Comment fonctionne la détection des pleurs dans une application de babyphone

Un babyphone basique à déclenchement sonore ne se pose qu'une seule question : est-ce que c'est fort ? C'est pourquoi une porte qui claque ou un camion qui passe le déclenche. Pour distinguer les pleurs de tout le reste, il faut quelques questions de plus. Voici comment Babyphone y répond, et où cette approche montre ses limites.

Étape 1 : qu'est-ce qu'un son fort dans cette pièce ?

Un seuil de volume fixe ne fonctionne pas. Une chambre silencieuse et une pièce avec un humidificateur n'ont pas du tout le même niveau de base.

Le détecteur estime donc en permanence le bruit de fond de la pièce. Ce niveau baisse rapidement quand la pièce devient plus calme et monte lentement quand elle devient plus bruyante. Si vous allumez un ventilateur, son bruit se fond dans le décor au bout de quelques minutes. Les sons qui ressemblent à des pleurs ne font jamais monter ce niveau : une longue crise de pleurs ne peut donc pas apprendre au détecteur que pleurer est normal.

Un son est considéré comme fort lorsqu'il dépasse suffisamment ce niveau. Le réglage de sensibilité détermine de combien.

Étape 2 : le son a-t-il la hauteur d'une voix de bébé ?

Les pleurs sont un son voisé : ils ont donc une hauteur nette, appelée fréquence fondamentale. Le conduit vocal des bébés est petit, ce qui place cette hauteur bien au-dessus de celle d'un adulte.

Les recherches sur les pleurs de nourrissons situent généralement les pleurs d'un bébé en bonne santé autour de 200 à 600 Hz, avec des moyennes typiques proches de 400 à 500 Hz. La parole des adultes est habituellement bien plus grave.

Pour chaque court segment audio, le détecteur compare le signal à des copies décalées de lui-même. Lorsque le signal coïncide avec une copie décalée d'une certaine durée, ce décalage révèle la hauteur. Si le segment est clairement périodique et que sa hauteur se situe entre 250 et 800 Hz, il s'agit peut-être de pleurs.

Étape 3 : le son contient-il des harmoniques ?

L'alarme d'un détecteur de fumée ou le bip d'un micro-ondes peuvent se situer dans la même gamme de hauteurs, mais ils sont proches d'un son pur. Une voix humaine contient de l'énergie à des multiples de sa hauteur de base, appelés harmoniques.

Le détecteur mesure l'énergie à deux et trois fois cette hauteur. Si ces harmoniques sont trop faibles, le son n'est pas considéré comme des pleurs.

Étape 4 : le son évolue-t-il dans le temps comme des pleurs ?

Un seul segment ne prouve rien. Le détecteur examine les quatre dernières secondes et se pose deux questions :

• Les segments qui ressemblent à des pleurs représentent-ils au moins 45 % de cet intervalle ? La parole comporte beaucoup de pauses et de consonnes, alors que les pleurs sont longs et soutenus.
• La hauteur varie-t-elle ? Les pleurs ont une mélodie faite de montées et de descentes. Pas un son électronique stable.

Si les deux conditions sont remplies, le détecteur passe à l'état de pleurs et y reste quelques secondes, pour qu'une respiration entre deux sanglots ne le fasse pas basculer dans un sens puis dans l'autre. Sur nos signaux de test, cela prend environ deux secondes.

Pourquoi tout se passe sur le téléphone

Tout cela s'exécute sur l'appareil placé près de votre bébé, dans le navigateur. L'analyse n'a besoin d'envoyer le son nulle part, et la seule chose qui arrive sur le téléphone du parent en résultat est un petit statut : calme, bruit ou pleurs.

Là où il se trompe

Nous avons testé le détecteur avec des signaux de synthèse imitant des pleurs, de la parole, du bruit blanc, des tonalités et des claquements de porte. Nous ne l'avons pas validé sur un jeu d'enregistrements cliniques, et cette approche a des angles morts connus :

• Les frères et sœurs plus âgés et les voix aiguës peuvent tomber dans la même gamme de hauteurs, surtout quand le son est tenu.
• Le chant, certaines musiques et la télévision peuvent être assez périodiques et mélodiques pour le déclencher.
• Les animaux de compagnie peuvent produire des sons étonnamment proches des pleurs.
• Les petits gémissements peuvent être classés comme du bruit plutôt que comme des pleurs, ou passer totalement inaperçus.
• Un micro éloigné du lit affaiblit les harmoniques dont dépend le détecteur.

C'est pourquoi vous pouvez choisir de recevoir une alerte pour n'importe quel bruit, garder le son en continu et régler la sensibilité. Voyez la détection des pleurs comme un coup de pouce utile. Ce n'est pas une garantie, et elle ne remplace ni un bon emplacement ni un adulte à portée de voix.