Manuel Eichelberger och Simon Tanner, två ETH doktorander, lagra data i musik. Detta betyder, till exempel, att bakgrundsmusik kan innehålla åtkomstdata för det lokala Wi-Fi-nätverket, och en mobiltelefons inbyggda mikrofon kan ta emot denna data. "Det skulle vara praktiskt på ett hotellrum, " Tanner säger, "eftersom gäster skulle få tillgång till hotellets Wi-Fi utan att behöva ange ett lösenord på sin enhet."

För att lagra data, de två doktoranderna och deras kollega, Masterstudent Gabriel Voirol, göra minimala ändringar i musiken. I motsats till andra forskares försök de senaste åren, forskarna konstaterar att deras nya tillvägagångssätt tillåter högre dataöverföringshastigheter utan hörbar effekt på musiken. "Vårt mål var att säkerställa att det inte blev någon inverkan på lyssnarglädjen, " säger Eichelberger.

Tester som forskarna har genomfört visar att under idealiska förhållanden, deras teknik kan överföra upp till 400 bitar per sekund utan att den genomsnittliga lyssnaren märker skillnaden mellan källmusiken och den modifierade versionen (se även ljudexemplet). Med tanke på att under realistiska förhållanden krävs en viss redundans för att garantera överföringskvalitet, överföringshastigheten kommer mer sannolikt att vara cirka 200 bitar – eller runt 25 bokstäver – per sekund. "I teorin, det skulle vara möjligt att överföra data mycket snabbare. Men ju högre överföringshastighet, ju snabbare informationen blir märkbar som störande ljud, eller datakvaliteten försämras, ", tillägger Tanner.

Dominerande anteckningar döljer information

Forskarna från ETH Zürichs Computer Engineering and Networks Laboratory använder de dominerande tonerna i ett musikstycke, överlagra var och en av dem med två marginellt djupare och två marginellt högre toner som är tystare än den dominerande tonen. De använder sig också av övertonerna (en eller flera oktaver högre) för den starkaste tonen, infogar lite djupare och högre toner här, för. Det är alla dessa ytterligare anteckningar som bär data. Medan en smartphone kan ta emot och analysera denna data via sin inbyggda mikrofon, det mänskliga örat uppfattar inte dessa ytterligare anteckningar.

"När vi hör en hög ton, vi märker inte tystare toner med en något högre eller lägre frekvens, " säger Eichelberger. "Det betyder att vi kan använda den dominanta, höga toner i ett musikstycke för att dölja den akustiska dataöverföringen." Det följer att den bästa musiken för denna typ av dataöverföring har många dominerande toner - poplåtar, till exempel. Tyst musik är mindre lämpligt.

För att tala om för avkodaralgoritmen i smarttelefonen var den behöver leta efter data, forskarna använder mycket höga toner som det mänskliga örat knappt kan registrera:de ersätter musiken i frekvensområdet 9,8-10 kHz med en akustisk dataström som bär informationen om när och var över resten av musikens frekvensspektrum för att hitta data som överförs.

Från högtalaren till mikrofonen

Sändningsprincipen bakom denna teknik skiljer sig fundamentalt från det välkända RDS-systemet som används i bilradio för att sända radiostationens namn och detaljer om musiken som spelas. "Med RDS, data överförs med hjälp av FM-radiovågor. Med andra ord, data skickas från FM-sändaren till radioenheten, " Tanner förklarar. "Vad vi gör är att bädda in data i själva musiken – överföra data från högtalaren till mikrofonen."