BabyphoneCome funziona il rilevamento del pianto in un'app per baby monitor
Un semplice baby monitor attivato dal suono si pone una sola domanda: c'è un rumore forte? Ecco perché una porta sbattuta o un camion di passaggio lo fanno scattare. Per distinguere il pianto da tutto il resto servono altre domande. Ecco come risponde Babyphone e dove questo approccio mostra i suoi limiti.
Passaggio 1: cosa conta come rumore forte in questa stanza?
Una soglia di volume fissa non funziona. Una cameretta silenziosa e una stanza con un umidificatore hanno livelli di base molto diversi.
Per questo il rilevatore stima di continuo il rumore di fondo della stanza. Questa stima scende rapidamente quando la stanza diventa più silenziosa e sale lentamente quando diventa più rumorosa. Se accendi un ventilatore, dopo qualche minuto si confonde con lo sfondo. I suoni che sembrano pianto non alzano mai il rumore di fondo, quindi un lungo pianto non può insegnare al rilevatore che piangere è normale.
Un suono è considerato forte quando supera abbastanza questo rumore di fondo. L'impostazione della sensibilità stabilisce di quanto.
Passaggio 2: il suono ha l'altezza della voce di un bebè?
Il pianto è un suono vocalizzato, quindi ha un'altezza ben definita, nota come frequenza fondamentale. Il tratto vocale dei bebè è piccolo, e questo porta l'altezza ben al di sopra di quella di un adulto.
La ricerca sul pianto infantile colloca generalmente il pianto dei neonati sani intorno a 200-600 Hz, con medie tipiche vicine a 400-500 Hz. Il parlato degli adulti è di solito molto più basso.
Per ogni breve segmento audio, il rilevatore confronta il segnale con copie ritardate di sé stesso. Quando il segnale si allinea con una copia ritardata di una certa quantità, quel ritardo rivela l'altezza. Se il segmento è chiaramente periodico e l'altezza è compresa tra 250 e 800 Hz, potrebbe trattarsi di pianto.
Passaggio 3: ha delle armoniche?
Un allarme antincendio o il bip di un microonde possono rientrare nella stessa gamma di altezze, ma sono vicini a un tono puro. Una voce umana contiene energia ai multipli della sua altezza di base, le cosiddette armoniche.
Il rilevatore misura l'energia al doppio e al triplo dell'altezza. Se queste armoniche sono troppo deboli, il suono non viene considerato pianto.
Passaggio 4: nel tempo si comporta come un pianto?
Un singolo segmento non dimostra nulla. Il rilevatore guarda gli ultimi quattro secondi e si pone due domande:
- I segmenti simili al pianto costituiscono almeno il 45% di quella finestra? Il parlato ha molte pause e consonanti, mentre il pianto è lungo e sostenuto.
- L'altezza varia? Il pianto ha una melodia fatta di salite e discese. Un tono elettronico costante no.
Se entrambe le condizioni sono vere, lo stato passa a pianto e ci resta per qualche secondo, così un respiro tra un vagito e l'altro non lo fa oscillare avanti e indietro. Sui nostri segnali di prova, questo richiede circa due secondi.
Perché funziona sul telefono
Tutto questo avviene sul dispositivo vicino al tuo bambino, nel browser. L'analisi non ha bisogno di inviare l'audio da nessuna parte e l'unica cosa che ne risulta e raggiunge il telefono del genitore è un piccolo stato: silenzio, rumore o pianto.
Dove sbaglia
Abbiamo testato il rilevatore con segnali sintetici modellati su pianto, parlato, rumore bianco, toni e porte sbattute. Non lo abbiamo validato su una raccolta di registrazioni cliniche e questo approccio ha limiti noti:
- Fratelli maggiori e voci acute possono rientrare nella stessa gamma di altezze, soprattutto se il suono è prolungato.
- Canto, certa musica e TV possono essere abbastanza periodici e melodici da farlo scattare.
- Gli animali domestici possono avere un verso sorprendentemente simile al pianto.
- Un lamento leggero può essere classificato come rumore anziché come pianto, o non essere rilevato affatto.
- Un microfono lontano dal lettino indebolisce le armoniche da cui dipende il rilevatore.
Ecco perché puoi scegliere di ricevere un avviso per qualsiasi rumore, mantenere l'audio continuo e regolare la sensibilità. Considera il rilevamento del pianto come un utile campanello d'allarme. Non è una garanzia e non sostituisce un buon posizionamento o un adulto a portata d'orecchio.