Замест слыхавога апарата — смартфон

Навукоўцы БДУІР стварылі мабільны дадатак, якім карыстаюцца сотні тысяч людзей ва ўсім свеце

Ілья Азараў ужо больш за дзесяць гадоў займаецца распрацоўкай метадаў мадэлявання маўленчых сігналаў. На гэтую тэму была яго кандыдацкая дысертацыя, а летась, ва ўзросце 35 гадоў, ён абараніў доктарскую. Прапанаваныя метады могуць мець вельмі шырокае прымяненне: сцісканне гукавых файлаў без страты якасці, ачыстка ад шумоў, павышэнне разборлівасці маўлення і г.д. Створаны на аснове гэтых метадаў мабільны дадатак Petralex дапамагае людзям з парушэннем слыху вярнуцца да камфортнага ўспрымання маўлення.

Пры кафедры электронных вылічальных сродкаў факультэта камп’ютарных сістэм і сетак БДУІР функцыянуе лабараторыя “Мульціпрацэсарныя сістэмы рэальнага часу” (кіраўнік кафедры і лабараторыі прафесар А.А.Пятроўскі), дзе даўно вядуцца даследаванні ў галіне мадэлявання маўленчых сігналаў. Цiкавы факт: з 1990-х гадоў тэматыкай Аляксандра Аляксандравіча Пятроўскага пачалi цiкавiцца маладыя замежныя навукоўцы. За гэты час пад кiраўнiцтвам прафесара абаранілі дысертацыі 8 польскiх, 1 кiтайскi i 1 в’етнамскi аспiранты. Некаторыя з iх сталi прызнанымi аўтарытэтамi ў сусветнай навуцы.

Ільі Азараву таксама пашанцавала з кіраўніком. Пасля заканчэння механіка-матэматычнага факультэта БДУ ён пэўны час працаваў на вытворчасці, але потым прыйшоў у аспірантуру БДУІР. Аляксандр Аляксандравіч Пятроўскі быў кіраўніком яго кандыдацкай дысертацыі і кансультантам у дактарантуры. Сёння доктар тэхнічных навук Ілья Сяргеевіч Азараў гаворыць, што яго поспехі ў навуцы адбыліся ў многім дзякуючы навуковай школе А.А.Пятроўскага і рабоце ў таленавітым калектыве лабараторыі.

Ілья Азараў працуе на скрыжаванні матэматыкі і інфарматыкі, і метады, прапанаваныя ім, могуць прымяняцца ў розных дадатках. Акрамя згаданых вышэй, гэта, напрыклад, слыхавыя і галасавыя пратэзы — гэта значыць можна вярнуць людзям магчымасць чуць, а пры неабходнасці і магчымасць гаварыць, напрыклад, калі пашкоджаны або выдалены галасавыя звязкі. Адпаведныя дадаткі могуць зрабіць маўленне чалавека з галасавымі праблемамі больш натуральным.

— Чалавечы голас вельмі складаны па сваёй прыродзе і для апрацоўкі патрабуе сваіх унікальных метадаў, — расказвае Ілья Сяргеевіч. — Складанасць заключаецца ў тым, што сігналы розныя па паходжанні. Адны ўтвараюцца з удзелам галасавых звязак, другія (напрыклад, с, ш, ч) — без іх удзелу. А ёсць змешаныя сігналы (з, ж) — там вельмі складаны рэжым фанацыі. І патрэбны адэкватныя метады аналізу, сінтэзу і апрацоўкі кожнага сігналу.

Метады мадэлявання маўленчых сігналаў ляжаць у аснове маўленчых і спеўных трэнажораў. Ілья Сяргеевіч дэманструе нам адзін з іх — “для тых, хто хоча навучыцца спяваць ці, наадварот, не хоча вучыцца, а марыць адчуць сябе спеваком”. Праграма ў рэальным часе аналізуе голас чалавека і, калі ён адхіляецца ад мелодыі, выконвае карэкцыю і падцягвае яго да патрэбных нот. Збоку выкананне здаецца ідэальным. Калі ж на трэнажоры ўстанавіць іншы рэжым, то пры спевах можна бачыць крывую, якая адлюстроўвае голас чалавека, — і ён можа самастойна карэкціраваць сваё выкананне, падцягваючыся да эталона.

— Вуха памылак не даруе, — гаворыць дацэнт кафедры электронных вылічальных сродкаў Максім Вашкевіч. — Напрыклад, калі на малюнку змазаны нейкі эпізод, гэта можа ўспрымацца нармальна. Але любая памылка ў голасе адразу выдае, што мела месца камп’ютарная апрацоўка. Вуха больш чапляецца за артэфакты. І заслуга Ільі Азарава менавіта ў тым, што ён здолеў сінтэзаваць сігнал высокай ступені натуральнасці.

