Typischerweise werden Daten über Kabel, Funkwellen, Mikrowellen und Infrarot übertragen, aber eine wachsende Zahl von Projekten versucht zunehmend, Daten auch über Schallwellen sowohl mit hörbarer als auch mit unhörbarer Frequenz zu übermitteln. [...]
Ein Lied kann so viel vermitteln: eine Geschichte, eine Stimmung, eine Emotion und bis zu 400 Bit pro Sekunde, dank einer neuen Technik, die von Forschern der ETH Zürich entwickelt wurde.
Typischerweise werden Daten über Kabel, Funkwellen, Mikrowellen und Infrarot übertragen, aber eine wachsende Zahl von Projekten versucht zunehmend, Daten auch über Schallwellen sowohl mit hörbarer als auch mit unhörbarer Frequenz zu übermitteln. Die Daten werden in eine Folge von Klängen übersetzt, die von einem anderen Gerät dekodiert werden können – ähnlich wie ein Audio-QR-Code.
In einem Forschungsbericht, der kürzlich auf der Londoner IEEE-Konferenz vorgestellt wurde, zeigten die ETH-Forscher, wie Daten in einem beliebigen Song gesendet werden können, ohne dass ein Durchschnittshörer den Unterschied bemerken würde.
„Unser Ziel war es, den Hörgenuss nicht zu beeinträchtigen“, so Autor Manuel Eichelberger.
Diese Technik nimmt die dominanten Noten in einem Musikstück auf und überlagert sie mit jeweils zwei leicht tieferen und zwei leicht höheren Noten, die leiser sind als die dominante Note. Sie nutzt außerdem die Obertöne der stärksten Töne und fügt dort ebenfalls etwas tiefere und höhere Töne ein.
Diese zusätzlichen Noten beinhalten die Daten und können von einem Smartphone-Mikrofon empfangen und verarbeitet werden, sind aber für das menschliche Ohr nicht wahrnehmbar.
„Wenn wir einen lauten Ton hören, bemerken wir keine leiseren Töne mit einer etwas höheren oder niedrigeren Frequenz. Das heißt, wir können die dominanten, lauten Töne in einem Musikstück nutzen, um den akustischen Datentransfer zu verbergen“, so Eichelberger.
Extrem hohe Noten, die der Mensch kaum registrieren kann, werden als Anker verwendet, um dem Decoder-Algorithmus im Smartphone mitzuteilen, wo er nach den Daten suchen soll.
Lieder mit vielen dominanten Noten – besonders laute, populäre Musik – funktionierten am besten beim Datentransfer, sagten die Forscher. Bis zu 400 Bit pro Sekunde wurden unter idealen Bedingungen erreicht, aber in einem realistischeren Szenario lag die Übertragungsrate eher bei 200 Bit pro Sekunde. Die Technik erreicht höhere Bitraten, die über größere Entfernungen übertragbar sind, als bisherige Verfahren.
Bis zu 400 Bit waren für die Technik – das so genannte differenzielle akustische orthogonale Frequenzmultiplexen – etwa die Grenze, bevor der Klang darunter leidet und vom Hörer wahrgenommen wird.
Die Forscher demonstrierten ihre Technik, indem sie alle 0,7 Sekunden in einer Performance der Big Band ihrer Universität eine URL zu einem Nachrichtenartikel wiederholten. Der Algorithmus zum Empfangen der Daten ist als Smartphone-App derzeit noch nicht öffentlich verfügbar.
Andere Projekte
Die Übertragung von Daten über Schallwellen bietet ganze eine Reihe von Vorteilen.
„Standardmäßig sind Smartphones, Laptops und Tablets mit Mikrofonen ausgestattet. Gleichzeitig spielen Lautsprecher an vielen öffentlichen Orten wie Geschäften, Stadien, Bahnhöfen und Restaurants Hintergrundmusik“, so der Autor Simon Tanner.
„Unsere Technik eröffnet das Potenzial für einen einfachen Kommunikationsweg von den Lautsprechern zu den Mikrofonen, ohne dass zusätzliche Hardware oder ein Setup erforderlich ist. Das wäre in einem Hotelzimmer praktisch, da die Gäste Zugang zum Wi-Fi des Hotels erhalten könnten, ohne ein Passwort auf ihrem Gerät eingeben zu müssen“, fügte er hinzu.
Im Bereich „data over sound“ sind bereits eine Reihe von Start-ups etabliert, darunter Chirp, Lisnr und Trillbit.
Im vergangenen Jahr hat Chirp gemeinsam mit dem britischen EDF Energy einen Versuch in einem seiner Kernkraftwerke durchgeführt. Der erfolgreiche Versuch umfasste die Nachrüstung von Geräten zur Übertragung von Zustandsdaten in einer Umgebung, in der die Funkübertragung verboten ist. Die Technologie wurde auch zur Kommunikation mit mobilen Mitarbeitern eingesetzt.
Chirp wurde auch bei Werbeaktivitäten für den Videospiel-Hersteller Activision und den Spielzeughersteller Hijinx eingesetzt.
Lisnr konzentriert sich in erster Linie auf das Bezahlen über Ton und hat sich außerdem mit Ticketmaster zusammengetan, um digitale Konzertkarten zu liefern, während Trillbit Anwendungsfälle im Einzelhandel, die Indoor-Wegfindung und das Einchecken bei Veranstaltungen erforscht.
*George Nott schreibt unter anderem für Computerworld.com
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