Les scientifiques ont créé Lamphone: à l'aide d'une photodiode et d'un télescope, les chercheurs ont transformé les ampoules électriques en «insectes» pour l'écoute électronique

Si vous êtes impressionné par l’originalité des développements de Lev Theremin dans le domaine de l’enregistrement caché d’informations audio, c’est-à-dire des écoutes, comme Bourane et Zlatoust, vous serez probablement impressionné par l’expérience des chercheurs israéliens décrite ci-dessous. Ben Nassi, Yaron Pirutin, Yuval Elovici, Boris Zadov de l'Université Ben Gourion du Néguev et Adi Shamir Shamir de l'Institut Weizmann des Sciences a développé un appareil capable d'écouter à distance la parole et d'autres sons provenant des vibrations d'une ampoule suspendue au plafond. L'appareil décrypte les données en temps réel et vous permet de recevoir des informations presque instantanément.

Un peu sur l'histoire de l'écoute électronique photoacoustique

Ces méthodes d'écoute sont ancrées dans les profondeurs de siècles de recherche par l'ingénieur du bureau d'études fermé Tupolev et pionnier de la musique électronique, Lev Termen. Qui, au milieu des années quarante du siècle dernier, a développé le système Bourane, à l'aide de rayons infrarouges réfléchis, il a pu être mis sur écoute par la vibration des vitres. Le même principe a ensuite servi de base aux microphones laser. Cependant, la méthode n'était pas parfaite. La présence de barrières insonorisantes devant la source sonore a empêché un tremblement du verre suffisant pour effectuer toute collecte d'informations utiles.





microphone laser de la fin des années 80



L'avènement des caméras vidéo à haute résolution et fréquence d'images a ouvert de nouvelles possibilités d'écoute électronique. Les ondes sonores, entrant en collision avec la surface des objets, provoquent des vibrations imperceptibles à l'œil.







Une caméra avec une haute résolution et une fréquence de rafraîchissement d'image de 60 ips peut être utilisée pour les reconnaître. Il y a trois ans, une équipe de chercheurs du Massachusetts Institute of Technology a pu convertir une vidéo capturée à 2200 ips en son d'une mélodie jouée à l'intérieur au moment du tournage. Plus tard, il a été constaté que la méthode pouvait être appliquée avec moins d'efficacité, même avec un taux de rafraîchissement de 60 ips.







Cette méthode avait également des limites. Tout d'abord, le coût des caméras avec des taux de rafraîchissement élevés et ultra-élevés. Deuxièmement, il y a des problèmes avec la vitesse de traitement d'une image prise à une telle fréquence d'images; les fichiers vidéo volumineux nécessitent un traitement long, dont la durée dépend directement des capacités matérielles. Cela limite l'utilisation de la méthode en temps réel.

Les caméras avec la résolution existante ne permettent pratiquement pas de filmer à une distance considérable, la limitant à 5-6 mètres au sujet.

L'essence de la nouvelle méthode

Les scientifiques israéliens ont décidé d'améliorer la méthode des Américains, ont concentré l'enquête sur un objet spécifique avec un télescope et ont remplacé une caméra coûteuse par une photodiode bon marché. Le tremblement de l'air pendant une conversation provoque des microvibrations de l'ampoule, qui à leur tour provoquent des changements d'éclairage qui ne sont pas perceptibles, mais significatifs pour les équipements sensibles. La lumière est capturée par un télescope et convertie par une photodiode en un signal électrique. À l'aide d'un logiciel de conversion analogique-numérique, le signal est enregistré sous la forme d'un spectrogramme, qui est traité par un algorithme écrit par des chercheurs puis converti en son.



Les chercheurs ont testé l'efficacité de la méthode par expérience en laboratoire, dans laquelle ils ont attaché un gyroscope à l'ampoule et reproduit des sons avec une fréquence de 100 à 400 Hz à un centimètre de l'objet. Les oscillations de l'ampoule étaient petites et variaient de 0,005 à 0,06 degrés (l'écart était en moyenne de 300 à 950 microns), mais l'essentiel était qu'elles différaient considérablement en fonction de la fréquence et du niveau de pression acoustique, et, par conséquent, il y avait une dépendance des oscillations à partir des caractéristiques de propagation des ondes sonores.







Les vibrations dans les plans vertical et horizontal étaient très faibles (300-950 microns), mais changées en fonction de la fréquence et du volume du son fourni, ce qui signifie que l'ampoule, bien qu'à peine perceptible, vibre toujours des ondes sonores se propageant à proximité, et son les fluctuations dépendent de leurs caractéristiques.

Mesures et expérience

Les mesures des données de la photodiode ont montré des changements approximatifs de courant pendant les oscillations de l'ampoule à différentes distances entre celle-ci et le télescope. Il a été constaté que lors de l'utilisation d'une conversion 24 bits, les oscillations d'une ampoule de 300 microns dans le plan provoquent un changement de tension de 54 microvolts, ce qui est tout à fait suffisant pour transmettre le spectre de test (100-400 Hz) à une distance considérable (plusieurs dizaines de mètres) en utilisant l'optique du télescope utilisé. De plus, l'absence de son se reflète dans le spectrogramme du signal optique de la lampe sous la forme d'un pic de 100 Hertz (qui est causé par sa fréquence de scintillement). Cette fonctionnalité a également été introduite dans l'algorithme.







L'algorithme lui-même agit de manière séquentielle. Au premier stade, il fonctionne comme un filtre de fréquences non pertinentes sur le plan informationnel, telles que la fréquence de scintillement, puis extrait le spectre correspondant à la parole. Après cela, il supprime les signes de fréquence des bruits parasites, similaires aux débruiteurs standard des enregistreurs vocaux et des enregistreurs de studio. Le spectrogramme ainsi traité est converti en son par un programme tiers.







Créé par les scientifiques de Lamphone dans la version actuelle, il permet la restauration en temps réel de la parole et de la musique à partir d'une salle située à 25 mètres du site d'observation. Ceci est objectivement prouvé par l'expérience suivante, une installation équipée d'un télescope amateur avec une lentille de 20 cm a été installée sur un pont, à 25 mètres de la fenêtre dans la pièce où se trouvait la lampe. Non loin de la lampe, les Beatles "Let It Be" et Coldplay "Clocks" ont été joués, ainsi qu'un enregistrement du discours de D. Trump avec la phrase "We will make America great again".







En conséquence, les enregistrements sonores reconstruits à partir des spectrogrammes se sont révélés assez distincts, les mélodies ont été facilement devinées par le service Shazam et les mots ont été reconnus par l'API Google ouverte pour la reconnaissance de texte.

Résidus secs

L'appareil fonctionne. Rien de tel n'a été signalé auparavant. Cela simplifiera en quelque sorte le travail des services spéciaux, et tous ceux qui ont quelque chose à craindre devraient prendre de nouvelles précautions. Il n'est pas encore clair si le système peut fonctionner avec autre chose qu'une source de lumière en mouvement. Les chercheurs israéliens prévoient de poursuivre leurs recherches.