Distinguer des mouvements invisibles, entendre des sons silencieux. Est-ce cool ou monstrueux ? Cela dépend de vous.
-
0:01 - 0:09Ces derniers siècles, les microscopes
ont révolutionné notre monde. -
0:09 - 0:14Ils nous ont révélé un monde minuscule
d'objets, de vies et de structures -
0:14 - 0:17qui sont trop petits
pour être vus à l'œil nu. -
0:17 - 0:20Ils contribuent incroyablement
à la science et la technologie. -
0:20 - 0:23Aujourd'hui, je veux vous présenter
un nouveau type de microscope : -
0:23 - 0:26un microscope pour les changements.
-
0:26 - 0:29Il n'utilise pas l'optique,
pour agrandir les petits objets, -
0:29 - 0:31comme un microscope habituel.
-
0:31 - 0:35Au lieu de ça, il utilise une caméra
et du traitement d'images -
0:35 - 0:38pour nous révéler
les mouvements les plus infimes -
0:38 - 0:41et les changements de couleur
des objets et des gens. -
0:41 - 0:44Des changements impossibles
à voir pour nous à l'œil nu. -
0:44 - 0:48Et ça nous permet de voir notre monde
d'une façon complètement nouvelle. -
0:48 - 0:50Qu'est-ce qu'un changement de couleur ?
-
0:50 - 0:53Notre peau, par exemple,
change légèrement de couleur -
0:53 - 0:55quand le sang
s'écoule sous sa surface. -
0:55 - 0:58Ce changement est
incroyablement léger, -
0:58 - 1:00c'est pourquoi quand
on regarde les autres, -
1:00 - 1:02ou même celui qui est assis
à côté de nous, -
1:02 - 1:06on ne voit pas leur peau ou leur visage
changer de couleur. -
1:06 - 1:10Si on regarde cette vidéo de Steve,
il semble immobile. -
1:10 - 1:14Mais si on regarde cette vidéo
avec notre nouveau microscope spécial, -
1:14 - 1:16soudain on voit une image
complètement différente. -
1:16 - 1:20Là, on voit des petits changements
dans la couleur de la peau de Steve, -
1:20 - 1:25agrandis par un facteur 100
pour les rendre visibles. -
1:25 - 1:28On peut tout à fait voir
un pouls humain. -
1:28 - 1:31On peut voir la vitesse
des battements cardiaques de Steve. -
1:31 - 1:37On peut aussi voir la façon effective
dont le sang s'écoule dans son visage. -
1:37 - 1:39On peut faire ça non seulement
pour visualiser le pouls, -
1:39 - 1:44mais aussi pour récupérer
le rythme cardiaque, et le mesurer. -
1:44 - 1:49On le fait avec des caméras normales
et sans toucher les patients. -
1:49 - 1:55Là, on voit le pouls et le rythme
cardiaque d'un nouveau-né mesuré -
1:55 - 1:57à partir d'une vidéo réalisée
avec une caméra DSLR normale. -
1:57 - 1:59Le rythme cardiaque obtenu
-
1:59 - 2:04est aussi précis que celui qu'on obtient
avec le moniteur standard d'un hôpital. -
2:04 - 2:07Ce n'est pas forcément
une vidéo enregistrée par nous. -
2:07 - 2:10Fondamentalement, on peut le faire
avec d'autres vidéos aussi. -
2:10 - 2:14Donc là, j'ai pris un petit extrait
du film « Batman : Le Commencement », -
2:14 - 2:16pour vous montrer le pouls
de Christian Bale. -
2:16 - 2:17(Rires)
-
2:17 - 2:19On sait tous qu'il est maquillé,
-
2:19 - 2:21le réglage de la lumière
pose problème, -
2:21 - 2:24néanmoins, on peut extraire son pouls
à partir de cet extrait, -
2:24 - 2:26et le montrer clairement.
-
2:26 - 2:28Comment fait-on tout ça ?
-
2:28 - 2:33Fondamentalement, on analyse
les changements de lumière enregistrés -
2:33 - 2:35à chaque pixel de la vidéo dans le temps,
-
2:35 - 2:37et puis on amplifie ces changements.
