I ricercatori della Northwestern University hanno sviluppato il primo dispositivo indossabile in grado di monitorare costantemente l’uso della voce, avvisando dell’uso eccessivo prima che si verifichino affaticamento vocale e potenziali lesioni. Il dispositivo senza fili primo nel suo genere, alimentato a batteria e gli algoritmi che lo accompagnano, potrebbero essere uno strumento molto utile per cantanti professionisti, insegnanti, politici, operatori di call center, allenatori e chiunque si affidi alla propria voce per comunicare in modo efficace. Inoltre, potrebbe aiutare i medici a monitorare a distanza e in modo continuo i pazienti con disturbi della voce durante.
Quello che possono creare insieme ingegneri biomedici, cantanti lirici e un patologo del linguaggio
Sviluppata da un team interdisciplinare di scienziati dei materiali, ingegneri biomedici, cantanti lirici e un patologo del linguaggio, la ricerca alla base della nuova tecnologia è pubblicata nei Proceedings of the National Academy of Sciences. Il dispositivo, morbido, flessibile e delle dimensioni di un francobollo, aderisce comodamente alla parte superiore del torace per rilevare le sottili vibrazioni associate al parlare e al cantare. Da lì, i dati acquisiti vengono trasmessi istantaneamente via Bluetooth allo smartphone o al tablet dell’utente, che può così monitorare le proprie attività vocali in tempo reale durante la giornata e misurare l’utilizzo totale della voce. Algoritmi personalizzati di apprendimento automatico distinguono la differenza tra parlare e cantare, consentendo ai cantanti di monitorare separatamente ciascuna attività. Con l’applicazione, gli utenti possono impostare le loro soglie vocali personalizzate. Quando si avvicinano a tale soglia, lo smartphone, lo smartwatch o un dispositivo di accompagnamento posizionato sul polso forniscono un feedback aptico (tocco o vibrazione rapida che percepita quando si interagisce con un device) in tempo reale, come avviso. A quel punto, possono riposare la voce prima di spingersi troppo oltre.
Algoritmi addestrati dai cantanti
Il team, costituito anche da uno scienziato mezzosoprano, ha modificato dei dispositivi esistenti usati per altri problemi associati a Covid 19 o ictus, per misurare con precisione il carico vocale nel tempo. Questo include frequenza, volume, ampiezza, durata e ora del giorno. Come i precedenti dispositivi, anche il nuovo dispositivo rileva le vibrazioni anziché registrare l’audio. Ciò consente al device di rilevare con precisione l’attività vocale dell’utente, piuttosto che il rumore ambientale che lo circonda. La sfida più grande è stata quella di sviluppare algoritmi in grado di distinguere il parlato dal cantato. Per superare questa sfida, il team di ricerca reclutato studenti di canto e di opera per intraprendere una serie di esercizi di canto per addestrare gli algoritmi di apprendimento automatico. Un gruppo di cantanti classici con diverse gamme vocali – da basso a soprano – ha indossato i dispositivi mentre canticchiava, cantava scale e canzoni staccate, leggeva e altro ancora. Ogni cantante ha generato 2.500 finestre di un secondo di canto e 2.500 finestre di un secondo di parlato.
L’algoritmo risultante è in grado di separare il canto dal parlato con un’accuratezza superiore al 95%. Inoltre, quando viene utilizzato in un coro, il dispositivo cattura solo i dati di chi lo indossa e non il rumore dei cantanti vicini. “Parlare a lungo è una delle attività più faticose per le persone che si allenano a diventare cantanti professionisti”, hanno commentato i ricercatori. “Separare il canto dal parlato può aiutare le persone a sviluppare una maggiore consapevolezza di quanto stanno parlando”. È dimostrato che anche brevi periodi di 15-20 minuti di silenzio totale, intervallati nel corso della giornata, possono aiutare i tessuti delle pieghe vocali a recuperare e riparare”.
Come si usa
Per utilizzare il dispositivo, chi lo indossa lo applica semplicemente sullo sterno, sotto il collo, e lo sincronizza con l’applicazione che lo accompagna. L’équipe sta attualmente lavorando a un metodo per personalizzare i bilanci vocali di ciascun utente. In questo caso, gli utenti premeranno un pulsante nell’app se avvertono un disagio vocale in qualsiasi momento della giornata catturando, di fatto, il carico vocale istantaneo e cumulativo in quel momento. Questi dati possono servire come soglia personalizzata per l’affaticamento vocale. Quando l’utente si avvicina o supera la soglia personalizzata, il dispositivo aptico vibra come avviso. Simile per dimensioni e forma a un orologio da polso, include più motori che possono attivarsi in diversi schemi e con diversi livelli di intensità per trasmettere messaggi diversi. Gli utenti possono anche monitorare un display grafico all’interno dell’applicazione, che suddivide le informazioni in categorie di parlato e cantato. Sebbene esistano altri dispositivi di monitoraggio vocale, questi utilizzano collari di grandi dimensioni, cavi di collegamento e apparecchiature ingombranti. Alcuni utilizzano anche microfoni incorporati per catturare dati vocali udibili, con conseguenti problemi di privacy.
Il prossimo passo
I ricercatori hanno incluso la registrazione della frequenza cardiaca e dell’attività respiratoria, per completare il monitoraggio vocale. Secondo loro, i dati aggiuntivi aiuteranno a esplorare le questioni fondamentali della ricerca sull’affaticamento vocale. “È una domanda più speculativa, ma potrebbe essere interessante vedere come l’attività fisica influisce sull’affaticamento vocale”, hanno dichiarato. “Se qualcuno balla mentre canta, è più stressante per le pieghe vocali rispetto a chi non si sforza fisicamente? Queste sono le domande che possiamo porci e a cui possiamo dare una risposta quantitativa”.
