Gli esperimenti alla cattedrale di Losanna (Foto: LCAV / EPFL)

Un algoritmo che permette di ricostruire la forma 3D di una stanza ascoltando l’eco dei suoni prodotti all’interno, perfino di quelli semplici come lo schioccare delle dita. Messo a punto da un gruppo di ricerca coordinato da Martin Vetterli, del Politecnico di Losanna, l’algoritmo è descritto sulla rivista dell’Accademia delle Scienze degli stati Uniti, Pnas.

I ricercatori si sono ispirati all’ecolocazione, il sistema con cui alcuni animali, come pipistrelli e delfini, emettono ultrasuoni e ne registrano l’eco per localizzare la posizione di ostacoli o fonti di cibo. In un modo simile la tecnica utilizza una fonte sonora e quattro microfoni per ricostruire un ambiente in modo tridimensionale. “Ogni microfono raccoglie il suono diretto dalla fonte e gli echi provenienti da varie pareti”, spiega il primo autore Ivan Dokmanic.
“L’algoritmo – aggiunge – confronta quindi il segnale proveniente da ciascun microfono. I ritardi infinitesimali che appaiono nei segnali vengono utilizzati per calcolare non solo la distanza tra i microfoni, ma anche la distanza da ciascun microfono tra le pareti e la sorgente sonora”.

La posizione dei microfoni non deve essere precisa: “Ogni microfono raccoglie il suono diretto dalla fonte, così come gli echi provenienti dalle varie pareti,” spiega Dokmanić “l’algoritmo confronta quindi il segnale proveniente da ciascun microfono. I ritardi infinitesimali che appaiono nei segnali vengono utilizzati per calcolare non solo la distanza tra i microfoni, ma anche la distanza da ciascun microfono alle pareti e la sorgente sonora.”

Testando l’algoritmo in una stanza vuota, nella quale è stata cambiata la posizione di una parete mobile, è stata ottenuta una mappa in 3D con una precisione millimetrica.
Analizzando il segnale riverberato “utilizzando matrici di distanza euclidea,” il sistema può dire se si tratta di prima o seconda riflessione.
In futuro, secondo gli autori, il metodo potrà essere usato per determinare la forma di una stanza dagli echi di una chiacchierata al cellulare. Non solo: la stessa tecnica potrebbe permettere di localizzare, grazie al cellulare, la precisa posizione di una persona in una stanza. Fra le altre applicazioni interessanti, secondo Dokmanic, vi è l’architettura: la tecnica potrebbe aiutare a progettare sale da concerto o auditorium sulla base dell’acustica desiderata.