-
2:37 - 2:39On les agrandit
pour pouvoir les observer. -
2:39 - 2:41La partie compliquée est que ces signaux,
-
2:41 - 2:44ces changements qu'on cherche
sont minuscules, -
2:44 - 2:47on doit donc faire très
attention quand on essaie -
2:47 - 2:51de les séparer du bruit
présent dans toutes les vidéos. -
2:51 - 2:54On utilise des techniques
de traitement d'images astucieuses -
2:54 - 2:58pour obtenir une mesure très précise
de la couleur de chaque pixel de la vidéo, -
2:58 - 3:00et de la manière dont la couleur
change avec le temps, -
3:00 - 3:03et puis on amplifie ces variations.
-
3:03 - 3:07On les agrandit pour créer
de telles vidéos accrues, ou amplifiées. -
3:07 - 3:09qui nous montrent clairement
ces changements. -
3:09 - 3:13En fait, on peut faire ça non seulement
pour les changements de couleur, -
3:13 - 3:16
mais aussi pour les micro-mouvements, -
3:16 - 3:19parce que la lumière
enregistrée dans nos caméras -
3:19 - 3:22varie non seulement
quand la couleur de l'objet change, -
3:22 - 3:24mais aussi quand l'objet bouge.
-
3:24 - 3:28Voici ma fille à deux mois.
-
3:28 - 3:31C'est une vidéo que j'ai enregistrée
il y a environ trois ans. -
3:31 - 3:34Et, comme tout parent, on veut s'assurer
-
3:34 - 3:37que nos enfants sont en bonne santé,
qu'ils respirent et qu'ils sont vivants. -
3:37 - 3:39Donc j'ai acheté un babyphone
-
3:39 - 3:41pour observer ma fille
dans son sommeil. -
3:41 - 3:45Voici le résultat obtenu habituellement
avec un babyphone standard. -
3:45 - 3:48On peut voir le bébé qui dort,
mais sans plus. -
3:48 - 3:50Il n'y a pas grand chose à voir.
-
3:50 - 3:53Ne serait-il pas mieux,
plus informatif, ou plus utile, -
3:53 - 3:56si, au lieu de ça, on pouvait
voir la scène comme ça. -
3:56 - 4:02J'ai analysé les mouvements
et je les ai amplifiés d'un facteur 30, -
4:02 - 4:06et j'ai pu clairement voir que ma fille
respirait toujours. -
4:06 - 4:08(Rires)
-
4:08 - 4:10Voilà les vidéos côte à côte.
-
4:10 - 4:13Dans la vidéo originelle,
-
4:13 - 4:15il n'y a pas grand chose à voir,
-
4:15 - 4:18mais si on amplifie les mouvements,
la respiration devient plus visible. -
4:18 - 4:20Il y a en fait beaucoup de phénomènes
-
4:20 - 4:24qu'on peut révéler et agrandir avec
notre nouveau microscope du mouvement. -
4:24 - 4:28On peut voir comment nos veines et artères
pulsent dans notre corps. -
4:28 - 4:31On peut voir que nos yeux
sont constamment en mouvement, -
4:31 - 4:33un peu tremblants.
-
4:33 - 4:35C'est mon œil sur cette vidéo.
-
4:35 - 4:38J’ai enregistré cette vidéo
juste après la naissance de ma fille. -
4:38 - 4:41Vous pouvez donc remarquer
que je manquais de sommeil. -
4:41 - 4:42(Rires)
-
4:42 - 4:44Même lorsque quelqu'un
est assis, immobile, -
4:44 - 4:46on peut extraire beaucoup d'informations
-
4:46 - 4:50sur son rythme de respiration,
ses petites expressions faciales. -
4:50 - 4:52Peut-être que ces mouvements
-
4:52 - 4:55peuvent nous révéler quelque chose
sur nos pensées, nos émotions. -
4:55 - 4:58On peut aussi amplifier
les petits mouvements mécaniques, -
4:58 - 5:00comme les vibrations d'un moteur.
-
5:00 - 5:04Ça pourrait aider les ingénieurs
à identifier des problèmes mécaniques, -
5:04 - 5:08ou observer comment nos constructions
réagissent aux forces et au vent. -
5:08 - 5:13Ce sont des choses que notre société
sait mesurer de plusieurs manières. -
5:13 - 5:15Mais mesurer ces mouvements,
-
5:15 - 5:17et les observer quand ils se produisent
-
5:17 - 5:20sont deux choses complètement différentes.
