Интернет Звуков: как работает передача данных с помощью аудио и какие у неё перспективы

Оригинальная статья. Перевод — Interweb Pro.

***

Как птицы общаются друг с другом? С помощью пения. Теперь настал черед машин. В настоящее время новые игроки на рынке занимаются созданием так называемого "Интернета Звуков".

Экскурс в историю

Давайте отмотаем время назад. Звук как сигнал имеет давнюю историю. Изначально, рога, барабаны и колокола использовались для того, чтобы бить тревогу, созывать верующих на молитву, сопровождать движение военных войск и городских рабочих: мелодии городских масштабов сопровождали нашу жизнь. Звуки эти, прежде всего, служили коммуникацией, в то время как музыкальность стояла на втором плане.

Аналоговые звуковые сигналы встречаются в самых неожиданных местах: композиторы от Моцарта до Шумана прятали в своих музыкальных произведениях аудио-нумерологические шутки, подводные модемы указывали направление военно-морским судам, телефонные сети журчали диал-тоновыми энгармониями.

Для многих (включая и меня), первый опыт использования интернета ассоциировался со щебечущим скворцом модемом, ИКМ-закодированными играми на кассете — где звук являлся не данными как таковыми, а побочным эффектом передачи данных, — передачи не «по воздуху» или «на слух», а через кабель.

Наступила цифровая эпоха современных систем, шифрующих URL-адреса как в нотный ряд для беспроводной передачи, так и в крошечные аудио клипы, которые теперь могут быть декодированы в режиме реального времени на мобильных устройствах. В невесомом мире цифровых технологий легко забыть, что информация — это вещь, это материал, - так почему же не звук? Теперь, в современную эпоху техника может петь. И она может передавать посредством звука что угодно — от фотографий до платежей.

Интернет Звуков уже здесь

Это и называется Интернетом Звуков, спикернетом. Использовать звук, чтобы передать ссылку удаленному серверу — это одно, но что важнее — локальные таблицы поиска на устройстве избавляют от необходимости задействовать другую сеть: звук — это и есть сеть. Современные технологии способны в настоящее время отправлять только небольшое количество данных посредством звука, но при этом хорошо справляются с кодированием каждого URL-адреса когда-либо созданного в аудио (протяженностью в несколько секунд или меньше).

Почему это сильная идея?

Только представьте: на планете больше крошечных недорогих колонок, чем людей. Почему бы не использовать эту широко распространенную, типовую технологию? Мы видим большие перспективы в простой и интуитивной возможности подключения большого числа устройств друг к другу.

Звук — во многом первая и пока наиболее обделенная вниманием сеть.

Звук может проникнуть туда, куда не могут проникнуть другие сети, и звук может быть ценной
частью экосистемы сети наряду с существующими протоколами. Мы можем легко переориентировать систему банкоматов, телевизоров, игрушек, радио и планшетов — если они издают звуки, они могут и отправлять данные.

Как это работает?

Существует ряд техник для создания Интернета Звуков, разбитых на три категории:

Дескриптивные: выбор заданных функций сигнала четко разграничивает один сигнал от другого (так называемая «технология аудио отпечатков»). Примером служат сервисы распознавания музыки, такие как Shazam и Soundhound. Сетевые гики, простите меня: хотя их с натяжкой можно назвать истинными технологиями спикернета, даже музыку можно переориентировать для p2p-связи.

Аддитивные: извлекаемые, но не обнаруживаемые человеком функции (так называемая «технология акустических водяных знаков») добавляются к какому-либо аудиосигналу. Сюда включают коды, используемые для трекинга слушателей при радиовещании. Один метод использует крошечные, неуловимо быстрые эхо-сигналы, как правило, упускаемые человеческим ухом; используется такими компаниями, как Infrasonics, mufin и Civolution. Скорость передачи данных примерно такая же, как и у отпечатков.

Кодовые: вместо того, чтобы вытягивать звук из большой онлайн-библиотеки знакомых звуков или добавлять водяные знаки на лету, аудио сигнал (частота, тембр, фаза или диапазон) сам по себе является кодом. На сегодняшний день примеры этой техники разработаны таким образом, чтобы быть устойчивыми к шуму, искажению и компрессии и включают в себя мульти-частотные системы, такие как Chirp и LISNR. Недавно на рынок вышла еще одна форма мульти-частотного кодирования — Google Tone. Чистые кодовые сигналы, «открытые слуху», имеют преимущество перед первыми двумя техниками в скорости своей передачи.

Но…

Все методы имеют как сильные, так и слабые стороны. Часто они прямо противоположны с точки зрения инженерии и юзабилити. Сигнал может быть богат данными, но отвратителен на слух. Сигнал может быть встроен незаметно в струнный квартет, но кодировать незначительный объем данных. Сигнал может быть безнадежно уязвим к реальным шумам или реверберации и так далее. Сигнал может быть неприятным и в то же время ненадежным.

Скорость передачи аудио неизбежно медленная. Скорость передачи аудио с приятным для уха звуком — аналогично. Трюк состоит в том, чтобы отправлять вместо файлов указатели на файлы. Звуковые данные поднимают вопросы безопасности: передача данных «от одного ко многим» является чрезвычайно удобной, но небезопасной; но что делать, если вы хотите переслать данные только одному человеку? Задача интересная — новые решения уже разрабатываются, пока мы их обсуждаем.

Наконец, что самое главное - действительно ли нам нужен Интернет Звуков? Я уверен, что да. Звук — во многом первая и пока наиболее обделенная вниманием сеть — своеобразный мост всего в несколько футов, средство, которое проникает туда, куда не способны проникнуть другие сети.

Забота о пользователях

Сам по себе звук имеет большое значение. Важно, чтобы он использовался с уважением, с заботой о звуковой среде. У нас достаточно шумового загрязнения — от звуков музыки, льющихся в общественных местах из наушников, до раздражающих звуковых сигналов при нажатии кнопок на звуковых аудио-интерфейсах.

Будучи аудио-гиками и саунд-дизайнерами, мы сильно заботимся о разработке звуков, которые посылаем и мы не просто так моделируем наше аудио в звуки природы, в частности, язык птиц. Интернет Звуков должен быть гуманной формой общения: такой, что уважает пользователей, ставит на первое место заботу о человеческом восприятии на слух.

Звук повсюду

Настало время воодушевиться. Возможности для Интернета Звуков откровенно умо- (если не ухо-) помрачительны — от большого диапазона доступных приложений до простоты их использования. Потенциал в настоящее время идет в сторону реорганизации речевого, музыкального и звукового оформления для обмена данными и моя компания активно этим занимается.

Новый продукт позволит ускорить развитие: все более дешевые чипы ЦОС (цифровой обработки сигнала) в мобильных телефонах и устройства с интерфейсами hands-free, увеличивают охват и эффективность продуктов Интернета Звуков. Мы видим как аудио используется в платежах, для отправки биткоинов по радио, в классах при обмене фотографиями и на веб-страницах, чтобы перенести карты на мобильные устройства. И это только начало. Ведь, там, где есть звук, есть и данные — от тупых телефонов до дверных звонков.

Интернет Звуков уже на пороге, и вы еще точно об этом не слышали.