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Altavoces para computadora solo para sus oídos
Cada vez más personas utilizan sus computadoras para comunicarse por voz, como Skype y mensajería instantánea de audio. Sin embargo, en su mayor parte, el uso de estas funciones requiere que uno esté conectado a su computadora con un auricular o que hable directamente por un micrófono y mantenga el volumen del altavoz bajo, especialmente en espacios de oficina compartidos.
Escucha esto: Los investigadores de Microsoft han desarrollado un algoritmo que ajusta la sincronización de las ondas sonoras emitidas por cada altavoz en una matriz (que se ve aquí). Como resultado, las ondas de sonido se cancelan entre sí en algunas partes del espacio y se amplifican entre sí en otras, creando efectivamente un haz de sonido enfocado que actúa como auriculares virtuales.
A la luz de ese problema, los investigadores de Microsoft están tratando de hacer que la salida de audio sea más sofisticada. Un equipo, dirigido por Ivan Tashev, arquitecto de software de Microsoft, comenzó recientemente a trabajar en un algoritmo que, en teoría, podrá dirigir el sonido de un conjunto de altavoces, idealmente integrados en un monitor de computadora, a los oídos de una persona, de manera efectiva. creación de auriculares virtuales; a solo unos centímetros del punto focal de las ondas sonoras, el volumen se desvanece drásticamente. Fundamentalmente, dice Tashev, su algoritmo podría ser utilizado por una amplia gama de altavoces económicos que podrían colocarse en monitores de computadora.
El objetivo, dice, es apuntar al sonido enfocado para que una persona pueda caminar por una oficina y escuchar mientras está en una llamada de audioconferencia asistida por video o computadora. La información sobre la ubicación de una persona podría recopilarse mediante periféricos de hardware y retroalimentarse en el software del altavoz, lo que permite que los auriculares virtuales se muevan con el usuario en tiempo real. Por ejemplo, dice Tashev, una cámara, ya sea montada o incrustada en un monitor de computadora, y un software de procesamiento de imágenes podrían determinar la posición de una persona. Además, se podría programar una matriz de cuatro o más micrófonos en o cerca de un monitor de computadora para localizar el sonido midiendo las sutiles diferencias de tiempo entre cuando el sonido llega a cada altavoz en la matriz. De hecho, el trabajo anterior de Tashev ha sido diseñar tales algoritmos de localización de sonido para los tipos de micrófonos que se encuentran comúnmente en el bisel de las computadoras portátiles. El uso de una cámara y un micrófono puede mejorar la precisión y la distancia que una persona puede recorrer mientras usa los altavoces.
Sin duda, la idea de enfocar el sonido no es nueva: los sistemas de radar militares y los equipos de ultrasonido comunes, que se utilizan para obtener imágenes de fetos en el útero y encontrar tumores cancerosos, lo han hecho durante años. La tecnología se llama formación de haces y se logra cuando las ondas de sonido de ciertos altavoces en una matriz experimentan retrasos de microsegundos, explica Jiashu Chen, gerente técnico de Finisar Corporation, una empresa de comunicaciones de datos con sede en Sunnyvale, CA. Las ondas de sonido retardadas se combinan de tal manera que en algunas partes del espacio, el sonido se cancela y en otras, el sonido se hace más fuerte.
Sin embargo, los sistemas de formación de haces que dirigen el sonido audible, como la música o las voces humanas, son técnicamente más desafiantes de construir que el radar y el ultrasonido, dice Chen, porque deben adaptarse a una gama más amplia de frecuencias; las frecuencias más bajas requieren consideraciones de hardware y software diferentes a las de las frecuencias más altas. La tecnología de procesamiento de señales ha mejorado hasta el punto de que algunos productos comerciales utilizan formación de haces. Yamaha, por ejemplo, vende parlantes para entretenimiento en el hogar que hacen rebotar el sonido enfocado en las paredes para crear parlantes virtuales detrás de la cabeza del oyente. Pero estos sistemas siguen siendo raros y siempre costosos.
Una de las razones por las que la formación de haces de audio es costosa es porque lleva mucho tiempo calibrar un sistema del mundo real dado, dice Tashev de Microsoft. Cada altavoz tiene ligeras variaciones en el sonido que emite y, dado que enfocar un haz de sonido requiere una precisión extrema en la sincronización, estas ligeras variaciones pueden causar grandes distorsiones en el sonido. Por lo tanto, el software utilizado para enfocar el sonido está calibrado para funcionar con hardware específico y, cuando se compra, todo el sistema debe calibrarse según la forma de la habitación en la que está instalado.
Microsoft quiere desarrollar un software que sea lo suficientemente bueno para funcionar con cualquier altavoz, con una cantidad mínima de calibración requerida en la fábrica o por los usuarios. Para permitir que los altavoces genéricos enfoquen el sonido, Tashev y su grupo han modificado algoritmos de formación de haces conocidos. Diseñaron una parte de un algoritmo de procesamiento de señales, llamado filtro, para adaptarse a una amplia gama de tolerancias de fabricación, o los datos que describen el rendimiento de los altavoces en varias frecuencias. Tienes que saber cómo varían esos parámetros, dice Tashev. Cuando diseña el algoritmo, lo hace para varias instancias de matrices de altavoces.
El truco, dice, es tratar de encontrar un medio feliz entre las diferentes tolerancias para que el sonido resultante sea comparable en todos los altavoces. Esto requiere algunos ajustes y los investigadores aún están determinando la mejor manera de implementar las tolerancias de los altavoces. Sin embargo, Tashev reconoce que al hacer un algoritmo genérico de formación de haces, lo más probable es que haya una compensación en el rendimiento. Tienes que hacer algunos compromisos, dice.
Tashev señala que el proyecto aún se encuentra en sus primeras etapas. Incluso si tiene un buen formador de haces, no es suficiente, dice. También debe tener un localizador de sonido [como una cámara o un conjunto de micrófonos especializados] que le indique dónde apuntar el haz. Además, dice, para que el algoritmo de formación de haces tenga éxito, debería tener en cuenta los reflejos de sonido de las paredes y ventanas dentro de una oficina.
Sería bueno ver esto por ahí, dice Stan Birchfield, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Clemson, en Clemson, Carolina del Sur. Birchfield trabaja en técnicas de procesamiento de imágenes que utilizan cámaras para identificar la ubicación de una persona para mejorar el enfoque de las matrices de micrófonos. El seguimiento es un problema realmente difícil, dice, uno que nadie ha encontrado la manera de resolver en un entorno como una oficina. Es alentador que Microsoft esté explorando el área, agrega Birchfield, pero hasta que la compañía tenga planes para los productos, se muestra cauteloso a la hora de entusiasmarse.
Tashev dice que la comercialización de esta tecnología requerirá una compleja coordinación de muchos factores que podrían tardar hasta tres años en lograrse incluso si se ha perfeccionado un prototipo de investigación. Incluso ese paso llevará tiempo: Tashev dice que el grupo aún necesita probar la confiabilidad del algoritmo con una serie de arreglos de altavoces. Luego, para convertir el trabajo en un producto, Microsoft deberá encontrar la mejor manera de integrar el algoritmo en Windows Media Player, asegurarse de que los controladores para el hardware estén incluidos en el sistema operativo y, según Tashev, encontrar empresas que están interesados en fabricar altavoces para tal aplicación. Pero si todo esto sucede, la recompensa será grande, dice. Las personas ya no necesitarán auriculares para tener una conversación privada por Skype o una videoconferencia.