低噪音创新：声音如何促进电信业的未来

声波有多种应用，但并不总是广为人知：它们不仅用于通信，还可用于冷却或加热建筑物、监测鸟类迁徙或控制电视。随着社会的变化，声学领域涉及许多创新，为日常挑战提供解决方案。

电信世界也不例外。

• 声学涉及与声音相关的所有现象：声波的发射、传播、捕获和感知。
• 电信最初专注于语音通信，现在已成为声学研究的重点：编码、识别、语音合成等。
• 如今，声音继续提供许多创新：虚拟现实的声音沉浸；自然空间的环境声音识别（检测偷猎或砍伐树木活动、物种种群测量以评估生物多样性）；城市空间（安全）或家庭的环境声音识别（检测人员跌倒情况）；以及人机交互中声音信息补充甚至替代视觉信息。

声学在电信领域的地位

电信（或信息和通信技术 ICT）从一开始就专注于语音通信。

声学长期以来一直是研究活动的关键问题，包括语音编码、语音合成和语音识别方面的工作。

通信技术的多样化可能导致人们对声学问题的兴趣下降。然而事实并非如此，恰恰相反。随着技术的发展，研究人员将重点放在新领域，从而产生了一系列创新（图 1）：声音沉浸、自动声音识别（例如可用于监测自然或城市环境和家庭）、声音控制的脑机接口等。

低噪音创新：声音如何促进电信业的未来 — 图 1：电信领域的变革历史及其对声学研究的影响。

回顾数十年来为未来 ICT 服务的声学探索

从不同维度的声音

20 世纪 90 年代出现了远程呈现的概念（即让视频会议的参与者产生身处同一空间的错觉），并开始了沉浸式通信的首批研究。

声音空间化立即被认为是沉浸式体验的重要组成部分，但它需要重新审视整个音频链，从录音到重放，更不用说 3D 音频编解码器了。这些新技术在与雷恩歌剧院合作的“唐璜”现场直播中在现实世界的大规模场景中进行了测试。观众非常喜欢，无论是通过雷恩市政厅的广播还是通过平板电脑，这场活动都引起了轰动，使大量人能够欣赏演出（在医院、监狱等）。

Orange与弗劳恩霍夫研究所等其他参与者一起参与了 MPEG-H Audio 3D 格式的开发，该格式支持沉浸式音频内容的广播，并在 3D 音频格式和再现系统（5.1 多声道设备、耳机等）领域提供了极大的灵活性。如今，虚拟现实的扩展正在构建中。最近，作为另一个标准化机构（3GPP）的一部分，IVAS（沉浸式语音和音频服务）编解码器在语音通信服务中引入了沉浸感。

2000 年代，智能手机的成功使耳机的使用变得大众化。声音沉浸感随即变成了双耳（图 2），Orange 为法国广播电台和法国电视台发起的“ BiLi ”（双耳聆听）项目做出了贡献，旨在为大众开发耳机上的声音沉浸感。

金耳朵

电影《狼之歌》（Antonin Baudry，2019 年）让观众沉浸在“金耳朵”的日常生活中，他是一位精通水下噪音的潜艇专家，能够识别这些噪音（动物、地震、渔业活动、潜艇等）。他确实用耳朵监视着漆黑的海洋。

现在看来，我们可以将“迷你金耳朵”设备（带有麦克风和自动声音识别功能）引入各种环境。这种方法已经在生物声学领域广泛用于监测自然区域，例如打击森林砍伐和偷猎，或评估生物群落内物种的存在。

随着物联网 (IoT) 和互联环境（智能环境、智能建筑等）的革命，任何物体都可以配备传感器和分析功能，并可以进行通信。如果传感器是麦克风，声音分析可以检测事件（例如，人跌倒）或识别情况以触发操作。在医疗保健领域，OSO-AI 根据这一原理为护理人员提供远程患者监控支持。声音还可用于工厂机器的预测性维护。每个人都知道，汽车嗡嗡声的细微变化是零件磨损或未来故障的征兆。

通过思想来控制

联网的机器和环境可以通过语音助手来控制。这种交互形式很有吸引力，因为它非常直观。

通过思想控制甚至可能走得更远：这是脑机接口 (BCI)的前景。最初的实验使用了视觉数据，但音频也具有某些优势：设备简单（扬声器或耳机）、隐私（如果使用耳机）以及可能实现卓越的响应能力和 3D 音频。其原理是向用户呈现不同的声音，每种声音都与一个特定的动作相关联（例如：打开灯、更换电视频道等）。用户集中精力聆听与他们选择的动作相对应的声音。接下来的挑战是如何在他们的大脑活动中识别他们所关注的声音。

2022 年，Orange 开展的一项初步研究证明了听觉 BCI 概念的可行性。下一步是优化所用声音的设计，以最大限度地提高其可检测性，同时使其听起来尽可能悦耳。

但这还不是全部

所有这些例子都说明了声学技术带来的创新的丰富性和多样性。

未来同样充满机遇。虽然虚拟现实目前提供的是视觉体验，但通过其他感官方式来丰富它，将有可能消除现实世界和虚拟世界之间的界限。为此，为虚拟现实耳机配备 3D 声音是必不可少的第一步，特别是因为声音天生就具有很强的沉浸感。此外，从认知的角度来看，听觉信息可以补充甚至强调视觉信息。人们已经观察到它在记忆和学习方面的好处。

机器学习革命也正在大力投资音频信号处理工具，并且结果已经非常有希望（编码、降噪等）。

信息源于：hellofuture