Ваш дом могут прослушивать, глядя на лампочку с улицы. Это не фантастика, а доступная всем технология шпионов
16 июня 2020 20:47 (материал обновлен 17.06.2020) 
Валерий Горшков
Учёные обнаружили новый способ прослушки: любому желающему нужно просто увидеть лампочку в комнате с говорящими людьми — даже сквозь окно. Самое криповое, что никакого спецоборудования для этого ему не потребуется — все детали можно заказать в Сети вполне легально за небольшую сумму.
Исследователи из израильского Университета имени Бен-Гуриона в городе Негев и Научного института имени Вейцмана занялись поиском принципиально новых методов шпионажа. Для Израиля, где местные военные могут стать жертвами шпионов, даже просто глядя на нюдсы незнакомок, подобные исследования стали необходимостью и приносят поистине фантастические результаты, пишет Wired.
Одним из таких стало открытие учёных Бена Насси, Ярона Пирутина и Бориса Задова, о котором они рассказали 12 июня. Оказалось, чтобы подслушать разговоры постояльцев, владельцам домов вовсе не надо маскировать камеры — им даже не нужно заходить в помещение, а достаточно встать снаружи и заглянуть в окно, через которое будет видно комнатную лампочку.
Чтобы доказать это, экспериментаторы потратили на оборудование меньше тысячи долларов (менее 69 тысяч рублей) — они обзавелись самыми простыми ноутбуком, телескопом и электрооптическим датчиком. При помощи этих доступных в Сети устройств они сумели услышать происходящее внутри здания, стоя снаружи на расстоянии в 25 метров, но уверяют, что это далеко не предел.
Синяя стрелочка — комната наблюдения, красная — наблюдатель
Телескоп направили на окно комнаты и поймали в его фокус висящую под потолком лампочку, вместо самого шпиона в окуляр наблюдательного устройства «смотрел» оптический датчик, который фиксировал колебания на поверхности стеклянной лампочки, созданные волнами звука.
Полученные сигналы датчик передавал на ноутбук, который уже декодировал их в звуковую информацию. Этот метод назвали lamphone (лампофон).
Принцип работы lamphone
Во время эксперимента в комнате проигрывали запись выступления Дональда Трампа, а также несколько музыкальных композиций. И даже несмотря на то, что учёные использовали самое дешёвое из доступных оборудований, оно справилось с задачей превосходно.
Слова президента США удалось воссоздать настолько точно, что их распознал голосовой ассистент Google, а песню Let It Be группы The Beatles после декодирования сумело опознать приложение Shazam.
Любой звук в комнате можно восстановить, не взламывая её и не устанавливая внутри подслушивающие устройства. Вам просто нужна прямая видимость висящей лампочки — и всё, — рассказал Бен Насси.
Звуковые волны после декодирования
При этом технология пока имеет и уязвимости — точность сигнала от зафиксированной в светильнике лампы намного ниже, чем от свободно висящей, а светодиодные лампочки оказались для шпионов в 6,3 раза уязвимее обычных ламп накаливания и в 70 раз уязвимее люминесцентных.
Авторы исследования не исключают, что этим методом кто-то может уже давно пользоваться, и утверждают, что рассказали о нём не для того, чтобы дать шпионам и правоохранительным органам новый метод слежки, а чтобы обезопасить людей.
Мы хотим повысить осведомлённость о возможности подобных атак, — сказал Насси.
Так что, если вы заподозрите кого-то в шпионаже, на всякий случай задёрните шторы. Правда, настоящих шпионов вычислить не так уж и просто. Односельчане всю жизнь знали соседку как набожную старушку, а она оказалась настоящей легендой MI6.
Но что там деревенские жители, в погоне за лазутчиками в неудобные ситуации могут попасть целые государства. Спецслужбы Индии не могли разгадать секретный шифр с лапы голубя-шпиона, но им помог простой селянин, ведь это был его телефон.
Исследователи показали, как можно подслушивать разговоры через обычную лампочку
Рекомендуем почитать: 
Xakep #290. Киберфон
Сводная группа специалистов из израильского Университета имени Бен-Гуриона и Института имени Вейцмана представила доклад о технике атак Lamphone, которая позволяет восстанавливать разговоры и аудио путем наблюдения за вибрациями в лампочках. Подробнее о Lamphone исследователи расскажут на конференции Black Hat USA 2020 в августе текущего года.
