科学家创造了Lamphone：使用光电二极管和望远镜，研究人员将灯泡变成“窃听器”以窃听

如果您对Lev Termen秘密记录声音信息领域的发展的新颖性印象深刻，换句话说，例如“ Buran”和“ Chrysostom”之类的窃听，您一定会对下面描述的以色列研究人员的经历印象深刻。Ben Nassi，Yaron Pirutin，Yuval Elovici，Negev Ben-Gurion大学的Boris Zadov和Adi Shamir威兹曼科学研究所的Shamir（沙米尔）开发了一种装置，该装置可以远程听吊在天花板上的灯泡振动产生的语音和其他声音。该设备实时解密数据，使您几乎可以立即接收信息。

关于光声窃听的历史

这些窃听方法植根于图波列夫（Tupolev）封闭设计局的工程师和电子音乐先驱列夫·特尔门（Lev Termen）百年的研究深度。上世纪40年代中期开发了Buran系统，它能够使用反射的红外线收听窗玻璃的振动。后来，相同的原理构成了激光麦克风的基础。但是，该方法并不完美。声源前面有吸声屏障，可防止玻璃晃动，以进行任何有用的信息拾取。





激光麦克风80年代末



具有高分辨率和帧频的摄像机的出现为窃听开辟了新的可能性。声波与物体表面碰撞会引起眼睛察觉不到的波动。







为了识别它们，可以使用帧刷新率为60 fps或更高的高分辨率相机。三年前，来自麻省理工学院的一组研究人员能够将以2200 fps的频率拍摄的视频转换为拍摄时在室内播放的旋律声音。后来发现，即使刷新率为60 fps，也可以以较低的效率应用该方法。







这种方法也有局限性。首先是具有高和超高刷新率的相机的成本。其次，以这种帧速率拍摄的图像的处理速度存在问题，大的视频文件需要长时间的处理，其持续时间直接取决于硬件容量。这限制了实时方法的使用。

具有现有分辨率的相机实际上不允许在相当远的距离上进行拍摄，因此只能将其限制在5-6米范围内。

新方法的实质

以色列科学家决定改进美国人的方法，使用望远镜将射击聚焦在特定物体上，并用便宜的光电二极管代替了昂贵的照相机。谈话中的空气颤抖会引起灯泡的微振动，进而引起照明变化，这种变化并不明显，但对敏感设备却很重要。光被望远镜捕获，并被光电二极管转换成电信号。使用软件模数转换器，信号以频谱图的形式记录下来，然后由研究人员编写的算法进行处理，然后转换为声音。



研究人员通过实验室实验测试了该方法的效率，在该实验中，他们将陀螺仪安装在灯泡上，并在距对象一厘米的范围内重现了100至400 Hz的声音。灯泡的振动很小，范围为0.005至0.06度（偏差平均为300至950微米），但主要的问题是，它们的变化取决于频率和声压级，因此存在振动的相关性传播声波的特性。







垂直和水平平面上的振荡很小（300-950微米），但它们取决于所传递声音的频率和音量而变化，这意味着尽管几乎不明显，但灯泡仍会因附近传播的声波而振动，并且波动取决于其特征。

测量与实验

对光电二极管数据的测量表明，当灯泡在与望远镜之间的不同距离处振动时，电流会发生近似变化。我们发现，当使用24位转换时，平面中300微米灯泡的振荡会引起54微伏的电压变化，这足以使用旧望远镜的光学器件在相当长的距离（几十米）内传输测试光谱（100-400 Hz）。同样，不存在声音也会以100赫兹的峰值（由其闪烁频率引起）反映在来自灯的光信号的频谱图中。此功能也已引入算法中。







该算法本身按顺序执行。在第一阶段，它用作信息无关频率（例如闪烁频率）的滤波器，然后提取与语音相对应的频谱。之后，它消除了外来噪声的频率符号，例如录音机和录音室录音机中的标准去噪器。以这种方式处理的频谱图由第三方程序转换为声音。







由科学家创建的Lamphone当前版本可以在距观察点25米的房间内实时重建语音和音乐。通过以下实验客观地证明了这一点：在桥上安装了一个装备有20厘米透镜的业余望远镜的装置，该装置距离窗户到灯所在的房间25米。在灯不远处，播放了甲壳虫乐队的“ Let It Be”和酷玩乐队的“ Clocks”，以及D. Trump演讲的录音，上面写着“我们将使美国再次变得伟大”。







结果，从声谱图重建的录音非常有区别，Shazam服务很容易猜出旋律，而开放的Google API识别单词以进行文本识别。

干渣

设备正在运行。以前没有类似报道。这将在某种程度上简化特殊服务的工作，每个有恐惧的人都应采取新的预防措施。目前尚不清楚该系统是否可以与移动光源一起使用。以色列研究人员计划继续他们的研究。