Post Doc Conception et développement d'un système d'annulation d'écho acoustique (AEC) dans un contexte d'Audio Distribué F/H

Description de l'offre

about the role

Votre rôle est d'effectuer la conception et le développement d'un système d'Annulation d'écho Acoustique dans un contexte d'Audio Distribué lié à la communication interpersonnelle.

Contexte :

La maison s'étoffe de plus en plus d'objets connectés (thermomètres, détecteurs de présence, enceintes, mobiles, tablettes, TV…). Orange a l'ambition de devenir un acteur majeur dans le domaine des services connectés à la maison. En effet, le contrôle de ces objets et de leur interconnexion lui permettrait d'offrir une qualité de bout en bout optimale de ses services. Les périphériques audio connectés sont actuellement encore assez simples et dédiés à des usages spécifiques (webcam pour la surveillance) ou liés à une plateforme donnée, comme la commande vocale et l'écoute musicale (Amazon Echo, Google Home) ou l'écoute multi haut-parleurs sans fils (Sonos). Cependant ils possèdent un potentiel applicatif qui dépasse leurs fonctionnalités actuelles : demain, on pourra peut-être localiser, suivre, voire identifier une personne dans la maison grâce aux sons qu'elle génère, créer un système home-cinéma à partir de haut-parleurs hétérogènes (de marques différentes) en se situant en permanence au centre du « sweet spot » (lieu privilégié) pour une expérience immersive optimisée, analyser l'état de santé d'un sujet par sa voix, détecter des intrusions dans une maison avec de nouveaux capteurs…

Etat de l'art :

Orange étudie actuellement ce sujet, en identifiant, par des informations acoustiques, la position de haut-parleurs, de microphones, et de personnes au sein d'un lieu (pièce, voire maison). Pour cela, il s'avère nécessaire de synchroniser et syntoniser les différents éléments (micros/haut-parleurs) par une étape de calibration, avant de pouvoir réaliser une cartographie des éléments sonores (micros/haut-parleurs, mais aussi locuteurs). Tous ces éléments sont connectés à un hub audio, centre névralgique du système.

Les applications associées sont entre autre :

·  Un rendu multi haut-parleurs de type home-cinéma sur la base d'enceintes connectées hétérogènes
·  L'amélioration du rendu audio 3D multi haut-parleurs (adaptation du « sweet spot »)

Orange souhaite étudier l'extension de ce système à un fonctionnement avec annulation d'écho, notamment afin de pouvoir adresser le use-case d'un assistant vocal domestique présent dans toute la maison, capable d'atténuer, voire supprimer, les sons provenant des autres éléments acoustiques afin d'améliorer le taux de reconnaissance (par exemple quand la TV ou la radio fonctionnent).

Orange souhaite également étudier les possibilités d'établir une communication mains-libres, qui nécessite en plus de l'application précédente, d'adresser la problématique dans un contexte de faible latence. En effet, une latence de l'ordre de la demi-seconde, tolérable dans le cas d'une interaction avec un assistant vocal, ne l'est plus dans le cas d'une communication interpersonnelle.

Se référer à la section 3 « Le plus de l'offre » pour des informations détaillées sur la mission scientifique et les principales activités associées au post doc.

about you

Titulaire d'une thèse en traitement du signal, vous possédez les compétences et qualités personnelles suivantes :

·  Pré-requis techniques :
·  Maîtrise du traitement du signal audio.
·  Connaissances en prise de son, transport (codage), restitution spatialisée (acoustique et psycho-acoustique) appréciées, notamment sur l'annulation d'écho
·  Maîtrise de langages de programmation (Matlab, C/C++, Python … outils d'Intelligence Artificielle appréciés)
·  Aptitudes personnelles :
·  Forte sensibilité à l'audio
·  Autonomie et prise d'initiatives
·  Goût pour le travail en équipe.

additional information

Principal verrou à lever :

Le verrou sous-jacent principal réside dans l'adaptation de l'annulation d'écho centralisée pour un système hétérogène dans un contexte très contraint en latence: Chacun des éléments sonores contrôlés par le hub audio est susceptible d'émettre du son (correspondant en communication…) considéré comme du bruit pour le système d'annulation d'écho. Or, en principe le hub audio a connaissance de tous ces signaux, un traitement d'annulation d'écho devrait donc être possible sachant que tous les devices ont été préalablement synchronisés. On suppose que les transports des media en local se font sans compression audio (format PCM).

La connaissance de la distance de propagation entre chaque haut-parleur et chaque microphone (connu grâce à une étape préalable de calibration) devrait permettre à la fois une estimation plus fiable du filtre à mettre en oeuvre, ainsi que la réduction de sa taille. En effet, lors de la phase de calibration du système, la réponse impulsionnelle caractérisant les trajets acoustiques entre chaque couple micro/haut-parleur peut être stockée, et servir de base pour le filtrage d'annulation d'écho ; tout écart par rapport à ce filtre (le résidu) pourrait être pris en charge par un algorithme d'annulation d'écho dont le but est d'estimer un filtre résiduel, par une approche classique basée sur un filtre de Wiener, ou exploitant une estimation de masque par réseau de neurones.

Ce travail se reposera sur une architecture logicielle et matérielle mise en place dans le cadre de travaux précédents, mais dont les contraintes de latence avaient été mises de côté. Il est donc nécessaire, dans le cadre de la communication interpersonnelle, de prendre en compte cette contrainte, et donc d'adapter le système existant d'annulation d'écho, et le rendre plus performant.

Planning

·  T0+3mois : Etat de l'art sur l'annulation d'écho à faible latence dans un contexte (incluant un rapport sur les valeurs de latence acceptables pour la communication)
·  T0+4mois : Prise en main des outils développés en interne pour analyser les différentes contributions de retard de la chaîne audio locale
·  T0+5mois : Captations réelles pour simuler diverses scènes audio de communication
·  T0+9mois : Mise en oeuvre de solutions permettant de diminuer la latence (Amélioration qualitative de la solution d'AEC)
·  T0+11mois : Prototype mettant en oeuvre l'annulation d'écho à faible latence
·  T0+12mois : Evaluation subjective de la solution proposée

department

Vous travaillerez au sein de l'équipe de traitement de la parole et du son. Vous serez amené-e à échanger avec les différents membres de l'équipe, experts sur les domaines de la spatialisation sonore, l'annulation d'écho, le développement informatique lié à l'audio, l'intelligence artificielle.

Qu'est ce qui fait la valeur ajoutée de cette offre ?

Vous contribuerez à la Recherche dans un domaine en plein essor, au sein d'une équipe motivée. Vous pourrez valoriser cette Recherche à travers l'intégration des résultats de vos travaux dans un démonstrateur.

Références :

J. Benesty, T. Gaensler, D. R. Morgan, M. M. Sondhi, and S. L. Gay, Advances in Network and Acoustic Echo Cancellation. Springer-Verlag, Berlin, Germany, 2001.

J. Benesty, C. Paleologu, T. Gaensler, and S. Ciochina, A Perspective on Stereophonic Acoustic Echo Cancellation. Springer-Verlag, Berlin, Germany, 2011.

Generalized multichannel frequency-domain adaptive filtering: efficient realization and application to hands-free speech communication H Buchner, J Benesty, W Kellermann - Signal Processing, 2005

Acoustic Echo Control, Gerald Enzner, Herbert Buchner, Alexis Favrot and Fabian Kuech [http://www.buchner-net.com/chap_elsevier2013_e-offprint_16227_10030.pdf].

contract

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