Техника, которую эксперты назвали Lamphone, основана на том, что объекты вибрируют, когда о них ударяется звуковая волна. Когда такое происходит с лампочкой, вибрации создают небольшие вспышки в ровном потоке света. По заверениям исследователей, если использовать достаточно мощные датчики, эти изменения в освещенности можно обнаружить, а затем реконструировать звуковые волны, которые потревожили поверхность лампочки.
Разумеется, у Lamphone есть свои преимущества и недостатки. Так, наиболее очевидным недостатком этой методики является тот факт, что для реализации атаки злоумышленнику нужно находиться в прямой видимости от атакуемой лампочки. Также очевидно, что лампы, закрытые декоративными абажурами или другими конструкциями, защищены от Lamphone, и также не получится подслушать разговор в помещениях без окон.
Еще одним недостатком является то, что атака подходит далеко не для всех типов лампочек, и результаты могут отличаться, в зависимости от производителя, модели и технических характеристик лампочки (наружная толщина стекла, световое излучение и так далее).
Исследователи рассказывают, что злоумышленник может использовать для атаки такие инструменты, как телескоп и электрооптический сенсор, то есть есть возможность заметить изменения освещенности на больших расстояниях, и вовсе необязательно находиться близко к цели. Так, в ходе проведенных специалистами экспериментов, были успешно восстановлены разговоры, происходившие в другом здании, на расстоянии 25 метров.
Во время экспериментов исследовательской группе удалось восстановить как человеческую речь, так и различные шумы, например, звучащую в помещении музыку. Демонстрацию можно увидеть в ролике ниже, но стоит отметить, что разговоры должны быть достаточно громкими, чтобы создавать вибрации, а динамики должны располагаться достаточно близко к лампочке.
Lamphone — не уникальная и не первая подобная атака. Ранее эксперты изучали похожие методы шпионажа, к примеру, Gyrophone (восстановление речи используя показания гироскопа) и Visual Microphone (использование видеозаписей для восстановления пассивного звука).
Однако эксперты пишут, что у Lamphone есть преимущество перед этими атаками, так как их метод полностью пассивен и не требует заражения устройства жертвы вредоносным ПО (в отличие от Gyrophone), а также он работает в режиме реального времени и не требует доступа к огромным вычислительным ресурсам для обработки записанных данных (в отличие от Visual Microphone). В сущности, для обработки данных, полученных с помощью Lamphone, нужен лишь обычный ноутбук, который позволит использовать атаку для отслеживания разговоров в режиме реального времени.
Как выглядит прослушивающее устройство в лампе накаливания
Ученые создали Lamphone: используя фотодиод и телескоп исследователи превратили лампочки в “жучки” для прослушки
Если вы впечатляетесь оригинальностью разработок Льва Термена в области скрытого съема звуковой информации, иными словами, прослушки, такими как “Буран” и “Златоуст”, вас, наверняка, впечатлит описанный ниже опыт израильских исследователей. Бен Насси (Ben Nassi), Аарон Пирутин (Yaron Pirutin), Ювл Эловици (Yuval Elovici), Борис Задов (Boris Zadov) из университета Бен-Гуриона в Негеве (Ben-Gurion University of the Negev), а также Ади Шамир (Adi Shamir) из Вайзмановского научного института (Weizmann Institute of Science) разработали устройство, способное дистанционно прослушивать речь и другие звуки по вибрациям лампочки, висящей под потолком. Устройство расшифровывает данные в реальном времени и позволяет получать информацию практически мгновенно.
Немного об истории фотоакустической прослушки
Корнями методы прослушки такого типа уходят в глубь вековисследования инженера закрытого туполевского КБ и пионера электронной музыки, Льва Термена. Который ещё в середине сороковых годов прошлого столетия разработал систему “Буран”, она при помощи отраженных ИК-лучей была способна осуществлять прослушку по вибрации оконных стекол. Этот же принцип в дальнейшем лег в основу лазерных микрофонов. Однако метод был не совершенен. Наличие звукопоглотительных преград перед источником звука предотвратило достаточное дрожание стекла для того, чтобы осуществлять сколько-нибудь полезный съём информации.
