СПОСОБ ФИЛЬТРАЦИИ БИНАУРАЛЬНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ В АУДИОПОТОКАХ
METHOD OF FILTERING BINAURAL EFFECTS IN AUDIO STREAMS

Изобретение относится к средствам защиты индивидуального, группового и массового сознания граждан от скрытых вредоносных воздействий в аудиопотоках.
Наиболее распространенными вариантами скрытых вредоносных воздействий в аудиопотоках, циркулирующих в сети Интернет, с учетом ограничений, накладываемых современными характеристиками технических каналов передачи информации и физиологических особенностей слухового анализатора, являются бинауральные биения в области биоэффективных частот. Рассмотрим содержание данного типа воздействий.
Бинауральная стимуляция - это прослушивание в стереонаушниках искусственно генерированных монотонных звуковых сигналов с целью возникновения в мозге слушателя "чистых" бинауральных ритмов заданной частоты. Термином "бинауральный ритм" ("бинауральное биение") (от латин. bird - "два" и auris - "ухо") принято называть звуковой эффект, возникающий при прослушивании в стереонаушниках звуков близкой частоты по разным каналам (правому и левому). При этом человек ощущает биения пульсирующего тона с частотой, равной разности частот, воспринимаемых левым и правым ухом. Например, когда одно ухо слышит чистый тон с частотой 300 Гц, а другое - 308 Гц (разница частот не должна превышать 25 Гц), то полушария головного мозга человека начинают работать синхронно, и в результате слушатель ощущает особое звуковое биение с "разностной" частотой, равной 8 Гц (308-300=8 Гц). Когда в правом и левом ухе присутствуют звуковые сигналы двух разных частот, головной мозг вычисляет разность фаз между этими сигналами (мозг производит наложение данных двух сигналов), что дает в результате третью - "разностную" - частоту, слышимую и воспринимаемую как бинауральный ритм.
Частота бинаурального ритма - это разница между частотами левого и правого каналов звукового стереосигнала. Искусственно накладывая бинауральные ритмы друг на друга, можно формировать ритмическую активность мозга в так называемом биоэффективном диапазоне частот и таким образом вызывать у человека желаемую картину электромагнитных волновых колебаний в мозге, а вместе с ней и нужное состояние сознания, которому свойственна эта картина. Характеристики основных биоэффективных частот представлены в таблице 1, известной из статьи Хабарова О.В. Биоэффективные частоты и их связь с собственными частотами живых организмов //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2002, №5, с.56-66.
Таблица 1
Название
Частота, Гц
Амплитуда, мкВ
Описание
Дельта-ритм
0,3-4
50-500
Ритм спящего человека
Тэта-ритм
4-8
10-30
Ритм полностью расслабленного состояния и перехода в состояние сна, наркоза
Альфа-ритм
9-13
30-60
Ритм бодрствующего человека; связан со способностью к абстрактному мышлению
Бета-1-ритм
13-25
3-10
Ритм бодрствования
Бета-2-ритм
25-35
(доминирует в лобных отделах головного мозга)
Гамма-ритм
35-100
5-15
Спорадические колебания в состоянии бодрствования
В окружающей человека естественной среде такое явление, как "чистые" бинауральные ритмы, отсутствует. Поэтому при определенных условиях бинауральная стимуляция может причинить серьезный вред.
Сложившийся в мировой практике подход к обеспечению защиты психики пользователей от потенциально опасных материалов включает в себя, в основном, меры законодательного характера, а также программно-технические методы.
Законодательные методы защиты прав несовершеннолетних в сети Интернет наиболее полно реализованы в США - стране, являющейся мировым лидером по числу законодательных актов в этой сфере. Среди действующих законов следует отметить "Акт о защите частной жизни несовершеннолетних" 1998 года, закрепляющий обязательную классификацию web-ресурсов для детей моложе 13 лет с целью обеспечения более эффективного контроля со стороны родителей за работой детей в Интернет. Другой законопроект - "Акт о защите частной жизни несовершеннолетних", устанавливает правило, по которому распространение информации частного характера о детях моложе 16 лет возможно лишь после соответствующего согласия на это их родителей. Несовершеннолетние не могут иметь своего Интернет-адреса, персонального канала и пр. Федеральной комиссии по связи данный Акт предписывает в течение 1 года разработать специальные правила по регулированию деятельности несовершеннолетних в сфере Интернет. "Акт о защите детей в Интернет" огранивает доступ к ряду Интернет-ресурсов, содержащих информацию непристойного характера в общественных местах, таких как школы и публичные библиотеки. Для фильтрации используются коммерческие фильтрующие программные пакеты, однако в ряде штатов, например в Пенсильвании, применяется блокирование IP-адресов на уровне провайдера. Также в США и Канаде введено правило порядок производства и продажи устройств, позволяющих взрослым блокировать для детей доступ к Интернет-ресурсам, содержащим информацию непристойного содержания, а также сцены насилия, разврата, жестокости, убийств.
