Новое недорогое устройство превращает свет в инструмент для прослушивания, улавливая звук, наблюдая за дрожанием повседневных предметов.
Исследователи разработали недорогую систему визуального обнаружения микрофонов, основанную на однопиксельной визуализации.
Сюй-Жи Яо/Пекинский технологический институт
Звук повсюду, но теперь свет может уловить его, даже не «услышав» ничего.
Используя поразительное сочетание оптики и акустики, исследователи Пекинского технологического института разработали визуальный микрофон, который слушает, используя свет вместо звука.
Отслеживая едва заметные вибрации на таких поверхностях, как бумага, листья или даже пластиковые стаканчики, система реконструирует речь и другие звуки без использования традиционного микрофона.
В отличие от прежних оптических микрофонов, для которых часто требовались дорогостоящие высокоскоростные камеры или лазеры, этот новый метод основан на однопиксельной визуализации, что является гораздо более простой и дешевой технологией.
Принцип работы датчика заключается в том, что он освещает объект светом и измеряет изменения интенсивности отраженного света, вызванные звуковыми колебаниями. Благодаря интеллектуальным алгоритмам эти колебания затем декодируются в слышимый звук.
«Наш метод упрощает и снижает стоимость использования света для улавливания звука, а также позволяет применять его в ситуациях, когда традиционные микрофоны неэффективны, например, при разговоре через стеклянное окно», — сказал руководитель исследовательской группы Сюй-Жи Яо из Пекинского технологического института в Китае.
«Пока есть возможность пропускания света, передача звука не нужна».
Свет смотрит , потом слушает
Прорыв заключается как в доступности, так и в гибкости установки. В то время как предыдущие версии визуальных микрофонов требовали специализированного оборудования, эта конструкция использует недорогие компоненты, которые в перспективе могут быть интегрированы в смартфоны, дроны или оборудование для наблюдения.
Команда успешно реконструировала звук с поверхностей, таких как лист, колышущийся на ветру, бумажная карточка, реагирующая на музыку, и пенопластовый стаканчик, вибрирующий от динамика.
«Сочетание однопиксельной визуализации с методами локализации на основе Фурье позволило нам добиться высококачественного обнаружения звука, используя более простое оборудование и при меньших затратах», — сказал Яо.
«Наша система позволяет обнаруживать звуки с помощью повседневных предметов, таких как бумажные карточки и листья, в условиях естественного освещения и не требует, чтобы вибрирующая поверхность отражала свет определенным образом».
Такая пассивность открывает широкие возможности применения и поднимает некоторые этические вопросы. Поскольку системе достаточно видеть поверхность, чтобы услышать, что говорят поблизости, её можно использовать для поиска и спасания, улавливая голоса из-под завалов или за ограждениями.
Однако его также можно использовать для удаленного прослушивания разговоров, без физических подслушивающих устройств или микрофонов.
Этот вид оптического прослушивания был успешно продемонстрирован в 2014 году, когда исследователи Массачусетского технологического института восстановили разборчивую речь, распознав вибрацию пакета с картофельными чипсами. В последнее время исследователи извлекали звук из подвешенных лампочек или отражений от блестящих предметов, но эти методы требовали громоздкого оборудования. Подход пекинской группы может сделать эту концепцию общедоступной.
Вибрации говорят правду
Исследователи подчеркивают, что их цель — не скрытое наблюдение, а развитие сенсорных технологий, которые работают там, где традиционные методы бессильны.
В перспективе команда планирует повысить чувствительность системы и протестировать её в реальных условиях. Они также изучают её потенциал в медицинских учреждениях, где она сможет отслеживать едва заметные движения тела, включая сердцебиение и дыхание, не прикасаясь к пациенту.
Независимо от того, используется ли он для спасения жизней, мониторинга машин или открытия новых способов прослушивания, этот световой микрофон знаменует собой будущее, в котором звук не нужно слышать, его нужно только видеть.
Результаты исследования опубликованы в журнале Optics Express издательства Optica Publishing Group.
Sourse: interestingengineering.com