лазерный микрофон конца 80-х
Появление видеокамер с высоким разрешением и частотой обновления кадров открыли новые возможности для прослушки. Звуковые волны, сталкиваясь с поверхностью предметов, вызывают незаметные глазу колебания.
Для их распознания может применятся камера с высоким разрешением и частотой обновления кадров от 60 fps. Три года назад группа исследователей из Массачусетского технологического смогли преобразовать видео, снятое с частотой 2200 fps в звук мелодии, которая проигрывалась в помещении в момент съемки. В дальнейшем было обнаружено, что с меньшей эффективностью метод можно применять даже с частотой обновления 60 fps.
У этого метода также были ограничения. Во первых — это стоимость камер с высокой и сверхвысокой частотой обновления. Во вторых — есть проблемы со скоростью обработки изображения, снятого с такой частотой кадров, объемные видеофайлы требуют долгой обработки, длительность которой напрямую зависит от аппаратных мощностей. Это ограничивает возможность использования метода realtime.
Камеры с существующим разрешением практически не позволяют использовать съём на значительном расстоянии, ограничивая его 5-6 метрами до объекта.
Суть нового метода
Израильские ученые решили усовершенствовать метод американцев, сфокусировали съем на конкретном объекте при помощи телескопа и заменили дорогую камеру на недорогой фотодиод. Дрожание воздуха при разговоре вызывает микровибрации лампочки, что в свою очередь вызывает не заметные, но существенные для чувствительной аппаратуры изменения освещённости. Свет улавливается телескопом и преобразуется фотодиодом в электрический сигнал. При помощи программного аналогово-цифрового преобразователя сигнал записывают в виде спектрограммы, которая обрабатывается написанным исследователями алгоритмом и затем конвертируется в звук.
Работоспособность метода исследователи проверили лабораторным опытом, в котором прикрепили к лампочке гироскоп и воспроизводили звуки с частотой от 100 до 400 Гц в одном сантиметре от объекта. Колебания лампочки были небольшими и составляли от 0,005 до 0,06 градуса (отклонение составляла в среднем от 300 до 950 микрон), но главное было в том, что они значительно отличались в зависимости от частоты и уровня звукового давления, а соответственно, существует зависимость колебаний от характеристик распространяющихся звуковых волн.
Колебания в вертикальной и горизонтальной плоскости были очень маленькими (300–950 микрон), но изменялись в зависимости от частоты и громкости подаваемого звука, что означает, что лампочка, пусть и едва заметно, но все же колеблется от распространяющихся рядом звуковых волн, а ее колебания зависят от их характеристик.
Измерения и эксперимент
Измерения данных с фотодиода показали приблизительные изменения тока при колебаниях лампочки на разных расстояниях между ней и телескопом. Выяснили, что при использовании 24-битного преобразования колебания лампочки на 300 микрон в плоскости вызывают изменение напряжения на 54 микровольта, чего вполне достаточно для передачи тестового спектра (100 — 400 Гц) на значительном (несколько десятков метров) расстоянии при помощи оптики использованного телескопа. Также отсутствие звука отражается на спектрограмме оптического сигнала от лампочки в виде пика в 100 Герц (что вызвано её частотой мерцания). Эту особенность также внесли в алгоритм.
Сам алгоритм действует последовательно. На первом этапе он работает как фильтр информационно не значимых частот, таких как частота мерцания, а затем выделяет спектр, соответствующий речи. После этого устраняет частотные признаки посторонних шумов, подобно стандартным денойзерам в диктофонах и студийных рекордерах. Обработанная таким образом спектрограмма конвертируется в звук сторонней программой.
Созданный учеными Lamphone в текущей версии позволяет в реальном времени восстанавливать речь и музыку из помещения, находящегося в 25 метрах от места наблюдения. Это объективно доказано следующим экспериментом, установку, оснащенную любительским телескопом с 20-см объективом установили на мосту, в 25 метрах от окна в комнату, где размещалась лампа. Неподалеку от лампы воспроизвели песни The Beatles «Let It Be» и Coldplay «Clocks», а также запись фрагмента речи Д.Трампа с фразой «We will make America great again».
В итоге, записи звука, восстановленные по спектрограммам оказались вполне различимыми, мелодии без труда угадывались сервисом Shazam, а слова распознавались открытым API Google для распознавания текста.