В Германии, в соответствии с положениями Госдоговора о службах масс-медиа, заключенного правительством с представителями средств массовой информации, учрежден специальный орган - Комиссия по защите несовершеннолетних в масс-медиа, отслеживающий информацию в теле- и радиовещании и Интернет в рамках всей страны, а также распространение DVD, CD, VHS и др. Список запрещенных материалов, согласно Закону о распространении материалов вредных для молодежи, включает в себя пропаганду насилия, нацистской идеологии, отрицание Холокоста, детскую порнографию, сексуальную дискриминацию женщин, садизм, сексуальное изнасилование и др. Кроме того, в Германии действует "Ассоциация добровольного мониторинга провайдеров мультимедийных услуг", выполняющая функции саморегулирующего органа. Большинство поисковых систем, включая Google, Lycos Europe, MSN Deutschland, AOL Deutschland, Yahoo!, T-Online и Т-info, присоединились к соглашению "Добровольный самоконтроль для мультимедийных сервис-провайдеров, в рамках которого осуществляется фильтрация web-сайтов на основе списка, составляемого и публикуемого Германским федеральным департаментом по медиаресурсам, вредным для молодежи.
В Великобритании и Австралии решение тех же задач осуществляется, главным образом, посредством правительственных программ. В Соединенном Королевстве регулирование Интернет осуществляется на основании программы, получившей название Интернет План по защите детей в Интернет, объединяющей правительственные органы, Интернет-индустрию и правозащитные организации. Для координации деятельности всех участников создан "Центр по защите детей от эксплуатации online". Одним из главных направлений деятельности Центра является борьба с педофилией в Интернет, в целях которой создана команда по исследованию online педофилии. Помимо вышеизложенного, в целях борьбы с распространением порнографической информации в Интернет создана общественная организация "Фонд Интернет Наблюдения", в которой активное участие принимают провайдеры Интернет-услуг, делающие вклад в его финансирование.
В Канаде принята национальная стратегия по защите детей от сексуальной эксплуатации в Интернет, призванная объединить усилия представителей Интернет-индустрии и правоприменительных органов, а также направленная на развитие форм саморегулирования.
В Российской Федерации в качестве первоочередных законодательных мер защиты может стать внесение изменений в Федеральный закон РФ «О связи» и Федеральный закон РФ «Об информации, информационных технологиях и защите информации»:
- внесение в Федеральный закон "О связи" определения сети Интернет и оператора сети Интернет (провайдера);
- дополнение Федерального закона «О связи» нормой, обязывающей операторов связи, предоставляющих доступ к сети Интернет (провайдеров), устанавливать по просьбе пользователя программные фильтры и иные средства, пресекающие доступ к информации, запрещенной к распространению законодательством РФ;
- дополнение Федерального закона «Об информации, информатизации и защите информации» нормой, обязывающей государственные органы, органы местного самоуправления в соответствии со своими полномочиями реализовывать функции по защите детей от незаконной информации, распространяемой в сети Интернет.
К числу основных общественных мер защиты в Российской Федерации следует отнести:
- создание горячих линий по борьбе с нелегальным интернет-контентом, их интеграциях в международные системы мониторинга нелегального контента (IN-HOPE и др.);
- просветительская деятельность, направленная на повышение уровня осознания проблемы агрессивного Интернет-контента в органах государственной власти, Интернет-сообществе (конференции круглые столы и др.);
- образовательная деятельность, направленная на повышение культуры пользования Интернет - руководства для родителей, учителей и детей по пользованию Интернет в школах и в домашних условиях;
- социальная реклама на телевидении и в Интернет, направленная на повышение бдительности взрослых пользователей Интернет-услуг в отношении контроля за Интернет-активностью несовершеннолетних;
- создание сети Интернет-ресурсов для малолетних пользователей (до 12-16 лет), включающих образовательные и игровые ресурсы, поисковую систему, возможность безопасной переписки и on-line общения детей между собой - "Интернет-пространство для детей", школьные социальные сети и рекламирование этих ресурсов среди родителей;
- финансирование и организация научно-исследовательской деятельности, направленной на разработку систем мониторинга и защиты от скрытого вредоносного воздействия мультимедийного контента сети Интернет, внедрение данных продуктов на рынок связи.
