Intelligence artificielle
Les bulles sonores sont-elles la prochaine étape pour les appareils à réduction de bruit ?
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Le marché des écouteurs devrait croître à un rythme modérément stable de 2024 à 2029. Le marché a généré un chiffre d’affaires mondial de US$18,0 milliards en 2024. Il croîtra à un rythme d’environ 2,4 % au cours des cinq prochaines années. En 2024, chaque part représente approximativement 0,2 unité(s) du marché des écouteurs en 2024.
Au fil des années, l’objectif des écouteurs a évolué. Cependant, l’objectif principal est resté le même : annuler le bruit. Et maintenant, cet objectif des écouteurs en tant qu’appareils à réduction de bruit bénéficie d’un nouvel élan grâce à l’adoption de l’IA.
Les écouteurs IA créent une bulle sonore efficace sur quelques pieds
Une équipe de chercheurs de l’Université de Washington a proposé une solution unique d’écouteurs. Elle a développé un prototype qui aide les auditeurs à créer une ‘bulle sonore’. Les algorithmes d’IA – combinés à un prototype d’écouteur – aboutissent à une solution qui permet aux porteurs d’entendre les personnes parler à l’intérieur d’une bulle avec un rayon programmable de 3 à 6 pieds.
Source: University of Washington
L’appareil est capable d’atténuer les voix et les sons à l’extérieur de la bulle d’environ 49 décibels.
En expliquant les capacités uniques que la solution pourrait apporter, l’auteur principal Shyam Gollakota, professeur à l’Université de Washington dans la Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering, a déclaré:
“Notre système d’IA peut apprendre la distance de chaque source sonore dans une pièce et la traiter en temps réel, en moins de 8 millisecondes, directement sur le dispositif d’écoute.”
Les chercheurs ont été prudents pour garder la solution réaliste, pratique et réalisable. Ils ont créé le prototype avec des écouteurs commercialement disponibles autour de nous. D’abord, ils ont fixé six petits microphones le long du bandeau afin que le réseau neuronal de l’équipe puisse suivre les différents sons atteignant chaque microphone. Le réseau neuronal fonctionne sur un petit ordinateur embarqué qui reste attaché aux écouteurs.
Une fois que tout ce système est mis en action, il supprime les sons provenant de l’extérieur de la bulle et restitue ensuite, en les amplifiant légèrement, les sons à l’intérieur de la bulle.
Former le système basé sur l’IA nécessite une réflexion innovante. Les chercheurs ont trouvé une solution ingénieuse, où ils ont placé les écouteurs sur une tête de mannequin, et une plateforme robotique a fait pivoter la tête pendant que un haut-parleur mobile diffusait des bruits provenant de différentes distances.
En plus du système mannequin, l’équipe a également recueilli des données auprès d’utilisateurs humains dans 22 environnements intérieurs différents, y compris des bureaux et des espaces de vie. Le but était d’entraîner le système à créer des bulles sonores dans différents environnements. Ils ne disposaient pas d’un jeu de données sonores basé sur la distance collecté dans le monde réel, ce qui explique pourquoi la solution ingénieuse s’est avérée efficace.
En expliquant pourquoi la méthode et l’expérience ont fonctionné, les chercheurs ont indiqué deux raisons principales. La première raison était que la tête du porteur pouvait refléter les sons, aidant le réseau neuronal à distinguer les sons provenant de différentes distances. Deuxièmement, l’algorithme d’IA pouvait comparer efficacement différents sons avec différentes fréquences afin de déterminer la distance de toute source sonore.
En expliquant la percée que cette recherche pourrait réaliser, Gollakota a déclaré:
“Avons-nous besoin d’une grande séparation pour créer cette ‘bulle sonore’ ? Ce que nous avons montré ici, c’est que ce n’est pas le cas. Nous avons pu le faire uniquement avec les microphones des écouteurs et en temps réel, ce qui était assez surprenant.”
Bientôt, les chercheurs travailleront à garantir que la technologie fonctionne parfaitement sur les aides auditives et les écouteurs à réduction de bruit. Pour l’instant, le système ne sait fonctionner qu’en intérieur, et obtenir des enregistrements d’entraînement propres n’est pas très difficile. Un succès futur nécessiterait que les chercheurs développent une nouvelle stratégie de positionnement des microphones.
Les écouteurs sont des produits dans lesquels de nombreuses entreprises technologiques leaders mondiaux sont impliquées dans la production. Les solutions, comme nous l’avons vu ci-dessus, sont régulièrement testées par les départements R&D de ces entreprises. Bien que créer une bulle sonore alimentée par l’IA soit un exploit unique, des solutions existent qui utilisent l’IA pour annuler le bruit. Dans les sections suivantes, nous présentons quelques-unes de ces solutions commerciales disponibles chez les leaders du marché.
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1. Sony
Ici, nous parlerons d’une solution spécifique de Sony qui représente les efforts R&D de l’entreprise dans ce domaine. La solution est le casque stéréo sans fil à réduction de bruit de Sony, MDR-ZX780DC.