Сухие остатки
Устройство работает. Ни о чем подобном раньше никем не сообщалось. Это в чем-то упростит работы спецслужб, а всем, кому есть чего опасаться, следует принимать новые меры предосторожности. Пока не ясно, сможет ли работать система с чем-то кроме подвижного источника света. Израильские исследователи планируют продолжить свои изыскания.
Новый метод атак позволяет воспроизвести разговор с помощью лампочки
С помощью световых изменений в лампочке ученые восстановили звуковые волны на расстоянии 25 метров.
Специалисты из Университета имени Бен-Гуриона и Института Вейцмана подробно описали новый метод восстановления разговоров и аудиозаписей путем анализа вибраций в лампочке. Метод, который они назвали Lamphone, основан на принципе вибрации объектов, когда звуковая волна ударяет их поверхность.
По словам ученых, вибрации в лампочке создают небольшие вспышки в излучении света. Используя мощные датчики, можно регистрировать изменения освещенности и реконструировать звуковые волны, падающие на поверхность лампочки.
Для осуществления атаки злоумышленнику нужна прямая видимость лампочки в комнате или общественном месте. Лампы с декоративными плафонами или другими конструкциями защищены от подобной атаки, как и разговоры, которые происходят в помещениях без окон.
Как только лампочка оказывается в зоне видимости, злоумышленник может использовать такие инструменты, как телескоп и электрооптический датчик для фиксирования изменений освещенности в лампочке с больших расстояний. В ходе эксперимента ученым удалось успешно восстановить как человеческую речь, так и музыку в комнате на расстоянии 25 метров. Как отметили эксперты, этот диапазон можно усилить с помощью соответствующего оборудования (телескопа большего размера, 24/32-битного аналого-цифрового преобразователя и пр).
Одним из недостатков метода является то, что разговоры должны быть достаточно громкими, чтобы генерировать вибрации, или динамики должны находиться достаточно близко к лампочке. Также атака может быть осуществлена лишь против некоторых типов лампочек, и результаты могут отличаться в зависимости от производителя, модели и технических характеристик устройства.
Исследователи показали, как можно подслушивать разговоры через обычную лампочку
Рекомендуем почитать: 
Xakep #280. Джейл-2022
Сводная группа специалистов из израильского Университета имени Бен-Гуриона и Института имени Вейцмана представила доклад о технике атак Lamphone, которая позволяет восстанавливать разговоры и аудио путем наблюдения за вибрациями в лампочках. Подробнее о Lamphone исследователи расскажут на конференции Black Hat USA 2020 в августе текущего года.
Техника, которую эксперты назвали Lamphone, основана на том, что объекты вибрируют, когда о них ударяется звуковая волна. Когда такое происходит с лампочкой, вибрации создают небольшие вспышки в ровном потоке света. По заверениям исследователей, если использовать достаточно мощные датчики, эти изменения в освещенности можно обнаружить, а затем реконструировать звуковые волны, которые потревожили поверхность лампочки.
Разумеется, у Lamphone есть свои преимущества и недостатки. Так, наиболее очевидным недостатком этой методики является тот факт, что для реализации атаки злоумышленнику нужно находиться в прямой видимости от атакуемой лампочки. Также очевидно, что лампы, закрытые декоративными абажурами или другими конструкциями, защищены от Lamphone, и также не получится подслушать разговор в помещениях без окон.
Еще одним недостатком является то, что атака подходит далеко не для всех типов лампочек, и результаты могут отличаться, в зависимости от производителя, модели и технических характеристик лампочки (наружная толщина стекла, световое излучение и так далее).
Исследователи рассказывают, что злоумышленник может использовать для атаки такие инструменты, как телескоп и электрооптический сенсор, то есть есть возможность заметить изменения освещенности на больших расстояниях, и вовсе необязательно находиться близко к цели. Так, в ходе проведенных специалистами экспериментов, были успешно восстановлены разговоры, происходившие в другом здании, на расстоянии 25 метров.
Во время экспериментов исследовательской группе удалось восстановить как человеческую речь, так и различные шумы, например, звучащую в помещении музыку. Демонстрацию можно увидеть в ролике ниже, но стоит отметить, что разговоры должны быть достаточно громкими, чтобы создавать вибрации, а динамики должны располагаться достаточно близко к лампочке.
