Pesquisadores da Universidade Carnegie Mellon, nos Estados Unidos, desenvolveram um novo sistema de câmera que consegue captar sons por meio de um microfone óptico. A nova técnica utiliza duas câmeras e um laser para recriar o áudio a partir da detecção de vibrações na superfície de objetos.

Atualmente, os microfones convencionais funcionam por meio da técnica da indução eletromagnética, com as ondas sonoras sendo convertidas em corrente elétrica. Para isso, os microfones utilizam membranas fixadas a bobinas magnéticas que vibram conforme elas são atingidas pelas ondas sonoras. A variação nesse fluxo magnético gera a corrente elétrica.

Já o novo microfone óptico funciona analisando os padrões de manchas de imagens capturadas pelas câmeras, analisando como a luz se comporta ao ser refletida por uma superfície áspera. A equipe cria esse padrão de manchas ao apontar um laser para a superfície do objeto que produz as vibrações, como o corpo de um violão, por exemplo.

Uma das câmeras utiliza um obturador rotativo que varre rapidamente uma imagem de uma extremidade à outra, enquanto a outra usa um obturador global que captura uma imagem inteira ao mesmo tempo. Em seguida, um algoritmo calcula a diferença nesses dois padrões e converte essas diferenças em vibrações para reconstruir o som.

Microfones visuais já foram demonstrados antes, a partir do uso de câmeras de alta velocidade. Porém, o novo sistema inova ao apresentar uma melhor qualidade de áudio e utilizar câmeras comuns, com o objetivo de reduzir o custo. O sistema é tão preciso que ele pode reconstruir o som de um único instrumento no meio de uma banda.

Durante a pesquisa, foi possível, por exemplo, capturar o áudio isolado de dois violões tocando ao mesmo tempo, e com alto-falantes tocando músicas diferentes simultaneamente, conforme explica o vídeo abaixo:

Aplicações da nova câmera

Segundo os pesquisadores, o sistema de sensor óptico pode ser utilizado para que engenheiros de som monitorem a música de instrumentos individuais, conseguindo assim ajustar com melhor precisão a mixagem geral de uma banda ou orquestra.

Porém, o sistema tem potencial para ser utilizado muito além do campo musical. Na indústria, por exemplo, as câmeras podem analisar as vibrações de máquinas e detectar problemas ou necessidade de manutenção, utilizando apenas uma única câmera estacionária.

O paper da pesquisa pode ser consultado no site da Universidade Carnegie Mellon.