Одним из главных недостатков законодательных и организационно-административных мер в отношении защиты от распространения вредоносного мультимедийного контента в каналах сети Интернет является высокая инертность действующих правовых механизмов относительно возникновения угроз новых типов. Так, в конце сентября 2009 года законодательным собранием г. Санкт-Петербурга была одобрена поправка к закону «О нормативах распространения в Санкт-Петербурге печатной продукции, аудио- и видеопродукции, иной продукции, не рекомендуемой ребенку», по которой, помимо прочего, запрещалось распространять среди несовершеннолетних «аудионаркотики и бинауральные ритмы». Однако в ноябре 2009 года губернатор г. Санкт-Петербург В.Матвиенко вернула без подписания данный законопроект, сославшись на то, что аудионаркотики не включены в федеральный закон «О наркотических и психотропных веществах». В свою очередь, глава Госнаркоконтроля В.Иванов подтвердил, что «звуковые наркотики действительно воздействуют на слуховые рецепторы, и у человека возникает чувство неадекватного восприятия, но правовых оснований для борьбы с ними не имеется…».
Вместе с тем, программно-технические методы и средства фильтрации скрытого вредоносного контента в сети Интернет в настоящее время развиты недостаточно. Основными организациями, ведущими исследования в области психотехнологий на территории России, являются кафедра психоэкологии Российского университета дружбы народов, Научно-исследовательский институт психоэкологии Российской академии естественных наук, научная группа кафедры психиатрии Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова, Всероссийский научно-исследовательский институт телевидения и радиовещания. Однако сведения о наличии в РФ действующих систем технического мониторинга каналов сети Интернет в интересах защиты от скрытой передачи вредоносной информации в открытых источниках отсутствуют. Их наиболее близким аналогом является прибор ОДСВ-1 (опытный детектор скрытых вставок), разработанный в 2002 году ВНИИТР совместно с Национальным исследовательским центром телевидения и радио по заказу Министерства РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций. Сам прибор выглядит очень просто: телевизор, небольшой ящик-детектор и компьютер. ОДСВ-1 производит запись телевизионных программ на видеопленку, после чего осуществляет в них поиск видеовставок типа «25 кадра» продолжительностью менее 113 мсек. Решение о вредоносности выявленных вставок выносится экспертной группой при последующем просмотре. С помощью прибора ОДСВ-1 было обнаружено применение 25-го кадра во время демонстрации мод. Этим кадром показывался Интернет-сайт компании, чьи модели были представлены. Один из сотрудников "НТВ-Плюс" подтвердил наличие скрытой рекламы с использованием 25-го кадра в большинстве развлекательных передач. Известен лишь один случай, когда Минпечати уличило в прошлом телекомпанию в использовании 25-го кадра. Речь идет об использовании невидимого кадра с текстом: "Сиди и смотри только АТН". Одноименная екатеринбургская компания была лишена за это лицензии на два месяца. Изготовление и (или) распространение теле-, видео- и кинопрограмм, документальных и художественных фильмов, содержащих скрытые вставки, воздействующие на подсознание людей, рассматривается в АК РФ в качестве административного правонарушения.
Очевидным недостатком описанного подхода является невысокая оперативность и низкая производительность. Таким образом, возникает острая необходимость разработки и оснащения программно-техническими средствами защиты от вредоносного мультимедийного контента (по аналогии с антивирусным программным обеспечением) средних и высших учебных заведений.
Заявленное изобретение решает задачу оперативного и высокопроизводительного обнаружения вредоносных бинауральных воздействий в аудиопотоках.
Сущность заявленного изобретения как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков.
