Deux chercheurs de l’institut de robotique de la Carnegie Mellon University ont conçu un système de caméras capable de capter les vibrations sonores des instruments et de les transformer en sons réels.
L’enregistrement sonore avec un micro est certes pratique, mais pose un problème : l’appareil capte tous les sons. Ainsi, il n’est pas possible de séparer les sons de différents instruments et des sons parasites (par exemple les réflexions sur les murs de la pièce) peuvent être captés. Les chercheurs Mark Sheinin et Dorian Chan, que vous pouvez voir dans l’image ci-dessus, ont décidé de tenter une autre approche, plus visuelle. Pour cela, ils ont développé un dispositif capable de filmer les vibrations des instruments et de les transformer ensuite en sons, comme ils l’expliquent dans la vidéo ci-dessous.
Il faut d’abord que les vibrations puissent être filmées, ce qui est le cas avec un instrument tel que la guitare acoustique ou le violon. Ainsi, les vibrations des cordes provoquent aussi des vibrations sur la caisse de la guitare. Ensuite, la caméra doit être capable de détecter de faibles amplitudes et des hautes fréquences. Les deux chercheurs de la Carnegie Mellon University ont décidé de ne pas opter pour des caméras à haute vitesse, trop coûteuses, mais d’utiliser un laser pour éclairer l’instrument, ainsi que deux différentes technologies d’obturateurs. Ainsi, des interférences apparaissent sous la forme de séries de taches qui changent en fonction des vibrations. Leurs déplacements sont enregistrés par un système composé de deux caméras : l’une avec un obturateur global (Global Shutter), l’autre avec un obturateur roulant (Rolling Shutter). Dans ce dernier, les lignes sont exposées les unes après les autres et lues directement. En combinant les deux obturateurs, on obtient un système aussi performant qu’une caméra à haute vitesse, pour un coût nettement moins élevé.
Le système peut séparer les sons de deux sources différentes
Cette technique permet d’échantillonner les taches avec une fréquence élevée de 63 kHz, grâce à l’obturateur roulant, mais aussi d’enregistrer des déplacements en deux dimensions grâce à l’obturateur global. A 3 min 22 s de la vidéo, les chercheurs montrent un premier test avec un haut-parleur qui diffuse de la musique. L’audio est enregistré par un micro, tandis que les vibrations sont captées par le dispositif à double caméra, qui ensuite reconstitue le son. Un deuxième test met en œuvre deux haut-parleurs qui diffusent deux musiques différentes. Le micro ne capte que la combinaison des deux musiques, tandis que le dispositif est capable de les séparer.
Les chercheurs précisent que leur système n’est pas perturbé par les déplacements de l’instrument, qui bouge quand le musicien l’utilise. Ces déplacements influent sur les mouvements des taches, mais sont pris en compte lors de la phase de reconstitution du son. Le dispositif fonctionne aussi avec plusieurs instruments, à condition que chacun d’entre eux soient éclairés par un laser.
Ce concept de microphones optiques n’est certes pas nouveau, mais les chercheurs de Mark Sheinin et Dorian Chan ont réussi à le mettre en œuvre avec des caméras peu coûteuses. Il faudra voir si le dispositif offre dans l’avenir une qualité sonore suffisante pour répondre aux besoins des ingénieurs du son. Toutefois, il pourrait aussi servir dans d’autres domaines, par exemple la surveillance des machines d’une usine ou la recherche de sons anormaux dans le moteur d’une voiture.
Source :
Carnegie Mellon University