Compteur-localisateur d'oiseaux chanteurs

[Liet Kynes]

Bonjour,

En écoutant les oiseaux au petit matin, je me suis demandé s'il serait réaliste de fabriquer un appareil pour compter les "chanteurs" et les localiser pour étudier d'éventuels interactions.
Mon idée: capter le son en utilisant un axe avec des paraboles réparties en spirale autour de l'axe, l'axe étant animé d'une légère rotation pour déduire la localisation précise ( l'axe étant sur un pivot de façon à obtenir un mouvement dans 3 dimensions)-> les variations d'intensité permettant de cibler la source. En plus intégrer au système un anémomètre et une girouette pour tenir compte de l'influence du vent.
L'enregistrement serait ensuite traité (pourquoi pas par une IA) pour déterminer les espèces et leur position spatiale par rapport au dispositif.

Est-ce réaliste? La partie traitement et analyse me semble techniquement possible.
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[GBo]

Bonjour, le problème d'un micro parabolique est qu'il est très directif, il faudrait donc le faire tourner sur 360° autour d'un axe vertical, ce qui est lent, et encore tu vas louper tous les oiseaux qui ne sont pas pile plume dans son faisceau de réception (sans compter ceux qui s'arrêtent de chanter juste quand le faisceau les balaye enfin).

Sinon il existe des dispositifs modernes pour déterminer d'où vient un son (Sound Source Localization), c'est un réseau de microphones (microphone array) couplé à un ordinateur. l'avantage est que le réseau est fixe, et que le reste est du traitement de signal.

Ce genre de dispositif a été popularisé pour ses applications dans une salle de réunion (époque pré-COVID).

[GBo]

Ici on arrive à focaliser la reproduction d'un enregistrement sur le locuteur de son choix (après coup, donc on peut se repasser le tout en focalisant sur un autre locuteur), sur une réunion dans laquelle les 3 personnes parlent en même temps sur des sujets différents (comme dans une vraie réunion en fait )
https://youtu.be/n7y2rLAnd5I?t=66

[GBo]

Le papier correspondant:

ODAS: Open embeddeD Audition System
https://arxiv.org/abs/2103.03954
https://arxiv.org/pdf/2103.03954.pdf

Mais c'est un exemple parmi d'autres, le sujet est très étudié, également en milieu industriel / transport avec des panneaux "d'antennes" bien plus grands pour visualiser (littéralement) la localisation exacte de bruits anormaux sur une machine, véhicule etc...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Liet Kynes]

Bonjour, le problème d'un micro parabolique est qu'il est très directif, il faudrait donc le faire tourner sur 360° autour d'un axe vertical, ce qui est lent, et encore tu vas louper tous les oiseaux qui ne sont pas pile plume dans son faisceau de réception (sans compter ceux qui s'arrêtent de chanter juste quand le faisceau les balaye enfin).

Sinon il existe des dispositifs modernes pour déterminer d'où vient un son (Sound Source Localization), c'est un réseau de microphones (microphone array) couplé à un ordinateur. l'avantage est que le réseau est fixe, et que le reste est du traitement de signal.
Ce genre de dispositif a été popularisé pour ses applications dans une salle de réunion (époque pré-COVID).

Merci pour la doc, cela me semble effectivement très intéressant j'ai pas tout lu pour l'instant..
Pour le problème de la localisation, pour éviter une rotation à 360° j'ai pensai à une double hélice de paraboles montées sur un axe et une rotation de l'axe légèrement vers le bas (ou le haut) sur 1/4 de tour de façon alternatif (principe se rapprochant du mouvement oreille+tête d'un chat).
Je pense (je n'en suis pas sur) que les oiseaux ont un chant d'intensité constante (intensité éventuellement différente en fonction du type de chant= parade, alerte etc..)
Apprentissage de la reconnaissance avec des enregistrements et en incluant des conditions de vent (voir de bruits de fond).

[GBo]

En cherchant un peu sur la toile, je vois que l'IA est mise à contribution par les chercheurs biologistes pour l'analyse de tonnes d'enregistrements audio (pas que pour les oiseaux)

Artificial Intelligence Develops an Ear for Birdsong
Machine-learning algorithms can quickly process thousands of hours of natural soundscapes
https://www.scientificamerican.com/a...for-birdsong1/

Machine-learning setups like KatydID are self-learning systems that use a neural network—“a really, really rough approximation of the human brain,” explains Stefan Kahl, a machine-learning expert at Cornell’s Center for Conservation Bioacoustics and Chemnitz University of Technology in Germany. He built BirdNET, one of the most popular avian-sound-recognition systems used today. Wood’s team will rely on BirdNET to analyze the Sierra Nevada recordings, and other researchers are using it to document the effects of light and noise pollution on the dawn chorus in France’s Brière Regional Natural Park.

Such systems start by analyzing many inputs—for instance, hundreds of recorded bird calls, each “labeled” with its corresponding species. The neural network then teaches itself which features can be used to associate an input (in this case, a bird’s call) with a label (the bird’s identity). With millions of extremely subtle features often involved, humans cannot even know what most of them are.

[GBo]

Plus d'infos sur BirdNET, l'architecture du réseau de neurones artificiels est un ResNet à 157 couches et 27 million de paramètres.
https://www.sciencedirect.com/scienc...74954121000273
Apparemment ils n'utilisent pas de réseaux de microphones pour la captation passive, ce qui est dommage car cela leur permettrait d'isoler le chant d'un oiseau du "bruit" ambiant aussi bien que des micros à paraboles (voire mieux car sans pertes des graves) et beaucoup mieux que des micros omnis, forcément.

