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SoundWave, une interface gestuelle à l’aide d’ultrasons

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Pour les smartphones et les ordinateurs portables, des émetteurs d'ultrasons et des capteurs pourraient, par effet Doppler, détecter des gestes effectués devant l'écran. Sophistiqué ? Pas du tout, expliquent des chercheurs américains, dont une équipe de Microsoft Research : les microphones et les haut-parleurs équipant déjà ces appareils conviendraient très bien !

Le SoundWave fonctionne sur tout ordinateur portable en exploitant le haut-parleur et le microphone, le second recueillant l'onde ultrasonore émise par le premier et réfléchie par la main en mouvement. © Sidhant Gupta, Dan Morris, Shwetak N Patel, Desney Tan

Dans la série « il suffisait d'y penser », voici l'interface ultrasonore pour appareils portables. Un geste de la main devant l'écran et voilà le texte qui défile ou la photo suivante qui apparaît. La trouvaille, baptisée SoundWave, est présentée cette semaine à la conférence CHI 2012, à Austin (Texas) par une équipe réunissant des chercheurs de Microsoft Research et du laboratoire UbiComp (université de Washington).

L'idée est d'utiliser l'effet Doppler affectant une onde ultrasonore réfléchie par un objet en mouvement. Le principe est connu depuis des lustres (et concerne aussi les ondes électromagnétiques, donc la lumière). C'est à cause de lui qu'une voiture qui s'éloigne semble produire un son plus grave que lorsqu'elle s'approche.

Interface sans contact, SoundWave détecte les mouvements d'un objet suffisamment gros, par exemple une main, à quelques centimètres de distance. © Microsoft Research

SoundWave gênera-t-il les animaux ?

L'équipe a longuement étudié la question et découvert que les microphones et haut-parleurs équipant les portables et les smartphones peuvent travailler efficacement dans la bande de 20 à 22 kHz, inaudible pour une oreille humaine. Le principe pourrait être exploité avec une onde sonore mais le résultat serait un sifflement continu tout à fait insupportable. L'équipe, d'ailleurs, se pose la question sur les effets éventuels sur les enfants, qui pourraient peut-être percevoir ces fréquences et sur les animaux, notamment chiens et les chats, qui risquent de se demander qui est en train de siffler.

Avec un seul microphone et un seul haut-parleur, les essais ont montré qu'il est possible de détecter facilement l'approche ou l'éloignement d'un objet. Mieux, après calibrage et analyse plus fine des mesures, les chercheurs savent désormais reconnaître un mouvement de défilement, un « tap » (le clic avec le doigt des écrans tactiles), un double tap et même les mouvements simultanés des deux mains. De quoi ouvrir une fenêtre ou agrandir une image... D'après leur description de ce SoundWave, il faut aussi calibrer le dispositif pour l'adapter aux performances de l'appareil et peut-être à la taille des mains, car l'effet Doppler en dépend aussi. Le résultat semble au rendez-vous puisque SoundWave a servi à jouer à Tetris, cette antiquité du jeu vidéo où il faut contrôler des formes en train de chuter.

L’interface ultrasonore applicable à tout appareil portable

L'un des intérêts de l'invention, et non des moindres, est qu'elle est applicable sur des appareils existants. L'équipe l'a d'ailleurs testée sur onze ordinateurs différents, MacBook Pro, IBM ThinkPad et d'autres modèles de Dell, HP et Lenovo. Même si un boîtier Kinect peut faire la même chose, le SoundWave, lui, ne réclame qu'un logiciel en plus. Les chercheurs affirment, sans avoir essayé, que le principe est utilisable aussi sur un smartphone ou une tablette.

Les scientifiques émettent toutefois une réserve, liée à la gêne possiblement occasionnée par des sons qui deviendraient audibles. Peut-être, expliquent-ils, faudra-t-il ajouter un filtre pour éviter que des sons inférieurs à 18 kHz ne soient émis. Au chapitre des limitations par rapport à un système optique comme Kinect, ils soulignent eux-mêmes que leur dispositif ne détecte que des mouvements. La position d'une main immobile sera à jamais impossible à repérer. De plus, la précision est bien moindre qu'un système optique avec analyse d'image. Mais SoundWave, simple, d'un coût dérisoire et applicable à tous les appareils portables, pourrait constituer une interface de plus, qui viendrait compléter les autres. Et peut-être, par exemple, réduire les traces de doigts sur les écrans tactiles.