Дадатак Petralex — не самы адметны ў плане раскрыцця патэнцыялу прапанаваных метадаў, але найбольш значны з сацыяльнага пункту гледжання і самы распаўсюджаны. Па самых сціплых ацэнках, яго ўстанавіла на свае смартфоны ўжо каля 300 тысяч чалавек па ўсім свеце.

Petralex (назва ўтворана ад прозвішча і імя прафесара Пятроўскага) — гэта своеасаблівы слыхавы апарат на базе iOS і Android. Дадатак даступны для запампоўвання ў AppStore і абсалютна бясплатны. Для таго каб пачаць ім карыстацца, спатрэбіцца звычайная гарнітура (навушнікі і мікрафон). Устройства ў рэальным часе захоплівае гук, апрацоўвае яго, узмацняе і падае ў навушнікі. Такім чынам, айфон ці смартфон працуюць як слыхавы апарат.

Запампаваўшы дадатак на тэлефон, карыстальнік можа самастойна прайсці аўдыяметрыю і пратэсціраваць свой слых, пасля чаго падладзіць прыладу пад сябе. Спецыяльныя алгарытмы будуць апрацоўваць гукавыя сігналы, якія праз навушнікі падаюцца карыстальніку ў камфортным для ўспрымання выглядзе. Пры гэтым прапаноўваюцца розныя рэжымы ўзмацнення і апрацоўкі сігналу ў залежнасці ад таго, дзе знаходзіцца чалавек (на лекцыі, у аўтобусе, дома).

— Звычайны слыхавы апарат мініяцюрны, ён знаходзіцца ў вуху — і гэта мае як перавагі, так і недахопы, — расказвае Ілья Азараў. — Напрыклад, у шумным асяроддзі нельга настроіць апарат менавіта на таго чалавека, якога вам хацелася б чуць, і вы мусіце слухаць усё, што адбываецца навокал. Слыхавы апарат на аснове смартфона дае такую магчымасць. Пры размове ў аўтобусе можна перадаць тэлефон суразмоўцу — і вы будзеце чуць яго. Другі важны момант — бесправадныя інтэрфейсы, гэта значыць, што мікрафон, які знаходзіцца на ўстройстве, можна размясціць на пэўнай адлегласці, напрыклад, пакласці побач з лектарам, а самому знаходзіцца ў аўдыторыі. Зразумела, якасць гуку будзе вышэйшай, чым пры выкарыстанні звычайнага слыхавога апарата, бо тэлефон знаходзіцца бліжэй да крыніцы маўлення, і гук менш скажаецца. Гэта перавагі, якія абумоўлены самім метадам выкарыстання. Акрамя таго, смартфон не так прыцягвае ўвагу навакольных, як звычайны слыхавы апарат. Карыстальнікі адзначаюць, што Petralex дазволіў ім пазбавіцца многіх псіхалагічных нязручнасцей. І што немалаважна, мабільны дадатак — гэта танна, смартфоны ёсць ва ўсіх. Чалавек, у якога з’явіліся праблемы са слыхам, не заўсёды мае магчымасць набыць слыхавы апарат, кошт якога дасягае некалькіх тысяч долараў. Дзякуючы дадатку Petralex, можна без ніякіх дадатковых укладанняў атрымаць рэальную дапамогу.

Нядаўна супрацоўнікі лабараторыі правялі апытанне карыстальнікаў Petralex, у якім прыняло ўдзел каля 1600 чалавек розных узростаў з розных краін (адметна, што сярод іх значна больш мужчын, чым жанчын: 1300 і 300 адпаведна).

— Раней глухаватасць была праблемай людзей пераважна сталага ўзросту, але ў апошні час яна істотна памаладзела, — тлумачыць Ілья Азараў. — Сёння маладыя людзі з-за таго, што падвяргаюцца вялікім слыхавым нагрузкам (гучная музыка ў навушніках, на дыскатэках), усё часцей пакутуюць на глухаватасць.

Карыстальнікі Petralex у розных умовах ацэньвалі эфектыўнасць дадатку і параўноўвалі яго са звычайным слыхавым апаратам. Калі прааналізаваць атрыманую статыстыку, то можна бачыць, што іх эфектыўнасць прыкладна аднаго ўзроўню, але ў шумавой абстаноўцы перавагі тэлефона больш выяўлены.

