidos en una variedad de niveles de volumen.
Los parámetros de cancelación de ruido logrados por Apple son significativamente bien alcanzados. Reduce hasta 2X con cancelación activa de ruido de nivel profesional. El driver y los algoritmos acústicos pueden eliminar más ruido no deseado.
El modo de transparencia de los AirPods de Apple aprovecha la capacidad de sus chips H2 para minimizar la intensidad de ruidos fuertes, incluidos los generados por fuentes como sirenas o herramientas eléctricas. Puede reducir el ruido a 48,000 veces por segundo.
La función de aislamiento de voz puede mejorar la calidad de las llamadas telefónicas en condiciones ruidosas o ventosas. Su audio computacional avanzado puede reducir el ruido de fondo mientras aísla y aclara el sonido de la voz del hablante para la persona que escucha.
La función de volumen personalizado impulsada por aprendizaje automático puede comprender las preferencias de escucha en diferentes entornos, adaptando los sonidos según los patrones del usuario a lo largo del tiempo.
En general, la solución de cancelación de ruido de Apple está orientada a hacer que el audio y la calidad de sonido del dispositivo sean más personalizados. Y aprovecha la IA y el ML en gran medida.
AAPL Gráfico de precios
El 31 de octubre de 2024, Apple anunció resultados financieros para su cuarto trimestre fiscal 2024 que terminó el 28 de septiembre de 2024. La compañía reportó ingresos trimestrales de $94.9 mil millones, un aumento del 6 por ciento interanual, y ganancias diluidas por acción de $0.97.
3. Bose
Finalmente, veremos la compañía que se ha convertido en sinónimo de sonido de calidad premium: ¡Bose!
Relevante, en agosto de 2024, Bose formó una asociación con Bragi, el pionero de los auriculares con IA. El objetivo era ofrecer soluciones de audio portátiles de vanguardia, listas para usar y licenciables, y simplificar el proceso de construcción de productos de audio de alta calidad para marcas globales.
Hubo tres objetivos para esta colaboración: El primero fue la cancelación de ruido. Bose es bien conocida por su tecnología ANC, que significa Cancelación Activa de Ruido. Puede eliminar el ruido no deseado, asegurando una experiencia de escucha sin interrupciones, ya sea en un entorno urbano bullicioso o durante un vuelo largo.
El segundo fue el aspecto del audio inmersivo. En esto, la solución del producto podría ofrecer un escenario sonoro más amplio y espacioso, resultando en una experiencia de escucha en capas y multidimensional.
Finalmente, el espectro de tecnología de voz IA de Bose podría ofrecer una mayor claridad de voz con comunicación clara y nítida en entornos ruidosos. El resultado hace que el sonido sea ideal para aplicaciones de telecomunicaciones, conferencias y más.
Al hablar sobre la asociación, Nicholas Smith, director de estrategia de Bose, dijo lo siguiente:
“Al asociarnos con Bragi, ampliamos el impacto de Bose en el mercado de audio portátil, ofreciendo nuestras reconocidas experiencias de audio a más personas en todo el mundo.”
Por otro lado, Nikolaj Hviid, CEO de Bragi, dijo:
“Integrar las tecnologías de audio de vanguardia de Bose con Bragi permitirá a las marcas ofrecer experiencias de audio incomparables y proporcionar una ventaja competitiva para los auriculares.”
A partir de noviembre de 2024, Bose lanzó su línea de productos, los Ultra Open Earbuds, que reproducen audio privado mientras permiten que los ruidos externos mantengan a los usuarios conscientes.
En general, las innovaciones de Bose en el campo de la cancelación de ruido prosperan gracias al uso de micrófonos tanto dentro como fuera de los auriculares para monitorear los sonidos alrededor del usuario y producir instantáneamente una señal opuesta para cancelarlos. Con la cancelación de ruido ajustable, el usuario puede controlar cuánto – o cuán poco – del ruido exterior se escucha.
El futuro de los dispositivos de cancelación de ruido
Con el creciente ajetreo y bullicio en nuestro mundo urbano moderno, la cancelación de ruido es algo en lo que la industria del audio prosperará. Manteniendo su importancia en mente, los tecnólogos de todo el mundo han estado intentando constantemente hacerla lo más sofisticada posible. Y para hacerlas sofisticadas, ¿qué mejor que adoptar la IA?
En mayo de 2024, MIT Technology Review informó sobre un nuevo prototipo de sistema de IA para auriculares con cancelación de ruido. El sistema buscaba resolver una desventaja de estos dispositivos de cancelación de ruido: su tendencia a amortiguar los sonidos indiscriminadamente. La solución llegó en forma de una característica llamada Escucha de Voz Objetivo. Esta característica permite a los usuarios seleccionar a una persona cuya voz permanecerá audible incluso cuando todos los demás sonidos se cancelen. Para activar el sistema de Escucha de Voz Objetivo, el usuario mantiene presionado un botón en los auriculares durante varios segundos mientras mira a la persona a la que desea enfocarse.
El uso de burbujas para cancelar el ruido es algo que compañías de nicho como Silentium también han estado experimentando durante algún tiempo. Silentium ha desarrollado una familia Quiet Bubble™, un concepto en Silentium para reducir el ruido perturbador sin importar cuáles sean las fuentes.
Para lograr su objetivo, la compañía sintetiza las características físicas de los campos de ruido no deseados en una zona deseada de silencio. Se logra mediante un algoritmo multicanal que permite controlar el campo sonoro producido por una matriz de altavoces.
Las soluciones de Silentium se aplican a una variedad de escenarios. Existe una burbuja silenciosa genérica, reposacabezas activos para crear una zona silenciosa, y un auricular activo. La compañía es capaz de diseñar y construir un producto ANC totalmente dedicado a las necesidades exactas del usuario. Puede crear zonas silenciosas dentro de trenes concurridos y terminales de aeropuertos para que los pasajeros las usen como un lugar de paz y relativa privacidad.
En conjunto, la cancelación de ruido — a través de burbujas y más — ha estado ganando terreno en diversas industrias, incluidos herramientas y dispositivos utilizados en el hogar, soluciones automotrices, equipos industriales que generan ruido, transporte y más. ¡Es el próximo paso adelante!
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