-
5:20 - 5:23Et depuis qu'on a découvert
cette nouvelle technologie, -
5:23 - 5:27on a mis notre code en ligne pour qu'il
puisse être utilisé et expérimenté. -
5:27 - 5:29Il est très simple à utiliser.
-
5:29 - 5:31Il peut être utilisé sur
vos propres vidéos. -
5:31 - 5:34Nos collaborateurs de Quanta Research
ont même créé un beau site -
5:34 - 5:37où vous pouvez télécharger des vidéos
et les modifier. -
5:37 - 5:40Donc même si on n'a pas d'expérience
en informatique ou en programmation, -
5:40 - 5:43on peut facilement expérimenter
avec ce nouveau microscope. -
5:43 - 5:46Et je voudrais vous montrer
quelques exemples -
5:46 - 5:48de ce qui a été fait avec ça.
-
5:48 - 5:54Ceci a été fait par un utilisateur
de YouTube qui s'appelle Tamez85. -
5:54 - 5:55Je ne le connais pas,
-
5:55 - 5:58mais il, ou elle, a utilisé notre code
-
5:58 - 6:01pour agrandir les petits mouvements
du ventre durant une grossesse. -
6:01 - 6:03C'est un peu effrayant.
-
6:03 - 6:05(Rires)
-
6:05 - 6:09Certains l'ont utilisé pour agrandir
les pulsations des veines dans les mains. -
6:09 - 6:13Et vous savez que ce n'est pas de la
vraie science sans des cobayes. -
6:13 - 6:17Apparemment ce cobaye
s'appelle Tiffany -
6:17 - 6:20et cet utilisateur de YouTube dit que
c'est le premier rongeur -
6:20 - 6:22dont les mouvements ont été
agrandis avec cette méthode. -
6:22 - 6:24On peut même en faire de l'art.
-
6:24 - 6:27Ce vidéo m'a été envoyé par
une étudiante en graphisme à Yale. -
6:27 - 6:30Elle voulait voir
s'il y avait des différences -
6:30 - 6:32dans les mouvements de ses copains.
-
6:32 - 6:35Elle leur a demandé de rester immobiles
et a agrandi leurs mouvements. -
6:35 - 6:39C'est comme voir
des photos immobiles prendre vie. -
6:39 - 6:41Ce qui est remarquable
dans tous ces exemples, -
6:41 - 6:43c'est qu’ils sont entièrement autonomes.
-
6:43 - 6:47Nous avons mis la technologie, un nouveau
regard sur le monde, à disposition. -
6:47 - 6:50et puis les gens ont trouvé
d'autres utilisations -
6:50 - 6:52intéressantes, nouvelles et créatives.
-
6:52 - 6:54Mais on ne s'est pas arrêté là.
-
6:54 - 6:57Cet instrument nous permet
non seulement de regarder le monde -
6:57 - 7:00d'une nouvelle façon,
mais il redéfinit ce qu'on peut faire, -
7:00 - 7:03il repousse les limites
du possible avec nos caméras. -
7:03 - 7:06Alors, en tant que scientifiques,
on s'est demandé -
7:06 - 7:09quels autres phénomènes physiques
produisent des petits mouvements -
7:09 - 7:12que nos caméras pourraient mesurer ?
-
7:12 - 7:16Et l'un de ces phénomènes sur lequel
on s'est concentrés est le son. -
7:16 - 7:18Le son, comme nous le savons tous,
-
7:18 - 7:21est une variation de la pression de l'air.
-
7:21 - 7:24Ces ondes de pression frappent les objets
et créent de petites vibrations. -
7:24 - 7:26C'est ainsi qu'on entend
et enregistre le son. -
7:26 - 7:30Il s’avère que le son produit
des mouvements visuels. -
7:30 - 7:33Ces mouvements ne sont pas
visibles à l'œil nu, -
7:33 - 7:36mais pour une caméra munie
du traitement d'images adéquat. -
7:36 - 7:37Voici deux exemples.
