Investigadores da ETH Zurich desenvolveram um conceito de transmissão de dados com recurso à música. Deste modo, tornaram possível inserir dados na música para os transmitir a partir de uma coluna de som de um smartphone para o microfone do mesmo.
Como os dados são impercetíveis ao ouvido humano, isso não afeta a qualidade do som. No entanto, esta técnica poderá ter aplicações interessantes em hotéis, museus ou lojas.
Dados impercetíveis ao ouvido humano interagem com o smartphone
Manuel Eichelberger e Simon Tanner, dois alunos do ETH, armazenam dados em músicas. Isso significa, por exemplo, que a música de fundo pode conter os dados de acesso à rede Wi-Fi local, e o microfone de um comum smartphone, pode receber esses dados.
Isso seria útil num quarto de hotel, já que os hóspedes teriam acesso ao Wi-Fi do hotel sem precisar escrever a password no dispositivo.
Referiu Tanner.
Para armazenar os dados, os estudantes fizeram alterações mínimas na música. Em contraste com as tentativas de outros cientistas nos últimos anos, os investigadores afirmam que a sua nova abordagem permite taxas mais altas de transferência de dados sem um efeito audível na música.
O nosso objetivo era garantir que não houvesse impacto no prazer de ouvir.
Disse Eichelberger num comunicado.
Segundo os testes realizados pela equipa, em condições ideais, a técnica pode transferir até 400 bits por segundo. Além disso, a alteração passa despercebida ao utilizador, este não notará a diferença entre a música original e a adulterada.
Em condições realistas é necessário um certo grau de redundância. Assim, para garantir a qualidade da transmissão, a velocidade de transferência provavelmente será de cerca de 200 bits, ou cerca de 25 letras por segundo.
Teoricamente, seria possível transmitir dados muito mais rapidamente, mas quanto maior for a taxa de transferência, mais cedo os dados tornam-se “visíveis” como interferência de som, ou então sofre a qualidade dos dados.
Explicou Tanner.
Notas de música que escondem informação
Os investigadores do Laboratório de Engenharia de Computação e Redes da ETH Zurich usam as notas dominantes numa peça de música. Assim, vão sobrepondo cada uma com duas notas ligeiramente mais profundas e duas notas ligeiramente mais altas que a nota dominante.
Eles também fazem uso dos harmónicos (uma ou mais oitavas mais altas) da nota mais forte, inserindo notas ligeiramente mais profundas e mais altas aqui também. São todas estas notas adicionais que carregam os dados. Enquanto um smartphone pode receber e analisar estes dados através do seu microfone embutido, o ouvido humano não percebe essas notas adicionais.
Quando ouvimos uma nota alta, não notamos notas mais suaves com uma frequência ligeiramente maior ou menor. Isso significa que podemos usar notas fortes e dominantes numa peça musical para esconder a transferência de dados acústica.
Disse Eichelberger.
Para melhores resultados, deve-se escolher a melhor música para este tipo de transferência de dados. Assim, os temas mais eficazes são os que têm muitas notas dominantes, como músicas pop, por exemplo. A música tranquila é menos adequada.
Amostras de áudio
Armazenar os dados afeta apenas marginalmente a música em si. Assim, as diferenças dificilmente podem ser ouvidas. Aqui está uma amostra de áudio de uma performance da ETH Big Band (© Henning Eckels (comp./arr.)).
Os dados foram incorporados neste fluxo de música a uma taxa de 300 bits por segundo. Especificamente, o URL curto deste artigo de notícias www.ethz.ch/daten-in-musik é repetido a cada 0,7 segundos. Contudo, o algoritmo para receber os dados ainda não está disponível publicamente como uma app de smartphone.
A título de comparação: a versão original inalterada:
Sistema com similaridades ao RDS
Para dizer ao algoritmo descodificador no smartphone onde deve procurar os dados, os cientistas usam notas muito altas. O ouvido humano, nestas frequências, quase não as consegue registar. Desta forma, os investigadores substituem a música na faixa de frequência de 9,8 a 10 kHz por um fluxo de dados acústico.
Ele carrega as informações sobre quando e onde no resto do espectro de frequência da música para encontrar os dados que estão a ser transmitidos.
O princípio da transmissão por trás desta técnica é fundamentalmente diferente do conhecido sistema RDS que é usado em rádios de automóveis para transmitir o nome da estação de rádio e os detalhes da música que está a ser reproduzida.
Com o RDS, os dados são transmitidos por ondas de rádio FM, ou seja, os dados são enviados do transmissor de FM para o aparelho de rádio. O que estamos a fazer é incorporar os dados na própria música, transmitindo esses dados da coluna se som para o microfone.
Concluiu Tanner.
Em resumo, estamos perante uma técnica capaz de transmitir informações através da música para o nosso smartphone. Este, induzido pelos dados, pode executar tarefas automaticamente.