Lamphone — не уникальная и не первая подобная атака. Ранее эксперты изучали похожие методы шпионажа, к примеру, Gyrophone (восстановление речи используя показания гироскопа) и Visual Microphone (использование видеозаписей для восстановления пассивного звука).
Однако эксперты пишут, что у Lamphone есть преимущество перед этими атаками, так как их метод полностью пассивен и не требует заражения устройства жертвы вредоносным ПО (в отличие от Gyrophone), а также он работает в режиме реального времени и не требует доступа к огромным вычислительным ресурсам для обработки записанных данных (в отличие от Visual Microphone). В сущности, для обработки данных, полученных с помощью Lamphone, нужен лишь обычный ноутбук, который позволит использовать атаку для отслеживания разговоров в режиме реального времени.
Ученые создали Lamphone: используя фотодиод и телескоп исследователи превратили лампочки в “жучки” для прослушки
Если вы впечатляетесь оригинальностью разработок Льва Термена в области скрытого съема звуковой информации, иными словами, прослушки, такими как “Буран” и “Златоуст”, вас, наверняка, впечатлит описанный ниже опыт израильских исследователей. Бен Насси (Ben Nassi), Аарон Пирутин (Yaron Pirutin), Ювл Эловици (Yuval Elovici), Борис Задов (Boris Zadov) из университета Бен-Гуриона в Негеве (Ben-Gurion University of the Negev), а также Ади Шамир (Adi Shamir) из Вайзмановского научного института (Weizmann Institute of Science) разработали устройство, способное дистанционно прослушивать речь и другие звуки по вибрациям лампочки, висящей под потолком. Устройство расшифровывает данные в реальном времени и позволяет получать информацию практически мгновенно.
Немного об истории фотоакустической прослушки
Корнями методы прослушки такого типа уходят в глубь вековисследования инженера закрытого туполевского КБ и пионера электронной музыки, Льва Термена. Который ещё в середине сороковых годов прошлого столетия разработал систему “Буран”, которая при помощи отраженных ИК-лучей была способна осуществлять прослушку по вибрации оконных стекол. Этот же принцип в дальнейшем лег в основу лазерных микрофонов. Однако метод был не совершенен. Наличие звукопоглотительных преград перед источником звука предотвратило достаточное дрожание стекла для того, чтобы осуществлять сколько-нибудь полезный съём информации.
лазерный микрофон конца 80-х
Появление видеокамер с высоким разрешением и частотой обновления кадров открыли новые возможности для прослушки. Звуковые волны, сталкиваясь с поверхностью предметов, вызывают незаметные глазу колебания.
Для их распознания может применятся камера с высоким разрешением и частотой обновления кадров от 60 fps. Три года назад группа исследователей из Массачусетского технологического смогли преобразовать видео, снятое с частотой 2200 fps в звук мелодии, которая проигрывалась в помещении в момент съемки. В дальнейшем было обнаружено, что с меньшей эффективностью метод можно применять даже с частотой обновления 60 fps.
У этого метода также были ограничения. Во первых — это стоимость камер с высокой и сверхвысокой частотой обновления. Во вторых — есть проблемы со скоростью обработки изображения, снятого с такой частотой кадров, объемные видеофайлы требуют долгой обработки, длительность которой напрямую зависит от аппаратных мощностей. Это ограничивает возможность использования метода realtime.
Камеры с существующим разрешением практически не позволяют использовать съём на значительном расстоянии, ограничивая его 5-6 метрами до объекта.
Суть нового метода
Израильские ученые решили усовершенствовать метод американцев, сфокусировали съем на конкретном объекте при помощи телескопа и заменили дорогую камеру на недорогой фотодиод. Дрожание воздуха при разговоре вызывает микровибрации лампочки, что в свою очередь вызывает не заметные, но существенные для чувствительной аппаратуры изменения освещённости. Свет улавливается телескопом и преобразуется фотодиодом в электрический сигнал. При помощи программного аналогово-цифрового преобразователя сигнал записывают в виде спектрограммы, которая обрабатывается написанным исследователями алгоритмом и затем конвертируется в звук.
Работоспособность метода исследователи проверили лабораторным опытом, в котором прикрепили к лампочке гироскоп и воспроизводили звуки с частотой от 100 до 400 Гц в одном сантиметре от объекта. Колебания лампочки были небольшими и составляли от 0,005 до 0,06 градуса (отклонение составляла в среднем от 300 до 950 микрон), но главное было в том, что они значительно отличались в зависимости от частоты и уровня звукового давления, а соответственно, существует зависимость колебаний от характеристик распространяющихся звуковых волн.
