Série Xiaomi 14 : réseau de 4 micros hautement dynamique

Les ingénieurs R&D de Xiaomi ont cherché à développer de nouvelles fonctionnalités capables d’impressionner les utilisateurs. Les smartphones se sont développés au point qu’ils peuvent presque tout faire, y compris la communication, le divertissement, le paiement, et même remplacer vos clés de voiture… Parmi les nombreuses fonctions des téléphones, les plus fréquemment utilisées sont la prise de photos et l’enregistrement de vidéos. Prenez des photos de chaque petit moment de votre vie, et parcourez-les pendant votre temps libre pour revivre les bons souvenirs de cette époque, qu’ils soient doux ou tristes… La vie n’est-elle pas faite de ces précieux moments ?

Par conséquent, il est particulièrement important de rendre plus pratique et plus vivante l’enregistrement et la conservation de ces moments éphémères de la vie par les utilisateurs de Xiaomi. L’enregistrement vidéo rencontre non seulement les mêmes problèmes de mise au point, d’exposition et de composition que la prise de photos, mais vous devez également prendre en compte la qualité du son. Le son contient des émotions, du ton, de l’intonation et de l’émotion ; le son de fond comprend les voix des personnes autour de vous, le bruit ambiant, les bruits d’animaux… Ces sons sont mélangés pour rendre l’expression vidéo plus riche, tridimensionnelle et réelle ! Et les utilisateurs rencontreront de nombreux problèmes de son lors de l’enregistrement de vidéos avec leur téléphone, ce qui a déclenché de nombreuses réflexions pour les ingénieurs dans la mise en œuvre de la fonction d’enregistrement vidéo.

Immersion et compatibilité

Un critère important pour déterminer si une vidéo est bonne ou non est de savoir si elle peut nous ramener immédiatement à la scène quand vous la regardez, ce que l’on appelle habituellement le sentiment de substitution et d’immersion. Les images et les sons que les gens voient et entendent dans le monde réel proviennent de toutes les directions. Ce n’est qu’avec des positions relatives et des informations directionnelles que nous pouvons vivre une expérience immersive.

Le microphone du téléphone est comme le système auditif humain. Afin d’enregistrer et de conserver au maximum les informations de plusieurs directions du son, Xiaomi a construit 4 microphones micro MEMS pour la première fois dans toute la série Xiaomi 14, qui sont respectivement disposés sur le bas du téléphone (deux) et sur l’arrière principal du téléphone. Près de l’appareil photo (un) et de l’écouteur supérieur (un).

Les 4 microphones ont des positions et des directions d’entrée sonore différentes. Dans la scène d’enregistrement, le téléphone obtient quatre canaux de données audio via ces 4 microphones et peut donc enregistrer des sons provenant de différentes directions. Comme vous le savez, l’audio à deux canaux (stéréo) est actuellement le format de contenu le plus populaire, et les appareils de lecture les plus couramment utilisés par les utilisateurs sont également à deux canaux, tels que les haut-parleurs de téléphones portables, les casques TWS, les haut-parleurs de tablette…

Par conséquent, Xiaomi utilise des algorithmes pour mixer les données du microphone à 4 canaux afin de générer un son à deux canaux. La marque utilise également un module d’algorithme unique pour conserver autant que possible les informations de direction du son, garantissant ainsi une immersion sonore maximale et une compatibilité avec les appareils.

Dynamique et détails

Xiaomi est parti du constat que les contenus vidéo captés par les utilisateurs dans leur vie quotidienne sont diversifiés. Certains aiment la musique et enregistreront des vidéos lors de concerts et de festivals de musique en plein air. En raison du grand espace et du public dans ces scènes, un équipement d’amplification sonore très puissant sera utilisé sur scène, à savoir le grand haut-parleur noir que vous voyez sur les lieux. Afin de créer une atmosphère chaleureuse, le volume sonore autour de chaque membre du public atteindra généralement une amplitude très élevée (le niveau de pression acoustique maximal peut même dépasser 100 dBSPL).

Les personnes qui ont des bébés ou des animaux à la maison aiment, eux, filmer des clips chaleureux et mignons. L’environnement est relativement calme et les enfants ou les animaux domestiques émettront de temps en temps divers sons intéressants. Le volume des sons n’est généralement pas élevé (environ 40 dBSPL) mais les détails sont riches.

