研究人员开发了一种将数据嵌入音乐并传输至智能手机的技术。由于这些数据无法被人耳察觉，因此不会影响听觉享受。这在酒店、博物馆和百货商店可能具有有趣的应用。
为了存储数据，这两名博士生和他们的同事——硕士生Gabriel Voirol——对音乐进行了极小的改动。与近年来其他科学家的尝试相比，研究人员表示，他们的新方法允许更高的数据传输速率，且对音乐没有可听出的影响。“我们的目标是确保不影响聆听乐趣，”Eichelberger说。
研究人员进行的测试表明，在理想条件下，他们的技术可以每秒传输高达400比特的数据，而普通听众察觉不出原始音乐与修改版本之间的差异（另请参阅音频样本）。鉴于在现实条件下，必须有一定程度的冗余才能保证传输质量，传输速率更可能约为每秒200比特——即每秒约25个字母。Tanner补充道：“理论上，数据传输速度可以更快。但传输速率越高，数据就越容易被感知为干扰声，或者数据质量会受损。”
主音符隐藏信息
来自苏黎世联邦理工学院计算机工程与网络实验室的研究人员利用音乐中的主音符，在每个主音符上叠加两个略低和两个略高的音符，这些音符比主音符更安静。他们还利用最强音符的谐波（高一个或多个八度），在此处也插入略低和略高的音符。正是所有这些附加音符承载着数据。虽然智能手机可以通过其内置麦克风接收并分析这些数据，但人耳无法察觉这些附加音符。
“当我们听到一个响亮的音符时，我们不会注意到频率稍高或稍低的较安静音符，”Eichelberger说。“这意味着我们可以利用音乐中响亮的主音符来隐藏声学数据传输。”因此，最适合此类数据传输的音乐是包含大量主音符的音乐——例如流行歌曲。安静的音乐则不太适合。
为了告知智能手机中的解码算法去哪里寻找数据，科学家们使用了人耳几乎无法察觉的极高音符：他们用声学数据流替换了9.8-10 kHz频率范围内的音乐，该数据流携带了关于在音乐频谱其余部分的何时何地可以找到正在传输的数据的信息。
从扬声器到麦克风
该技术背后的传输原理与车载收音机中用于传输电台名称和正在播放音乐详情的知名RDS系统有着根本区别。“利用RDS，数据是通过调频无线电波传输的。换句话说，数据是从调频发射器发送到无线电设备的，”Tanner解释道。“我们所做的是将数据嵌入音乐本身——将数据从扬声器传输到麦克风。”
参考文献
Eichelberger M, Tanner S, Voirol G, Wattenhofer R: Imperceptible Audio Communication. 第44届IEEE声学、语音与信号处理国际会议 (ICASSP)，布莱顿，2019年5月12-17日