Колебания в вертикальной и горизонтальной плоскости были очень маленькими (300–950 микрон), но изменялись в зависимости от частоты и громкости подаваемого звука, что означает, что лампочка, пусть и едва заметно, но все же колеблется от распространяющихся рядом звуковых волн, а ее колебания зависят от их характеристик.
Измерения и эксперимент
Измерения данных с фотодиода показали приблизительные изменения тока при колебаниях лампочки на разных расстояниях между ней и телескопом. Выяснили, что при использовании 24-битного преобразования колебания лампочки на 300 микрон в плоскости вызывают изменение напряжения на 54 микровольта, чего вполне достаточно для передачи тестового спектра (100 — 400 Гц) на значительном (несколько десятков метров) расстоянии при помощи оптики использованного телескопа. Также отсутствие звука отражается на спектрограмме оптического сигнала от лампочки в виде пика в 100 Герц (что вызвано её частотой мерцания). Эту особенность также внесли в алгоритм.
Сам алгоритм действует последовательно. На первом этапе он работает как фильтр информационно не значимых частот, таких как частота мерцания, а затем выделяет спектр, соответствующий речи. После этого устраняет частотные признаки посторонних шумов, подобно стандартным денойзерам в диктофонах и студийных рекордерах. Обработанная таким образом спектрограмма конвертируется в звук сторонней программой.
Созданный учеными Lamphone в текущей версии позволяет в реальном времени восстанавливать речь и музыку из помещения, находящегося в 25 метрах от места наблюдения. Это объективно доказано следующим экспериментом, установку, оснащенную любительским телескопом с 20-см объективом установили на мосту, в 25 метрах от окна в комнату, где размещалась лампа. Неподалеку от лампы воспроизвели песни The Beatles «Let It Be» и Coldplay «Clocks», а также запись фрагмента речи Д.Трампа с фразой «We will make America great again».
В итоге, записи звука, восстановленные по спектрограммам оказались вполне различимыми, мелодии без труда угадывались сервисом Shazam, а слова распознавались открытым API Google для распознавания текста.
Сухие остатки
Устройство работает. Ни о чем подобном раньше никем не сообщалось. Это в чем-то упростит работы спецслужб, а всем, кому есть чего опасаться, следует принимать новые меры предосторожности. Пока не ясно, сможет ли работать система с чем-то кроме подвижного источника света. Израильские исследователи планируют продолжить свои изыскания.
Lamphone: новый метод «визуальной прослушки»
Все, что нужно для удаленного прослушивания разговоров в звукоизолированном помещении с помощью Lamphone — это окно и лампочка.
14 августа 2020
Не так давно мы писали о ряде придуманных Мордехаем Гури и его коллегами из Университета Бен-Гуриона методов, с помощью которых можно извлекать информацию из изолированного от Сети устройства. На конференции Black Hat USA 2020 доклад на близкую тему представил другой исследователь из того же Университета Бен-Гуриона: Бен Насси рассказал о методике визуальной прослушки, которую он и его коллеги назвали Lamphone.
О том, как работает Lamphone, поговорим чуть ниже, а начнем с краткого экскурса в историю вопроса.
Как можно увидеть звук?
Одна из хорошо известных технологий удаленной записи звука, так сказать, визуальными методами — это лазерный микрофон. Данная технология устроена довольно незамысловато.
На какой-нибудь подходящий объект (чаще всего — оконное стекло) в помещении, в котором происходит интересующий организаторов прослушки разговор, направляется невидимый человеческому глазу лазерный луч (обычно работающий в ИК-диапазоне). Луч отражается от поверхности и попадает в приемник. Звуковые волны создают вибрации на поверхности объекта, которые, в свою очередь, изменяют поведение отраженного лазерного луча. Эти изменения регистрируются приемником и в итоге преобразуются в звукозапись разговора.
Эта технология используется на практике еще со времен холодной войны и успела засветиться во множестве шпионских фильмов — вы наверняка ее видели в одном из них. Несколько компаний производят готовые устройства для лазерной прослушки, причем заявленная дальность работы достигает 500 или даже 1000 метров. Две хорошие новости: во-первых, лазерные микрофоны стоят очень дорого; во-вторых, производители (по крайней мере, по их заявлениям) продают лазерные микрофоны только правительственным агентствам.