Certains utilisent leur téléphone pour filmer leurs enfants jouant du piano. Pendant l’interprétation musicale, à mesure que le contenu et l’émotion de la musique changent, le son émis par la table d’harmonie du piano (et la cavité de résonance) est tantôt doux et apaisant, tantôt vigoureux et puissant, et l’intensité de ces sons différera de plus de 1 000 fois (60 dB), communément appelé dynamique sonore. Une plage dynamique plus large peut créer un contraste plus net entre les forces et les faiblesses.

Par conséquent, lorsque les téléphones sont utilisés comme équipement d’enregistrement vidéo, afin de faire face à différents scénarios, Xiaomi a du s’assurer que le son du concert ne se brise pas ; que les sons des bébés et des animaux domestiques puissent être clairement entendus sans augmenter le volume ; et que le l’interprétation des instruments de musique reste la plus originale possible. Afin de prendre en compte ces objectifs qui s’influencent mutuellement, la marque a procédé à une réflexion et une optimisation systématiques dans trois directions : la sélection du microphone, la conversion du modèle analogique-numérique et le traitement de l’algorithme.

Réduction du bruit et fidélité

Que nous enregistrions à l’intérieur ou à l’extérieur, nous rencontrerons divers bruits, comme le bruit de la climatisation de la maison, le bruit des ventilateurs d’ordinateur, le bruit de la circulation sur la route… D’une part, on retrouve le souhait de supprimer le bruit et rendre le son principal de la vidéo plus visible et plus clair. D’autre part, la marque doit également prendre en compte les différents besoins d’enregistrement des différents utilisateurs et supprimer le bruit sans détruire les autres sons de fond.

Par conséquent, Xiaomi a adopté un mécanisme de réduction du bruit en deux étapes dans la conception du système de capture vidéo. Le premier niveau de réduction du bruit cible principalement les types de bruits communément reconnus (tels que le bruit du ventilateur, le bruit du climatiseur…). Son état par défaut est activé lors de l’enregistrement. Le but de cette conception est de simplifier les opérations de l’utilisateur, de gagner du temps de configuration et de capturer ces points forts éphémères à temps.

Afin d’illustrer l’effet du premier niveau de réduction du bruit, nous avons utilisé deux téléphones pour enregistrer des vidéos en même temps dans une scène réelle (vidéo dans un parc tôt le matin en Chine). Les résultats sont présentés dans la figure ci-dessous. Xiaomi a effectué une analyse spectrale sur les mêmes segments temporels (durée 18 secondes) des deux vidéos. L’axe horizontal est l’axe du temps, de gauche à droite correspondant à 0 s à 18 s ; l’axe vertical est l’axe des fréquences, correspondant à 0Hz à 20KHz. La partie rouge de l’image indique qu’il y a un signal sonore dans une certaine plage de fréquences à un certain moment. Plus l’énergie sonore est élevée, plus la couleur rouge est brillante jusqu’au jaune vif. La plus grande différence entre les deux images ci-dessous est que l’image de gauche est pleine de points rouges de gauche à droite et de bas en haut, car le son enregistré présente un bruit continu à large bande. Le son du Xiaomi 14 Pro peut mieux refléter le calme et l’agrément du parc tôt le matin. On peut entendre la voix humaine plus clairement et le chant des oiseaux plus clair et plus lumineux.

Le deuxième niveau de réduction du bruit est principalement destiné aux scènes légèrement extrêmes, telles que les scènes venteuses en plein air, les tournages sportifs et même les scènes de transport. L’algorithme d’enregistrement traitera le bruit plus en profondeur et le naturel du son global sera légèrement réduit. Mais on peut garantir que la voix est suffisamment claire. Considérant qu’il ne s’agit pas des scénarios d’utilisation les plus courants pour les utilisateurs, Xiaomi a placé la réduction du bruit de deuxième niveau dans le menu des paramètres vidéo, ce qui nécessite une opération manuelle pour l’activer.