[Liet Kynes]

Oui, il y a aussi les localisation précises et les directions d’émission du son qui pourraient être des mines d'information. Ayant la chance d'être dans un endroit calme avec une biodiversité préservée, j'ai une bonne habitude d'écouter ces concerts et je pense qu'il y a dans la spatialisation des oiseaux un équilibre subtile qui leur permet de s'entendre correctement.. mais sans vérification expérimentale, cela ne reste qu'une idée.

Dans l'article j'aime bien la traduction de google "For example, how do mates find each other amid a cacophony of consorts? " donne "Par exemple, comment les partenaires se retrouvent-ils au milieu d'une cacophonie d'épouses?" il semble que Google a appris certains stéréotypes

[GBo]

DeepL s'en sort mieux :
https://www.deepl.com/translator#en/...%20consorts%3F
Sur le fond, je penche pour la reconnaissance fréquentio-temporelle du chant , on est équipé pareil. Une sorte de Short-Time Fourier Transform intégrée au cerveau des vertébrés.

[Liet Kynes]

D'une idée simple on rentre tout de suite dans des notions assez compliquées. https://hal.inria.fr/hal-01837158/document

[GBo]

Comme je le dis souvent à mes collègues qui viennent me voir pour "breveter leur idée géniale", ce n'est pas l'idée qui est géniale mais l'expression se sa faisabilité avec la description du procédé (inédit) par le menu, et là bien souvent il n'y a pas de suite

[GBo]

Ceci dit ton idée est très bonne, et une réalisation dont les modalités restent à déterminer (mais c'est faisable en associant des techniques modernes mentionnées au-dessus), serait d'équiper le toit de sa maison de campagne d'un réseau* de micros pour qu'un ordi signale en temps réel la présence d'un oiseau rare de son choix (trahit par son chant ou cri) avec à la clé, la direction dans laquelle pointer ses jumelles.

(*) ce modèle à l'air pas mal, c'est discret:

Source https://acousticresearch.com.au/Products/Environmental%20Noise%20Compas s

[Liet Kynes]

Sympa le sèche linge , des techniques existent et ce qui serait sympa c'est la localisation précise des oiseaux en activité dans une zone. Naturellement l'oreille humaine arrive à faire un travail en donnant une direction et un éloignement à la louche: en gros on arrive à ce genre de mesures: il y a un oiseau qui chante à priori pas trop loin de moi vers ma droite.
Ce qui me semble techniquement intéressant d'après les infos qui sont données dans les articles et liens c'est que le signal puisse être séparé. Le fait de rendre mobile dans un mouvement 3d l'enregistreur pourrait donner une distance et une direction, reste à savoir si pour un chant donné un oiseau modifie l'intensité (chante plus fort) si il y a des perturbations sonores à proximité.
L'autre solution est de quadriller un territoire sur plusieurs hectares avec des enregistreurs.
Le but de cette idée étant de savoir si les oiseaux se répartissent géographiquement et s'ils orientent leur position pour chanter en tenant compte de la position des autres.
En tout cas je pense que je ne suis pas le premier à me poser la question et qu'en farfouillant un peu sur internet je vais finir par tomber sur la résolution de ce "mystère"

Pour l'instant je n'ai trouvé que des méthodes de recensement https://www6.inrae.fr/cahier_des_tec..._RaisonCH1.pdf
Mais le fait que le bruit soit aujourd'hui reconnu comme problématique pour la reproduction des oiseaux me fait penser que le sujet est peut-être envisagé dans une étude plus approfondie des mécanismes à l’œuvre.

[GBo]

Quadriller un territoire avec des micros d'extérieur omnidirectionnels, c'est exactement ce qu'a fait l'unité d'ornithologie de l'université de Cornell dans l’État de New York:

Using bioacoustics to explore sapsucker woods in space and time
https://www.birds.cornell.edu/ccb/li...-to-the-woods/

[GBo]

Je précise que Sapsucker Woods n'est pas un lieu de débauche mais le nom de la foret protégée juste derrière le centre d'ornithologie en question, parfois ce n'est pas la peine d'aller très loin pour trouver bonheur !
https://en.wikipedia.org/wiki/Cornel...of_Ornithology


Hourly detection counts for 27 species for one week in spring 2018

[Liet Kynes]

C'est intéressant mais ce n'est pas exactement la même idée, pour résumer le dispositif auquel je pense devrait permettre de localiser les oiseaux: azimut plus élévation par rapport au récepteur.
Potentiellement donner l'orientation de l'oiseau qui chante par rapport à un référentiel, dans cette optique un quadrillage est surement nécessaire pour effectuer des triangulations.

[Liet Kynes]

Petit déterrage de post avec la découverte d'une appli assez scotchante qui pourrait bien, associée à des calculs de triangulation répondre au problème de géolocalisation (force du signal + stat sur la force en question plus captation simultanée du signale en trois endroits)
Je pense que dans le cadre de recherches cela doît déjà répondre partiellement à certaines problématiques.

Pour les amateurs d'oiseaux c'est pleinement satisfaisant :
https://merlin.allaboutbirds.org/
https://play.google.com/store/apps/d...pp&hl=fr&gl=US