-
7:37 - 7:41Je vous présente
mes grandes capacités en chant. -
7:41 - 7:43(Vocalisation)
-
7:43 - 7:44(Rires)
-
7:44 - 7:47En même temps, j'ai pris un vidéo
à haute vitesse de ma gorge. -
7:47 - 7:49Si vous observez cette vidéo,
-
7:49 - 7:51il n'y a pas grand chose à voir,
-
7:51 - 7:55mais en amplifiant les mouvements
d'un facteur 100, -
7:55 - 7:59on voit les ondulations dans la gorge
qui contribuent à la production du son. -
7:59 - 8:01Ce signal est là, dans cette vidéo.
-
8:01 - 8:04On sait aussi que les chanteurs
peuvent briser un verre -
8:04 - 8:05s'ils chantent la note juste.
-
8:05 - 8:07Ici, on va donc jouer une note
-
8:07 - 8:10dans la fréquence de résonance
de ce verre. -
8:10 - 8:12avec un haut-parleur à côté.
-
8:12 - 8:16Quand on joue cette note et
qu'on amplifie par un facteur 250, -
8:16 - 8:19on peut voir nettement
comment le verre vibre -
8:19 - 8:22et résonne en réaction au son.
-
8:22 - 8:25Ce n'est pas une chose
qu'on voit tous les jours. -
8:25 - 8:28Mais ça nous a fait réfléchir,
et ça nous a donné une idée folle. -
8:28 - 8:34Est-ce qu'on peut inverser le processus
et récupérer du son à partir des vidéos, -
8:34 - 8:38en analysant les micro-vibrations créées
par les ondes sonores sur les objets, -
8:38 - 8:42et en les convertissant en son ?
-
8:42 - 8:47On pourrait transformer
des objets usuels en micros. -
8:47 - 8:49C'est exactement ce qu'on a fait.
-
8:49 - 8:52Là on voit un sachet de chips vide
sur une table, -
8:52 - 8:55et on va le transformer en micro,
-
8:55 - 8:56en l'enregistrant avec une caméra
-
8:56 - 9:00et en analysant les petits mouvements
que les ondes sonores y créent. -
9:00 - 9:02Voici le son
qu'on a joué dans la pièce. -
9:02 - 9:10(Musique: « Marie avait un petit agneau »)
-
9:10 - 9:13Et voilà une vidéo à haute vitesse
du paquet de chips. -
9:13 - 9:14On rejoue notre morceau.
-
9:14 - 9:19Il n'y a aucune chance de remarquer
quoi que ce soit dans cette vidéo. -
9:19 - 9:22Voilà le son qu'on a pu récupérer
-
9:22 - 9:24en analysant les mouvements
dans la vidéo. -
9:24 - 9:27(Musique: « Marie avait un petit agneau »)
-
9:41 - 9:43Moi, j'appelle ça - Merci.
-
9:43 - 9:47(Applaudissements)
-
9:50 - 9:52J'appelle ça le micro visuel.
-
9:52 - 9:56On extrait des signaux
acoustiques à partir de signaux visuels. -
9:56 - 9:59Et pour vous donner une idée
de l'échelle de ces mouvements, -
9:59 - 10:04un son très bruyant fait bouger ce sachet
de moins d'un micromètre. -
10:04 - 10:07C'est-à-dire
un millième d'un millimètre. -
10:07 - 10:10Voilà la taille microscopique
des mouvements extraits -
10:10 - 10:14par la simple observation
de la lumière sur les objets, -
10:14 - 10:16et est enregistrée par nos caméras.