De même, lors d’un enregistrement dans une voiture en mouvement avec des discutions, l’air autour du téléphone circule rapidement pendant que la voiture roule, un fort bruit de vent sera généré dans l’audio enregistré, affectant sérieusement la clarté de la parole. En comparant les deux images ci-dessous, la parole dans la première moitié de l’image de gauche est noyée par le bruit du vent, et il y a de nombreuses lignes verticales jaune vif dans la seconde moitié du spectrogramme. En effet, le microphone est impacté par le flux d’air et produit un son. Lorsque vous utilisez un microphone dans la vie quotidienne, le son produit en soufflant dans le microphone avec la bouche est exactement le même. Le Xiaomi 14 Pro résout ce problème dans la plus grande mesure, rendant la voix enregistrée plus claire et plus intelligible.

Suivi des sources audio

Tout le monde a déjà fait l’expérience de suivre un cours dans une salle de classe. Votre siège est éloigné de l’auditoire et il est donc difficile d’enregistrer clairement le contenu du cours de l’enseignant. Pour cette raison, Xiaomi a développé la fonction de suivi de la source audio, qui peut être activée à travers les deux étapes suivantes.

Il existe deux manières différentes d’utiliser la fonction de suivi de source audio. Voici 2 exemples pour expliquer brièvement :

Dans le premier cas, si vous souhaitez vous concentrer uniquement sur la captation de la voix du professeur, il faut ajuster la position du téléphone pour que le professeur soit au milieu de l’écran après avoir activé la fonction de focus audio et démarré l’enregistrement. À ce stade, il faut ajuster la mise au point de la caméra. À mesure que la mise au point s’agrandit, l’image de l’enseignant sur l’écran devient plus grande et la voix de l’enseignant dans la vidéo enregistrée sera également amplifiée, et d’autres sons provenant des côtés gauche et droit du téléphone ou le côté écran du téléphone sera supprimé. De cette façon, l’audio et la vidéo de la vidéo enregistrée peuvent être synchronisés. La voix de l’enseignant peut être amplifiée jusqu’à 8 fois et des tests dans de véritables amphithéâtres peuvent garantir une réception claire d’au moins 8 mètres.

Dans un autre cas, si vous souhaitez enregistrer simultanément l’écriture au tableau ou un PPT affiché, après avoir démarré l’enregistrement, il vous suffit de double-cliquer sur l’image de la tête de l’enseignant sur l’écran pour activer la mise au point active de la caméra. À ce moment-là, une boîte jaune apparaîtra sur la tête de l’enseignant pour indiquer un suivi de concentration réussi, et la voix de l’enseignant dans la vidéo enregistrée sera également amplifiée simultanément. Par la suite, à moins que l’enseignant ne quitte l’écran enregistré sur le téléphone ou ne clique activement n’importe où ailleurs sur l’écran pour annuler la fonction de mise au point active, sa voix continuera à être amplifiée même si l’enseignant fait des allers-retours près du podium. Cette méthode peut également être utilisée pour suivre et photographier des enfants…

Types d’enregistrements audio

Dans les modes d’enregistrement (normal) et d’enregistrement professionnel, Xiaomi a préparé différentes options de type de radio pour les utilisateurs afin de s’adapter à différents scénarios d’enregistrement. Les voici expliquées une par une :

Examinons d’abord le mode d’enregistrement vidéo (normal). À partir de la série Xiaomi 14, la caméra frontale prend en charge l’enregistrement vidéo 4K à 60 images, ce qui est particulièrement adapté à la prise de vue de Vlogs personnels. C’est pourquoi nous avons également lancé une caméra frontale son frontal. Lorsque l’option n’est pas allumé, le téléphone capte par défaut tous les sons de l’espace environnant, sans mettre l’accent sur d’autres directions que les voix humaines ; si l’option son frontal est activée, le téléphone se concentrera sur l’enregistrement de la voix face à l’écran et supprimera les sons provenant d’autres directions. L’option “son frontal” peut être activée à travers les opérations suivantes :

Examinons ensuite le mode d’enregistrement professionnel. Pour sélectionner le type d’enregistrements audio, veuillez vous référer aux étapes suivantes :

Nous utilisons un tableau pour comparer et présenter les différences et les scénarios d’application des différents types d’enregistrements audio.

Les téléphones mobiles de la série Xiaomi 14 ne sont pas seulement un terminal intelligent, Xiaomi espère également qu’ils pourront devenir un assistant permettant aux utilisateurs d’enregistrer leur belle vie. Et pour atteindre cet objectif, Xiaomi ne s’arrêtera pas là…