La fonction de réduction de bruit de cette solution implique un circuit de réduction de bruit qui détecte le bruit extérieur avec des microphones intégrés et envoie un signal d’annulation opposé au casque.
L’utilisateur peut choisir d’activer la fonction de réduction de bruit. Il suffit d’appuyer et de maintenir le bouton d’alimentation pendant environ 2 secondes lorsque le casque est éteint pour l’allumer. Lorsque la fonction de réduction de bruit est activée, l’indicateur (vert) s’allume, et le mode de réduction de bruit est réglé sur NC Mode B.
Examinons maintenant spécifiquement l’utilisation de l’IA dans ces écouteurs. Ici, la réduction de bruit par IA est une fonction qui sélectionne automatiquement l’un des modes de réduction de bruit afin de fournir le mode le plus efficace en analysant immédiatement les composantes sonores ambiantes.
En moins de 3 secondes, le casque à réduction de bruit alimenté par l’IA commence à analyser les composantes sonores ambiantes. Pendant que le mode d’analyse est activé, le volume sonore des écouteurs reste réduit, et l’indicateur clignote en vert.
La solution reste flexible en proposant trois types de modes de réduction de bruit:
- NC Mode A
- NC Mode B
- NC Mode C
Le premier mode réduit le bruit contenant une grande quantité de sons de fréquence moyenne à basse, tandis que le mode NC B réduit efficacement une grande quantité de sons de très basse fréquence. Le mode NC B est efficace pour réduire le bruit de fond entendu principalement dans un bus ou un train.
Enfin, le mode NC C est destiné à réduire le bruit provenant d’une gamme de fréquences relativement calme et large. Ce mode est efficace pour réduire le bruit de fond présent dans un environnement de bureau, comme ceux provenant des ordinateurs, des copieurs, etc.
SONY Graphique du prix
Le 14 mai 2024, Sony Group a publié ses résultats financiers consolidés pour l’exercice se terminant le 31 mars 2024. Les ventes consolidées de l’exercice FY23 étaient de 13 trillions 20,8 milliards de yens, un nouveau record. Le résultat d’exploitation consolidé était de 1 trillion 208,8 milliards de yens, le bénéfice net était de 970,6 milliards de yens, et l’EBITDA ajusté consolidé était de 1 trillion 818,0 milliards de yens.
2. Apple
Une autre entreprise qui a réalisé de grands progrès dans ce domaine est Apple (AAPL ). Ses AirPods Pro2 offrent jusqu’à 2 fois plus de réduction active du bruit pour proposer un audio adaptatif qui ajuste le contrôle du bruit à l’environnement du porteur. De plus, ils offrent une qualité sonore immersive avec un audio spatial personnalisé.
Les performances audio avancées du produit d’Apple proviennent de sa puce H2 interne qui travaille avec le driver et l’amplificateur pour créer un son net et haute définition. La solution s’appuie sur ses algorithmes computationnels pour offrir la réduction de bruit, un son 3 D sophistiqué, une autonomie de batterie efficace et une latence audio imperceptible de bout en bout.
L’une des caractéristiques les plus uniques de la puce H2 est son algorithme d’adaptation, qui peut traiter le son plus rapidement et régler l’audio au moment précis de l’écoute. La solution est capable de rendre chaque détail en fonction de la forme de l’oreille du porteur, offrant ainsi un son immersif et de haute fidélité.
La solution possède un microphone orienté vers l’intérieur compatible avec des algorithmes d’amélioration de la voix pour reconnaître et articuler la voix de l’utilisateur. Le résultat se traduit par des appels téléphoniques et vidéo complètement naturels.
La puce H2 fonctionne en synchronisation avec un driver et un amplificateur conçus sur mesure pour offrir une distorsion de lecture plus faible. Ce que l’utilisateur entend – en retour – sont des basses plus profondes et des aigus plus nets sur toute la gamme de niveaux de volume.
Les paramètres de réduction de bruit atteints par Apple sont nettement bien accomplis. Elle atténue jusqu’à 2 fois avec une réduction active du bruit de niveau professionnel. Le driver et les algorithmes acoustiques peuvent éliminer davantage de bruits indésirables.
Le mode transparence des AirPods d’Apple exploite la capacité de ses puces H2 à minimiser l’intensité des bruits forts, y compris ceux provenant de sources comme les sirènes ou les outils électriques. Il peut réduire le bruit à 48 000 fois par seconde.
La fonction d’isolation de la voix peut améliorer la qualité des appels téléphoniques dans des conditions bruyantes ou venteuses. Son audio computationnel avancé peut réduire le bruit de fond tout en isolant et en clarifiant le son de la voix de l’orateur pour la personne qui écoute.
La fonction de volume personnalisé pilotée par l’apprentissage automatique peut comprendre les préférences d’écoute dans différents environnements – adaptant les sons en fonction des habitudes de l’utilisateur au fil du temps.
Dans l’ensemble, la solution de réduction de bruit d’Apple vise à rendre l’audio et la qualité sonore de l’appareil plus personnalisés. Et elle exploite largement l’IA et le ML.
