Un voyage personnel dans la bioacoustique des chauves-souris. – Blog des méthodes

Message fourni par Ravi Umadi.

Par une soirée chaude et humide – près de 40 °C – à Mohali, en Inde, je me tenais dehors, tenant un détecteur de chauves-souris, à l’écoute de quelque chose que je n’avais jamais entendu auparavant. Même si je n’avais jamais entendu d’appels d’écholocation de chauves-souris, les chauves-souris elles-mêmes ne m’étaient pas inconnues. L’un de mes premiers souvenirs d’école primaire est celui d’un coin sombre de l’école de mon village qui abritait une colonie de Mélanopogon taphozous– un binôme que je n’apprendrai que plusieurs années plus tard, en 2017, lorsque j’ai officiellement commencé à travailler sur les chauves-souris.

Entendre l’invisible

Voir des chauves-souris pour la première fois lorsqu’il était enfant et entendre leurs appels d’écholocation pour la première fois en tant qu’adulte étaient des expériences séparées par des années mais liées par le même sentiment de curiosité. Peu après le coucher du soleil, alors que je jouais encore avec un détecteur Pettersson D1000X emprunté au laboratoire dans lequel je travaillais à l’époque, j’ai entendu une légère série de clics. Au début, il n’enregistrait pas ce que j’entendais. Puis cela s’est reproduit : une série de clics clairs via le canal hétérodyne. J’ai levé les yeux instinctivement. J’avais la tête légère d’excitation. J’ai à peine dormi cette nuit-là, revivant l’expérience encore et encore dans mon esprit.

Comment ça marche ?

Presque immédiatement, une autre question suivit : Concrètement, comment cette chose fonctionne-t-elle ? Enfant, j’avais l’habitude d’ouvrir chaque jouet mécanique avant de jouer avec, poussé par le besoin de comprendre ce qu’il y avait à l’intérieur. Le superviseur qui m’a prêté le détecteur de chauves-souris m’avait prévenu qu’il s’agissait d’un équipement coûteux et qu’il nécessitait une manipulation soigneuse, le démontage n’était donc clairement pas une option. Cette nuit-là a été remplie d’excitation, de curiosité et d’un léger inconfort de ne pas savoir comment l’appareil transformait les appels ultrasoniques en quelque chose d’audible. Ce moment s’est avéré être un tournant. Peu de temps après, j’ai commencé à griffonner des équations pour essayer de comprendre comment les chauves-souris décident quand appeler et à quelle fréquence. Ces premières réflexions se sont finalement transformées en ce que j’ai ensuite formalisé sous le nom de cadre de réactivitéqui est depuis devenu la base d’une série d’articles que j’ai commencé à écrire l’année dernière.

De la curiosité à un appareil

L’électronique de loisir a toujours été une de mes curiosités. À un moment donné, j’ai commencé à me demander si je pouvais réellement construire moi-même un détecteur de chauves-souris. J’ai commencé modestement, en expérimentant un kit éducatif analogique de détection de chauves-souris, fabriqué localement. Cela a fonctionné. Le kit était accompagné d’instructions détaillées et son assemblage était simple, mais le sentiment d’accomplissement était réel. Cela m’a donné confiance.

Encouragé, je suis passé aux microcontrôleurs Arduino, dans l’espoir de comprendre comment fonctionnait le traitement audio sur ces petites cartes de développement. Pendant près de six mois, j’ai fait peu de progrès. C’était à l’époque où je travaillais également dans un hôpital universitaire, où je construisais des prototypes expérimentaux pour un chirurgien orthopédiste. Ces projets impliquaient la lecture de musique, le suivi de la posture et des capteurs inertiels utilisant des microcontrôleurs Arduino et ESP. Quelque part en chemin, l’audio enfin cliqué. J’ai commencé à approfondir le protocole I²S et, pendant les week-ends et les vacances, j’ai expérimenté l’enregistrement audio à l’aide de microphones MEMS analogiques. J’ai écrit des programmes C++ simples dans l’IDE Arduino, construit des enregistreurs de base et même réussi à implémenter un lecteur de musique rudimentaire.

À l’été 2023, j’ai passé un mois dans le laboratoire d’un collaborateur au Danemark. Je me souviens d’avoir emballé mon circuit ESP32, toujours sur une planche à pain, dans mes bagages. Dans mes moments libres, j’ai continué à expérimenter, découvrant progressivement le traitement audio en temps réel sur l’ESP32. Dès l’instant où cela a fonctionné, j’étais ravi. Du coup, des tâches qui nécessitaient auparavant des scripts MATLAB ou Python interfacés avec une carte son ont pu être exécutées sur un microcontrôleur à 5 €.

Il y avait cependant un obstacle de taille. Aucune bibliothèque accessible au public ne prend en charge l’enregistrement à 192 kHz. Les bibliothèques audio I²S existantes ont été conçues pour les applications audio grand public et ne répondaient pas à ce qu’exigeait la bioacoustique des chauves-souris. Il n’y avait pas d’autre alternative que d’aller plus loin. Je me suis immergé dans la documentation ESP32 et l’architecture I²S de bas niveau, en apprenant par essais et erreurs prolongés. Puis, un soir de printemps, ça a finalement fonctionné. Le spectrogramme d’un simple enregistrement – touches tremblantes – s’étendait proprement jusqu’à 96 kHz. Ce moment a confirmé que l’enregistrement ultrasonique à haute fréquence était possible sur du matériel peu coûteux ; Je suis devenu convaincu qu’un détecteur et un enregistreur de chauves-souris portables et peu coûteux, entièrement construits à partir de composants disponibles dans le commerce, étaient réalisables.

Après avoir déposé ma thèse de doctorat en juin 2025, j’ai passé tout l’été à construire Esperdyneavec son homologue plus spécialisé, Batsy4-Proconçu pour les expériences comportementales sur le terrain avec un réseau de microphones. Les deux appareils disposent d’une hétérodynation en direct, Esperdyne offrant des fréquences de réglage indépendantes et sélectionnables par l’utilisateur pour chaque canal. L’interface utilisateur a été délibérément conçue pour être simple mais informative. Des années de travail sur le terrain m’ont appris ce qui compte vraiment : un appareil qui fonctionne immédiatement, avec une configuration minimale et sans configuration inutile. Anticipant les rencontres avec des chauves-souris à fréquence constante, je savais que le système nécessitait également un réglage flexible des fréquences sur toutes les bandes. Et lorsque la session sur le terrain est terminée, il faut un logiciel simple pour entendre les cris des chauves-souris et trier les données ; donc Esperdyne vient avec Examinateur de chauves-souris.

Lorsque tout a finalement été assemblé, testé et prêt, j’ai emmené Esperdyne pour son premier essai sur le terrain le long de la rivière Isar, où je fais souvent de longues promenades de réflexion. C’était une chaude soirée d’août 2025. Peu après le coucher du soleil, j’ai entendu le train familier de clics. La joie aussi était familière. L’excitation était exactement la même que celle de cette première nuit à Mohali. Comme toujours, la satisfaction de voir une idée prendre vie valait toutes les frustrations rencontrées en cours de route.

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Article édité par Standiwe Nomthandazo Kanyile.