在音乐中存储数据

 tianxiadiyi   2019-07-10 20:10   4 人阅读  0 条评论

两名ETH博士生Manuel Eichelberger和Simon Tanner将数据存储在音乐中。这意味着,例如,背景音乐可以包含本地Wi-Fi网络的访问数据,并且移动电话的内置麦克风可以接收该数据。“这在酒店房间会很方便,”Tanner说,“因为客人无需在他们的设备上输入密码即可访问酒店的Wi-Fi。”

为了存储数据,两位博士生和他们的同事,硕士生Gabriel Voirol对音乐进行了微小的改动。与其他科学家近年来的尝试相反,研究人员表示,他们的新方法允许更高的数据传输速率,对音乐没有听觉效果。“我们的目标是确保对听觉愉悦没有影响,”Eichelberger说。

研究人员进行的测试表明,在理想条件下,他们的技术可以每秒传输高达400比特,而普通听众没有注意到源音乐和修改版本之间的差异(另请参见音频样本)。鉴于在实际条件下需要一定程度的冗余来保证传输质量,传输速率更可能是每秒约200位 - 或大约25个字母。“从理论上讲,可以更快地传输数据。但是传输速率越高,数据就越能像干扰声音那样被感知,或者数据质量受到影响,”Tanner补充道。

主导音符隐藏信息

来自苏黎世联邦理工学院计算机工程与网络实验室的研究人员使用一段音乐中的主导音符,将每个音乐覆盖两个边缘较深,两个边缘较高的音符,比主导音符更安静。他们还利用最强音符的谐波(一个或多个八度音高),在这里插入稍微更深和更高的音符。所有这些附加说明都包含数据。虽然智能手机可以通过其内置麦克风接收和分析这些数据,但人耳却无法感知这些额外的音符。

“当我们听到响亮的音符时,我们并没有注意到频率稍高或稍低的安静音符,”Eichelberger说。“这意味着我们可以在一段音乐中使用主导的响亮音符来隐藏声音数据传输。” 因此,这种数据传输的最佳音乐有很多主流音符 - 例如流行歌曲。安静的音乐不太适合。

为了告诉智能手机中需要查找数据的解码器算法,科学家们使用非常高的音符,人耳几乎无法注册:它们用9.8-10 kHz的频率范围内的音乐替换带有声音的数据流。有关音乐其余频谱的时间和地点的信息,以查找正在传输的数据。

从扬声器到麦克风

这种技术背后的传输原理与汽车无线电中用于传输广播电台名称和正在播放的音乐细节的众所周知的RDS系统根本不同。“使用RDS,数据通过FM无线电波传输。换句话说,数据从FM发射器发送到无线电设备,”Tanner解释说。“我们正在做的是将数据嵌入音乐本身 - 将数据从扬声器传输到麦克风。”


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