AAPL Graphique du prix
Le 31 octobre 2024, Apple a annoncé les résultats financiers pour son quatrième trimestre fiscal 2024 se terminant le 28 septembre 2024. La société a enregistré un chiffre d’affaires trimestriel de 94,9 milliards de dollars, en hausse de 6 % d’une année sur l’autre, et un bénéfice net dilué par action de 0,97 $.
3. Bose
Enfin, nous examinerons l’entreprise qui est devenue synonyme de son de qualité supérieure : Bose !
En août 2024, Bose a conclu un partenariat avec Bragi, le pionnier des écouteurs IA. Le but était de fournir des solutions audio portables clés en main et licenciables de pointe et de simplifier le processus de création de produits audio de haute qualité pour les marques mondiales.
Il y avait trois objectifs pour cette collaboration : Le premier était la réduction du bruit. Bose est bien connu pour sa technologie ANC, qui signifie Active Noise Cancellation. Elle peut éliminer le bruit indésirable, assurant une expérience d’écoute ininterrompue, que ce soit dans un environnement urbain animé ou pendant un long vol.
Le deuxième était l’aspect audio immersif. Dans ce cas, la solution produit pouvait offrir une scène sonore plus large et plus spacieuse, résultant en une expérience d’écoute à plusieurs dimensions.
Enfin, le spectre de la technologie vocale IA de Bose pouvait offrir une clarté vocale améliorée avec une communication claire et nette dans les environnements bruyants. Le résultat rend le son idéal pour les applications télécom, les conférences, et plus encore.
En parlant du partenariat, Nicholas Smith, directeur de la stratégie chez Bose, a déclaré:
“En nous associant à Bragi, nous étendons l’impact de Bose davantage sur le marché de l’audio portable, offrant nos expériences audio renommées à plus de personnes à travers le monde.”
D’autre part, Nikolaj Hviid, PDG de Bragi, a déclaré:
“Intégrer les technologies audio de pointe de Bose avec Bragi permettra aux marques d’offrir des expériences audio inégalées et de fournir un avantage concurrentiel pour les écouteurs.”
Déjà en novembre 2024, Bose a lancé sa gamme de produits, les Ultra Open Earbuds, qui diffusent un audio privé tout en laissant les bruits extérieurs passer afin que les utilisateurs restent conscients de leur environnement.
Dans l’ensemble, les innovations de Bose dans le domaine de la réduction du bruit reposent sur l’utilisation de microphones à l’intérieur et à l’extérieur des oreillettes pour surveiller les sons autour du porteur et produire instantanément un signal opposé pour les annuler. Avec la réduction du bruit réglable, l’utilisateur peut contrôler la quantité – ou la moindre – de bruit extérieur entendu.
L’avenir des appareils à réduction de bruit
Avec l’augmentation du bruit et de l’agitation dans notre monde urbain moderne, la réduction du bruit est un domaine dans lequel l’industrie audio prospérera. En gardant son importance à l’esprit, les technologues du monde entier s’efforcent constamment de la rendre aussi sophistiquée que possible. Et pour la rendre sophistiquée, quoi de mieux que d’adopter l’IA ?
En mai 2024, le MIT Technology Review a signalé un nouveau prototype de système IA pour les écouteurs à réduction de bruit. Le système visait à résoudre un inconvénient de ces appareils de réduction de bruit : leur tendance à étouffer les sons de manière indifférenciée. La solution est apparue sous la forme d’une fonctionnalité appelée Target Speech Hearing. Cette fonctionnalité permet aux utilisateurs de sélectionner une personne dont la voix restera audible même lorsque tous les autres sons sont annulés. Pour activer le système Target Speech Hearing, le porteur maintient enfoncé un bouton sur les écouteurs pendant plusieurs secondes tout en se tournant vers la personne sur laquelle il veut se concentrer.
L’utilisation de bulles pour annuler le bruit est quelque chose que des entreprises de niche comme Silentium expérimentent également depuis un certain temps. Silentium a développé la famille Quiet Bubble™ , un concept chez Silentium pour réduire le bruit dérangeant, quelle que soit la source.
Pour atteindre son objectif, l’entreprise synthétise les caractéristiques physiques des champs de bruit indésirables dans une zone souhaitée de calme. Cela est réalisé grâce à un algorithme multicanal qui permet de contrôler le champ sonore produit par un ensemble d’enceintes.
Les solutions Silentium s’appliquent à une gamme de scénarios. Il existe une bulle silencieuse générique, des appuis-tête actifs pour créer une zone calme, et un casque actif. L’entreprise est capable de concevoir et de fabriquer un produit ANC entièrement dédié aux besoins exacts de l’utilisateur. Elle peut créer des zones calmes à l’intérieur de trains bondés et de terminaux d’aéroport pour que les passagers les utilisent comme un lieu de paix et de relative intimité.
Dans l’ensemble, la réduction du bruit – grâce aux bulles et plus encore – gagne du terrain dans divers secteurs, y compris les outils et appareils utilisés à la maison, les solutions automobiles, les équipements industriels générant du bruit, les transports, et plus encore. C’est la prochaine étape !
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