Так или иначе, по мнению Бена Насси, у лазерного микрофона есть один серьезный недостаток: это активный метод. Для того чтобы он работал, требуется «подсветить» объект лазерным лучом — а это можно обнаружить с помощью ИК-детектора.
Несколько лет назад группа исследователей из Массачусетского технологического института предложила альтернативный метод «визуальной звукозаписи», полностью пассивный. Идея в основе та же самая: звуковые волны создают колебания поверхности предмета, которые можно визуально зарегистрировать.
Для того чтобы записывать эти колебания, исследователи использовали высокоскоростную камеру, снимающую с частотой в несколько тысяч кадров в секунду. Сравнивая полученные ею кадры — естественно, не вручную, а с помощью компьютера, — они сумели восстановить из видеоряда звук.
Впрочем, у этого метода тоже есть минус, и еще какой: для того чтобы преобразовать в звук огромное количество визуальной информации, полученной с высокоскоростной камеры, требуется нечеловеческое количество вычислительных ресурсов. На анализ пятисекундной видеозаписи с использованием достаточно мощной рабочей станции у исследователей из МТИ уходило по 2-3 часа. Так что для распознавания разговора «на лету» этот метод не очень-то подходит.
Как работает Lamphone
Бен Насси и его коллеги из Университета имени Бен-Гуриона придумали новую методику «визуальной прослушки» и назвали ее Lamphone. Основная идея метода состоит в том, что в качестве объекта, с которого снимаются вызванные звуком вибрации, исследователи решили использовать лампочку — отсюда и название техники.
Лампочка — объект максимально простой и в то же время максимально яркий. Поэтому можно не тратить вычислительные ресурсы на анализ мельчайших деталей изображения. Достаточно направить на лампочку мощный телескоп, через который световой поток с лампочки поступает на фотоэлемент.
Лампочка не вполне равномерно излучает свет в разных направлениях (что интересно, эта неравномерность неодинакова: она довольно высока у ламп накаливания и диодных ламп, но гораздо ниже у флуоресцентных). Из-за этой неравномерности вызванные звуковыми волнами вибрации лампочки немного меняют интенсивность светового потока в направлении фотоэлемента. И данные изменения вполне достаточны, чтобы их можно было уверенно зарегистрировать. Записав эти изменения и проделав некоторое количество простейших преобразований, исследователи смогли восстановить из полученной «светозаписи» звук.
В качестве финальной проверки работоспособности метода исследователи установили прослушивающий прибор на пешеходном мостике в 25 метрах от окна тестового помещения, в котором через динамик проигрывался звук. Направив телескоп на лампочку в этом помещении, исследователи записали световые колебания и смогли конвертировать их в звукозапись.
Звукозапись получилась достаточно разборчивой: к примеру, Shazam успешно определил тестовые композиции Beatles «Let It Be» и Coldplay «Clocks», а сервис распознавания речи Google правильно перевел в текст слова Дональда Трампа из его предвыборной речи.
Представляет ли Lamphone угрозу с практической точки зрения?
Бену Насси и его коллегам удалось разработать действительно работающий метод «визуальной прослушки». Что важно, этот метод является полностью пассивным, поэтому не может быть обнаружен с помощью какого-либо детектора.
Что также важно — в отличие от метода исследователей из МТИ, результаты измерений Lamphone крайне простые, так что для их перевода в звук не требуются какие-то немыслимые вычислительные ресурсы. Поэтому Lamphone может работать в режиме реального времени.
Как признает Бен Насси, в процессе эксперимента звук в тестовом помещении проигрывался на очень высокой громкости. Так что пока результаты эксперимента могут представлять скорее теоретический интерес. С другой стороны, методы преобразования «светозаписи» в звук были использованы максимально простые. Так что методика может быть дополнительно усовершенствована, например, с помощью алгоритмов машинного обучения — они неплохо решают подобные задачи.
В итоге сами исследователи оценивают целесообразность применения данной методики на практике как среднюю — но видят потенциал для повышения практичности метода при использовании более сложных методов преобразования показаний, регистрируемых фотоэлементом, в звукозапись.