音乐可以把WiFi密码发送到您的手机

A sound designer works at a recording studio in Vienna, Austria, April 6, 2018. REUTERS/Heinz-Peter Bader
Researchers have developed a technique for embedding data in music and transmitting it to a smartphone.Image: REUTERS/Heinz-Peter Bader
本内容由人工智能自动翻译。

由于这些数据无法被人耳察觉,因此不会影响听觉体验。这一技术在酒店、博物馆和百货商店中可能具有有趣的应用。例如,背景音乐可以包含当地Wi-Fi网络的接入数据,手机内置的麦克风即可接收这些数据。

“我们所做的是将数据嵌入音乐本身——从扬声器向麦克风传输数据。”

“这在酒店客房里会很方便,”苏黎世联邦理工学院计算机工程与网络实验室的博士生西蒙·坦纳(Simon Tanner)说,“因为客人无需在设备上输入密码,即可接入酒店的Wi-Fi。”

音乐数据存储

为了存储数据,坦纳、博士生曼努埃尔·艾希尔贝格(Manuel Eichelberger)和硕士生加布里埃尔·沃罗尔(Gabriel Voirol)对音乐仅作了极小的改动。研究人员表示,与近年来其他科学家的尝试相比,他们的新方法在不影响音乐听感的前提下,能够实现更高的数据传输速率。

“我们的目标是确保对听觉享受没有任何影响,”艾希尔贝格说。

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多达400比特,而普通听众无法察觉原始音乐与修改版本之间的差异(另见音频样本)。鉴于在实际条件下,为保证传输质量需要一定的冗余,传输速率更可能约为每秒200比特——即每秒约25个字母。

请收听以下音频样本:

存储数据对音乐本身的影响极其微小,人们几乎无法听出差异。例如,以下是ETH大乐队(ETH Big Band)演奏的一段音频样本(© Henning Eckels(作曲/编曲)):

音频播放器https://www.futurity.org/wp/wp-content/uploads/2019/07/hoerbeispiel-enc-300bps.mp300:0000:0000:00使用上/下方向键可调high节音量。

该音乐流中嵌入的数据速率为每秒300比特。具体而言,本新闻文章的短链接 本新闻文章 每0.7秒重复一次。用于接收数据的算法尚未以智能手机应用程序的形式公开发布。

作为对比,以下是未作任何改动的原始版本:

音频播放器https://www.futurity.org/wp/wp-content/uploads/2019/07/hoerbeispiel-original.mp300:0000:0000:00使用上/下方向键可调节音量。

“从理论上讲,数据传输速度完全可以更快。但传输速率越高,数据就越早变成可感知的干扰声音,或者数据质量会受到影响,”坦纳补充道。

研究人员将在第44届IEEE声学、语音与信号处理国际会议上展示他们的研究成果。

隐藏音符

研究人员利用一段音乐中的主导音符,并在每个主导音符上叠加两个略低和两个略高、且音量比主导音符更小的音符。他们还利用最强音符的泛音(高出一个或多个八度),同样插入略低和略高的音符。正是这些额外的音符承载了数据。智能手机可以通过内置麦克风接收并分析这些数据,而人耳则无法感知这些额外音符。

“当我们听到一个响亮的音符时,不会注意到频率略高或略低、音量较小的音符,”艾希尔贝格说,“这意味着我们可以利用音乐中响亮的主导音符来隐藏声学数据传输。”由此可见,最适合这种数据传输的音乐包含大量主导音符,例如流行歌曲。安静的音乐则不太适用。

为了告知智能手机中的解码算法应在何处查找数据,科学家们使用了人耳几乎无法察觉的极高音符:他们将9.8–10 kHz频率范围内的音乐替换为一段声学数据流,该数据流标明了在音乐频谱其余部分中何时何处查找正在传输的数据。

该技术背后的传输原理与众所周知的RDS系统有根本区别,后者用于汽车收音机中,以传输电台名称及正在播放的音乐详情。

“RDS使用调频无线电波传输数据。换言之,数据是从调频发射机发送到收音机设备的,”坦纳解释道,“而我们所做的是将数据嵌入音乐本身——从扬声器向麦克风传输数据。”

授权与转载
世界经济论坛发布的文章,可依据《知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎4.0国际公共许可协议》以及我方《使用条款》进行转载。 本文所表达的观点仅代表作者个人立场,并不代表世界经济论坛的观点。