Вельмі важна, што Petralex дазваляе людзям з парушэннем слыху глядзець тэлевізар і слухаць лекцыі без ніякіх акустычных перашкод. Даследаванні распрацоўшчыкаў паказалі ўзмацненне гуку на 30—35 дэцыбел. Адметна, што апараты на базе iOS (айфоны) далі затрымку ў апрацоўцы гуку ад шасці да пятнаццаці мілісекунд, апараты на базе Android (смартфоны) паказалі большы роскід.

— Безумоўна, Petralex будзе ўдасканальвацца, будуць пашырацца розныя функцыі, напрыклад, шумападаўленне, больш тонкая настройка на слых і г.д. — расказвае Ілья Азараў. — Што да прасоўвання прадукту на рынак, то тут усё даволі складана. Справа ў тым, што смартфон як слыхавы апарат — даволі новая з’ява (у свеце гэтая тэма загучала ўсяго пару гадоў назад). Поўнафункцыянальны апарат, які робіць аўдыяметрыю і індывідуальную настройку на слых, зрабілі менавіта мы, ва ўсякім разе, нам не траплялася нічога падобнага. Сёння падобныя прадукты пачынаюць з’яўляцца, але пад гэта пакуль няма заканадаўчай базы, няма вопыту ўкаранення і распаўсюджання. Акрамя таго, няма сувязі з традыцыйным слыхапратэзаваннем. Звычайны слыхавы апарат сертыфікуецца і пастаўляецца згодна з вызначанымі правіламі, яго настройвае спецыяліст — гэтая працэдура дакладна прапісана. Што да мабільнага дадатку, то чалавек сам устанаўлівае яго, сам настройвае і сам карыстаецца. Гэта тое, што выбіваецца з усёй індустрыі слыхапратэзавання. Цяжка сказаць, у што гэта выльецца з цягам часу, але мы бачым, што людзям наш прадукт падабаецца.

— У нас ёсць магчымасць абапірацца на вопыт карыстальнікаў, — працягвае Ілья Сяргеевіч. — Людзі, у якіх узнікаюць праблемы з выкарыстаннем дадатку, або яны бачаць, што ім патрэбна нейкая дадатковая функцыя, пішуць нам. Мы аналізуем распрацоўку і ўдасканальваем яе на аснове жывога вопыту. Зваротная сувязь, у адрозненне ад звычайных слыхавых апаратаў, вельмі хуткая, і мы вельмі свабодныя ў плане развіцця. У вытворчасці слыхавых апаратаў задзейнічаны вялікі прамысловы ланцуг і патрэбны значныя фінансавыя ўкладанні, а ў нас каманда з 7 чалавек, і мы можам усё зрабіць невялікімі сіламі.

Цікава, што, калі з’явіўся дадатак MSQRD, які стварае аніміраваныя маскі і накладае іх на твар чалавека, у лабараторыю “Мульціпрацэсарныя сістэмы рэальнага часу” пачалі звяртацца людзі з прапановай кланіраваць галасы.

— У нас быў цэлы бум прапаноў, але даводзілася адмаўляцца, бо дагэтуль мы ўжо некалькі гадоў вырашалі падобную задачу, — расказвае Максім Вашкевіч. — Пэўных вынікаў мы дасягнулі, але выйсці на абсалютнае кланіраванне галасоў нам так і не ўдалося. І, наколькі вядома, ніхто ў свеце гэтага пакуль не зрабіў. Скапіраваць нечы голас, каб нельга было заўважыць падробку, надзвычай складана. Відавочна, ёсць у чалавечым голасе нейкая таямніца, жывое праяўленне асобы, якое робіць кожнага з нас унікальным. Праўда, пакуль мы біліся над гэтай праблемай, лепш зразумелі і ўсвядомілі мадэлі маўлення, дзякуючы чаму змаглі вырашыць цэлы шэраг іншых задач.

Сёння ў лабараторыі “Мульціпрацэсарныя сістэмы рэальнага часу”, яе кіраўніка А.А.Пятроўскага і маладых супрацоўнікаў вельмі шмат ідэй.

— Час змяніўся, і можна невялікімі намаганнямі рабіць складаныя тэхналагічныя рэчы, — гаворыць Ілья Азараў. — Усё абмяжоўваецца толькі фантазіяй распрацоўшчыкаў.

Зрэшты, гледзячы на запал гэтых маладых навукоўцаў, можна меркаваць, што ў згаданай лабараторыі яшчэ з’явяцца распрацоўкі, якія здзівяць свет.

Галіна СІДАРОВІЧ.
Фота Алега ІГНАТОВІЧА.

Пакінуць каментарый

Ваш электронны адрас не будзе апублікаваны. Абавязковыя палі пазначаны *