科学者はLamphoneを作成しました：フォトダイオードと望遠鏡を使用して、研究者は電球を盗聴用の「バグ」に変えました

オーディオ情報の隠し録音の分野、つまり盗聴や盗聴などの盗聴の分野におけるレフテルミンの独自性に感銘を受けた場合、おそらく以下で説明するイスラエルの研究者の経験に感銘を受けることでしょう。ベンゲリオンネゲブ大学のベンナッシ、アーロンピルティン、ユヴァルエロビチ、ボリスザドフ、アディシャミルワイツマン科学研究所のシャミルは、天井からぶら下がっている電球を振動させることにより、スピーチやその他の音をリモートで聞くことができるデバイスを開発しました。デバイスはリアルタイムでデータを復号化し、ほぼ瞬時に情報を受信できます。

光音響盗聴の歴史について少し

このタイプの盗聴の方法は、閉鎖されたツポレフ設計局のエンジニアと電子音楽のパイオニアであるレフ・テルミンによる何世紀にもわたる研究に根ざしています。前世紀の40年代半ばにブランシステムが開発され、窓ガラスの振動を反射赤外線で聞くことができました。同じ原理が後にレーザーマイクロホンの基礎を形成しました。しかし、その方法は完璧ではありませんでした。音源の前に吸音障壁が存在するため、有用な情報収集を実行するために十分なガラスの揺れが妨げられました。





80年代後半のレーザーマイク



フレームリフレッシュレートを備えた高解像度カメラの登場により、盗聴の新たな可能性が開かれました。物体の表面に衝突する音波は、目では感知できない振動を引き起こします。







高解像度でフレームリフレッシュレートが60 fpsのカメラを使用して、カメラを認識できます。 3年前、Massachusetts Technologicalの研究者グループは、2200 fpsの周波数で撮影されたビデオを、撮影時に室内で再生されていたメロディーの音に変換することができました。後で、60 fpsのリフレッシュレートでもこの方法を適用すると、効率が低下することがわかりました。







この方法にも制限がありました。1つ目は、リフレッシュレートが高いカメラと超高いカメラのコストです。第2に、このようなフレームレートで撮影した画像の処理速度には問題があり、膨大なビデオファイルには長時間の処理が必要であり、その時間はハードウェアの容量に直接依存します。これにより、リアルタイムメソッドの使用が制限されます。

既存の解像度のカメラでは、実際にはかなりの距離での撮影ができず、被写体までの距離が5〜6メートルに制限されます。

新しい方法の本質

イスラエルの科学者はアメリカ人の方法を改善することを決定し、望遠鏡を使用して特定の物体に射撃を集中させ、高価なカメラを安価なフォトダイオードに置き換えました。会話中の空気の揺れは、電球の微振動を引き起こします。これは、目立ちませんが、敏感な機器にとって重要な照明の変化を引き起こします。光は望遠鏡によって捕らえられ、フォトダイオードによって電気信号に変換されます。ソフトウェアのアナログ/デジタルコンバーターを使用して、信号はスペクトログラムの形式で記録され、研究者が作成したアルゴリズムによって処理された後、音に変換されます。



研究者は、実験室の経験によって方法の効率をテストしました。彼らは、ジャイロスコープを電球に取り付けて、オブジェクトから1センチメートルの範囲で100〜400 Hzの周波数の音を再現しました。電球の変動は小さく、0.005から0.06度（平均偏差は300から950ミクロン）の範囲でしたが、主なものは、周波数と音圧レベルによって大幅に異なるため、変動の依存性があったことです。伝播する音波の特性について。







垂直面と水平面の振動は非常に小さい（300〜950ミクロン）が、供給された音の周波数と音量に応じて変化しました。つまり、電球はほとんど目立たないものの、近くを伝播する音波から振動します。変動はその特性に依存します。

測定と実験

フォトダイオードからのデータの測定は、電球と望遠鏡の間の異なる距離での電球の振動中の電流のおおよその変化を示しました。24ビット変換を使用する場合、平面内の300ミクロンの電球の振動により54マイクロボルトの電圧変化が発生します。これは、使用される望遠鏡の光学系を使用してかなりの距離（数十メートル）でテストスペクトル（100〜400 Hz）を伝送するのに十分です。また、音の欠如は、100ヘルツのピークの形でランプからの光信号のスペクトログラムに反映されます（これは、そのフリッカー周波数によって引き起こされます）。この機能もアルゴリズムに追加されました。







アルゴリズム自体は順次動作します。最初の段階では、フリッカー周波数などの情報に関係のない周波数のフィルターとして機能し、音声に対応するスペクトルを抽出します。その後、ボイスレコーダーやスタジオレコーダーの標準的なノイズ除去装置と同様に、外来ノイズの周波数の兆候を取り除きます。このように処理されたスペクトログラムは、サードパーティのプログラムによってサウンドに変換されます。







科学者が作成した最新バージョンのLamphoneを使用すると、観測点から25メートル離れた部屋の音声と音楽をリアルタイムで再構築できます。これは、次の実験によって客観的に証明されます。20cmレンズ付きのアマチュア望遠鏡を備えたセットアップが、窓からランプが配置された部屋まで25メートルの橋に設置されました。ランプからさほど遠くないところで、ビートルズの曲「Let It Be」とコールドプレイ「Clocks」が演奏され、「We will make America great again」というフレーズを含むD.トランプのスピーチの断片が録音されました。







その結果、スペクトログラムから再構築されたサウンドレコーディングは非常に区別できることがわかり、メロディはShazamサービスによって簡単に推測され、テキスト認識用のオープンGoogle APIによって単語が認識されました。

乾燥残留物

デバイスは動作しています。このようなことはこれまでに報告されていません。これは、特別サービスの作業をいくらか単純化します。そして、何か恐れることがある人は、新しい予防策をとるべきです。システムが移動光源以外で機能するかどうかはまだ明らかではありません。イスラエルの研究者たちは彼らの研究を続けるつもりです。