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Les « acoustruments » pour contrôler un smartphone grâce aux ultrasons

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Des chercheurs de l'université Carnegie-Mellon, aux États-Unis, et de Disney Research ont inventé une interface de contrôle acoustique pour remplacer certaines fonctions des écrans tactiles des terminaux mobiles. Inspiré des instruments de musique à vent, le système Acoustruments à base de conduits en plastique souple relie le haut-parleur au microphone de l'appareil. Le principe repose sur l'altération de fréquences à ultrasons inaudibles.

Le visage de cette poupée est en fait l’écran d’un smartphone relié au système Acoustruments qui réagit aux contacts physiques. © Carnegie Mellon University

L'ingénierie issue de l'observation du vivant, ou biomimétisme, est une source d'inspiration d'une richesse inépuisable pour les chercheurs. Cependant, il arrive aussi que d'autres voies plus surprenantes mènent à des innovations. C'est le cas par exemple de la technologie Acoustruments, mise au point par une équipe réunissant des chercheurs de l'université Carnegie-Mellon (CMU), aux États-Unis, et de Disney Research, laboratoire de la Walt Disney Company. Il s'agit d'une série d'accessoires très simples qui permettent de contrôler certaines fonctions d'un terminal mobile sans toucher son écran. Le système repose sur une interface de contrôle acoustique qui peut prendre la forme d'un interrupteur, d'un bouton-poussoir, d'un curseur, d'une coque pour smartphone, etc. L'idée est d'exploiter ce principe quand l'utilisateur ne peut ou ne veut pas interagir avec l'écran du mobile.

Les chercheurs se sont inspirés des instruments de musique à vent. Dans les flûtes ou les trombones à coulisse, par exemple, le son produit par le souffle du musicien est modulé soit par l'obstruction des trous avec les doigts, soit par le mouvement de la partie coulissante de l'instrument. Le principe d'Acoustruments est similaire. Des tubes en plastique relient le haut-parleur et le microphone du smartphone. Celui-ci émet des fréquences à ultrasons inaudibles qui transitent par ce circuit. Le fait d'appuyer sur ces tubes, d'en modifier la longueur, d'ouvrir ou d'obstruer un orifice va altérer le signal acoustique. Chaque action correspond à une commande.

Le système Acoustruments repose sur un circuit de tubes en plastique (sound pathway, en anglais sur l'image de droite) reliant le haut-parleur et le microphone du smartphone. Des fréquences à ultrasons circulent dans ces conduits. Toute intervention physique sur ce circuit altère ces fréquences et peut être associée à une commande. Ici, le smartphone est branché à une station d’accueil munie d’un interrupteur (rocker switch, en anglais sur l'image de droite) et d’un bouton (pressure sensor) qui permettent de contrôler la fonction alarme-réveil matin. © Carnegie Mellon University

Aucune connexion électrique

L'équipe à l'origine du projet a testé différentes interfaces : une coque de smartphone qui détecte lorsqu'elle est tenue en main ou posée sur une surface plate ; une station d'accueil qui active le réveil et permet de l'allumer et de l'éteindre au moyen d'un bouton physique ; une poupée dont le visage arbore un écran et qui réagit lorsque l'on touche son ventre. Rien de bien révolutionnaire certes, mais l'intérêt de ce procédé est qu'il n'utilise pas de circuit électrique ni de connexion sans fil type Bluetooth ou de connexion par câble pour faire communiquer le mobile et le système de contrôle. Le principe pourrait permettre de créer des interfaces physiques pour toutes sortes d'applications et cela pour un coût très faible.

L'équipe de Carnegie Mellon et Disney Research explique que ces Acoustruments peuvent être fabriqués à l'aide d'une imprimante 3D, en moulage par injection ou même à la main. Elle dit avoir évalué leur efficacité et estimé que les appareils répondent avec une précision de 99 % aux commandes qu'ils reçoivent. Les chercheurs pensent que leur innovation pourrait notamment être utile aux casques de réalité virtuelle qui utilisent les smartphones comme système d'affichage (Samsung Gear VR, Google Carboard) et ont besoin de boutons de contrôle physiques.