AI slušalice stvaraju zvučni mjehur

Zamislite da radite u uredu i nosite slušalice za uklanjanje buke kako biste ublažili brbljanje iz okoline. Kolega dolazi do vašeg stola i postavlja pitanje, ali umjesto da morate skinuti slušalice i reći: "Što?", vi jasno čujete pitanje.

U međuvremenu razgovor u cijeloj sobi ostaje utišan. Ili zamislite da ste u užurbanom restoranu i čujete sve za svojim stolom, ali stišate svu buku koja dopire s okolnih stolova. 

Tim predvođen istraživačima sa Sveučilišta u Washingtonu stvorio je prototip slušalica koje slušateljima omogućuju stvaranje upravo takvog mjehura zvuka.

Algoritmi umjetne inteligencije u kombinaciji s prototipom slušalica omogućuju korisniku da čuje ljude kako govore unutar mjehura s programabilnim radijusom od 1 do 2 metra. Glasovi i zvukovi izvan mjehura utišani su u prosjeku za 49 decibela (približna razlika između vakuuma i šuštanja lišća ), čak i ako su glasniji od onih unutar mjehura. 

Istraživači su izradili prototip s komercijalno dostupnim slušalicama za uklanjanje buke. Pričvrstili su šest malih mikrofona preko trake za glavu.

Neuronska mreža koja radi na malom ugrađenom računalu spojenom na slušalice, prati kada različiti zvukovi dopru do svakog mikrofona.

Sustav zatim potiskuje zvukove koji dolaze izvan mjehura, dok reproducira i lagano pojačava zvukove unutar mjehura, kao što možete vidjeti u ovom videu.

Kako bi osposobili sustav za stvaranje zvučnih mjehura u različitim okruženjima, istraživačima je bio potreban skup zvučnih podataka temeljen na udaljenosti prikupljen u stvarnom svijetu, koji nije bio dostupan. Kako bi prikupili takav skup podataka, stavili su slušalice na glavu lutke. Robotska platforma je okretala glavu dok je pokretni zvučnik puštao zvukove koji su dolazili s različitih udaljenosti. Tim je prikupio podatke sa sustavom lutki kao i sa ljudskim korisnicima u 22 različita unutarnja okruženja, uključujući urede i životne prostore. 

Istraživači su utvrdili da sustav radi iz nekoliko razloga. Prvo, glava nositelja reflektira zvukove, što pomaže neuronskoj mreži da razlikuje zvukove s različitih udaljenosti. Drugo, zvukovi poput ljudskog govora imaju više frekvencija, od kojih svaka prolazi kroz različite faze dok putuje od svog izvora. AI algoritam tima, uspoređuje faze svake od ovih frekvencija kako bi odredio udaljenost bilo kojeg izvora zvuka. 

Sustav je osposobljen za rad samo u zatvorenom prostoru, jer je teže dobiti čisti zvuk na otvorenom, a tim radi na tome da tehnologija funkcionira na slušnim pomagalima i slušalicama za poništavanje buke, što zahtijeva novu strategiju za pozicioniranje mikrofona.

Znanstveni rad objavljen u časopisu Nature Electronics možete pronaći na ovoj poveznici.