-
10:16 - 10:19On peut reconstruire le son
à partir d'autres objets : les plantes. -
10:19 - 10:24(Musique: «Marie avait un petit agneau»)
-
10:27 - 10:29On peut même reconstruire
des paroles. -
10:29 - 10:32Voilà une personne qui parle
dans une pièce. -
10:32 - 10:36Voix : Marie avait un petit agneau,
blanc comme neige, il était beau, -
10:36 - 10:40et partout où Marie allait,
l'agneau bien sûr suivait. -
10:40 - 10:43MR : Et voilà ces mêmes paroles,
-
10:43 - 10:46reconstruites à partir
de ce même paquet de chips. -
10:46 - 10:51Voix : Marie avait un petit agneau,
blanc comme neige, il était beau, -
10:51 - 10:56et partout où Marie allait,
l'agneau bien sûr suivait. -
10:56 - 10:58MR : On a utilisé
« Marie avait un petit agneau » -
10:58 - 11:00car ce serait les premiers mots
-
11:00 - 11:05que Thomas Edison aurait prononcés
dans son phonographe en 1877. -
11:05 - 11:08C'était l'un des premiers
enregistreurs de l'histoire. -
11:08 - 11:11Fondamentalement il projetait
les sons sur un diaphragme -
11:11 - 11:15qui faisait vibrer une aiguille
qui gravait le son -
11:15 - 11:17sur une feuille d'aluminium enroulée
autour d'un cylindre. -
11:17 - 11:23Voilà une démonstration du phonographe.
-
11:23 - 11:26(Vidéo) Voix :
Test, test, un. deux, trois. -
11:26 - 11:30Marie avait un petit agneau,
blanc comme neige, il était beau, -
11:30 - 11:34et partout où Marie allait,
l'agneau bien sûr suivait. -
11:34 - 11:36Test, test, un, deux, trois.
-
11:36 - 11:40Marie avait un petit agneau,
blanc comme neige, il était beau, -
11:40 - 11:46et partout où Marie allait,
l'agneau bien sûr suivait. -
11:46 - 11:50MR : Et maintenant, 137 ans après,
-
11:50 - 11:54on peut reconstruire du son
de qualité très similaire -
11:54 - 11:58en regardant avec des caméras
des objets qui vibrent avec le son. -
11:58 - 12:00On peut même faire ça
quand la caméra -
12:00 - 12:04est à 4 mètres de distance de l'objet,
derrière du verre insonorisé. -
12:04 - 12:07Voilà le son qu'on peut
reconstruire dans ce cas-là. -
12:07 - 12:13Voix : Marie avait un petit agneau,
blanc comme neige, il était beau, -
12:13 - 12:17et partout où Marie allait,
l'agneau bien sûr suivait. -
12:17 - 12:21MR : Bien sûr, surveillance est la
première utilisation qui vient à l'esprit. -
12:21 - 12:24(Rires)
-
12:24 - 12:28Mais cela pourrait être utile
pour d'autres choses. -
12:28 - 12:31Peut-être que dans le futur
on pourra l'utiliser, par exemple, -
12:31 - 12:33pour reconstruire le son dans l'espace,
-
12:33 - 12:37parce que le son ne voyage pas
dans l'espace, mais la lumière peut. -
12:37 - 12:39On ne fait que commencer à explorer
-
12:39 - 12:42d'autres applications possibles
de cette nouvelle technologie. -
12:42 - 12:45Ça nous permet de voir
des processus que nous savons exister, -
12:45 - 12:49mais qu'on n'a jamais pu
voir à l’œil nu jusqu'à maintenant. -
12:49 - 12:50Voilà notre équipe.
-
12:50 - 12:53Tout cela est
le résultat d'une collaboration -
12:53 - 12:55avec ce magnifique
groupe de personnes-là. -
12:55 - 12:58Je vous encourage
à visiter notre site Web, -
12:58 - 12:59à tester notre technologie,
-
12:59 - 13:02à nous rejoindre pour explorer
ce monde des micro-mouvements. -
13:02 - 13:04Merci.
-
13:04 - 13:05(Applaudissements)
- Title:
- Distinguer des mouvements invisibles, entendre des sons silencieux. Est-ce cool ou monstrueux ? Cela dépend de vous.
- Speaker:
- Michael Rubinstein
- Description:
-
Découvrez le « microscope du mouvement », un instrument de traitement de vidéos qui amplifie les petits changements de mouvement et couleur impossibles à voir à l'œil nu. Le chercheur vidéo Michael Rubinstein nous fait voir des clips incroyables, en nous montrant comment cette technologie peut reconstruire le pouls ou le rythme cardiaque d'un individu simplement à partir d'un extrait vidéo. Regardez comment il reconstruit une conversation en amplifiant les mouvements créés par des ondes sonores qui rebondissent sur un sachet de chips. Ces applications extraordinaires et sinistres de cette technologie, on doit les voir pour y croire.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 13:18
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