Техника воссоздания речи через анализ вибрации лампы в подвесном светильнике

Группа исследователей из университета имени Давида Бен-Гуриона в Негеве и института имени Вейцмана (Израиль) разработала технику Lamphone (PDF) для восстановления разговора и музыки, звучащих в закрытом помещении, используя пассивный анализ вибрации электрической лампы в подвесном светильнике. В качестве анализатора использован размещённый на улице электро-оптический датчик, при помощи телескопа нацеленный на видимую через окно лампу. Эксперимент проводился с 12-ватными светодиодными лампами и позволил организовать подслушивание с расстояния 25 метров.

Метод действует для подвешенной лампы. Звуковые колебания создают перепады давления воздуха, из-за которых возникают микровибрации подвешенного предмета. Подобные микровибрации приводят к искажениям света под разными углами из-за смещения плоскости свечения, которые можно уловить при помощи чувствительного электро-оптического датчика и демодулировать в звук. Для захвата потока света и его направления на датчик использовался телескоп. Получаемый от датчика (Thorlabs PDA100A2 на базе фотодиода) сигнал преобразовывался в цифровую форму при помощи 16-разрядного аналого-цифрового преобразователя ADC NI-9223.

Выделение связанной со звуком информации из общего оптического сигнала производилось в несколько стадий, включающих полосно-заграждающую фильтрацию, нормализацию, подавление шумов и амплитудную коррекцию по частотам. Для обработки сигнала был подготовлен скрипт для MATLAB. Качество восстановления звука при снятии параметров с расстояния в 25 метров оказалось достаточным для распознавания речи через API Google Cloud Speech и определения музыкальной композиции через сервисы Shazam и SoundHound.

При этом в эксперименте воспроизведение звука в комнате производилось на максимальной для имевшихся динамиков громкости, т.е. звук был значительно громче обычной речи. Светодиодная лампа также была выбрана не случайно, а как обеспечивающая наиболее высокий коэфициент сигнал-шум (в 6.3 раза выше лампы накаливания и в 70 раз выше лампы дневного света). Исследователи пояснили, что расстояние проведения атаки и чувствительность могут быть увеличены при использовании более крупного телескопа, качественного датчика и 24- или 32-разрядного аналого-цифрового преобразователя (ADC), эксперимент же проводился с использованием подручного телескопа, дешёвого датчика и 16-разрядного ADC.

В отличие от ранее предложенного метода «визуальный микрофон«, при котором производится съёмка и анализ вибрирующих объектов в помещении, таких как стакан с водой или упаковка от чипсов, Lamphone даёт возможность организовать прослушивание в режиме реального времени, в то время как визуальный микрофон для восстановления нескольких секунд речи требует интенсивных вычислений, занимающих часы. В отличие от методов, основанных на использовании динамиков или жесткого диска в качестве микрофона, Lamphone позволяет осуществить атаку удалённо, без необходимости запуска вредоносного ПО на находящихся в помещении устройствах. В отличие от атак с использованием лазера, Lamphone не требует подсветки вибрирующего предмета и может производиться в пассивном режиме.

Источник: opennet.ru