Согласно изобретению способ фильтрации бинауральных воздействий в аудиопотоках, включающий обнаружение бинауральных воздействий в аудиофайлах, характеризуется тем, что вычисляют разницу между частотами левого и правого каналов звукового стереосигнала, затем оцифрованный звуковой сигнал представляют в виде некоторого набора отсчетов амплитуд, производимых через определенные промежутки времени и представляемых некоторым количеством двоичных разрядов, и путем преобразования Фурье представляют звуковой сигнал в виде коэффициентов, соответствующих амплитудам и фазам главных гармоник, после чего выявляют вредоносные частотные воздействия в аудиофайле.
В этом заключается совокупность существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключается в том, что благодаря реализации всех существенных признаков заявленного технического решения появляется возможность защиты пользователей средств массовой коммуникации от скрытого вредоносного воздействия мультимедийного (аудио) контента в режиме реального времени.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 заявленная технология проиллюстрирована схемой алгоритма на примере выявления бинаурального ритма в цифровом стереофоническом аудиосигнале, на фиг.2 представлены результаты дискретного преобразования Фурье для бинаурального стереосигнала, на фиг.3 показано объединение каналов скомпрометированного стереофонического аудиофрагмента для получения монофонического сигнала, не обладающего эффектом бинауральных биений, на фиг.4 показано разделение полученного монофонического сигнала вновь на два канала с получением псевдо-стереосигнала, не содержащего бинауральных биений.
Заявленная технология осуществляется следующим образом.
На вход алгоритма подается корректно декодированный цифровой аудиосигнал x(nТ). Результатом работы алгоритма является принятие решения о наличии или отсутствии в анализируемом аудиосигнале бинауральных биений с частотой f.
Для приведения временной зависимости к набору частотных гармоник и выявления частоты основного тона по каждому из каналов стереосигнала использовано дискретное преобразование Фурье:
изм
изм
где Т - период дискретизации; n - номер отсчета дискретизированного сигнала, n=0, 1, 2, …, N-1; k - номер гармоники сигнала, k=0, 1, 2, …, N-1, частота гармоник равна k/Т (Т - период измерения); W - вспомогательная функция. Наличие бинауральной разницы частот между каналами определяется соотношением:
Вывод о потенциальной опасности анализируемого аудиопотока для психофизиологического состояния осуществляется на основе решающего правила:
Продемонстрируем результаты выполнения дискретного преобразования Фурье для стереосигнала, содержащего «чистый» бинауральный ритм, маскированный белым шумом (фиг.2).
На графике хорошо различимо смещение частот главных гармоник правого и левого каналов стереосигнала на величину около 24 Гц, что соответствует бинауральному биению в области бета-ритма.
Таким образом, объективным признаком наличия в аудиопотоке скрытых бинауральных ритмов, воздействующих на психофизиологическое состояние человека, является разность несущих частот правого и левого стереоканалов, лежащая в диапазоне от 0 до 25 Гц. Фильтр на основе дискретного преобразования Фурье позволяет выявлять в аудиопотоке наличие таких участков, прослушивание которых может привести к принудительной синхронизации частоты работы головного мозга с частотой, вызывающей ухудшение психофизиологического состояния.
В силу особенностей реализации, вредоносная аудиоинформация зачастую неотделима от аудиопотока-носителя, на фоне которого она замаскирована. Попытка устранения вредоносного содержания в таких случаях может привести к полному искажению структуры и свойств исходного аудиопотока. В таких случаях оптимальным методом нейтрализации вредоносного воздействия является полное блокирование скомпрометированной аудиоинформации.
Вместе с тем, в отдельных случаях возможно осуществление преобразований, нейтрализующих воздействие вредоносной аудиоинформации с сохранением структуры и основных свойств аудиопотока, в «прозрачном» для пользователя режиме. Так, например, в случае выявления в анализируемом аудиопотоке признаков наличия бинауральных биений разработанная технология предполагает следующую последовательность шагов по их нейтрализации с сохранением целостности и основных свойств исходного аудиообъекта:
1. Каналы скомпрометированного стереофонического аудиофрагмента объединяются для получения монофонического сигнала, не обладающего эффектом бинауральных биений (фиг.3).
2. Разделение полученного монофонического сигнала вновь на два канала с получением псевдо-стереосигнала, не содержащего бинауральных биений (фиг.4). На рисунке заметно отсутствие смещения сэмплов правого и левого каналов относительно друг друга по сравнению с исходным сигналом (фиг.3а), что обусловлено отсутствием бинауральных биений в итоговом аудиосигнале.