(Июль 2002)
Аудио-техно-детектив в трех частях, с двумя прологами, но пока без эпилога
Пролог 1
Более 30 лет назад, в августовском номере журнала “Proceedings of the I.E.E.E.” была опубликована занятная статья [1], с которой принято отсчитывать историю довольно необычной области научных исследований, именуемой “акустическая археология”.
Этот термин был введен в обиход автором статьи, инженером Ричардом Вудбриджем, который предположил, что в древние времена, задолго до изобретения технологии звукозаписи, разнообразные окружающие звуки могли быть непреднамеренно зафиксированы на бытовых предметах, окружающих человека. Например, на керамических изделиях гончаров, или на холстах картин художников.
Идея же Вудбриджа состояла в том, что современные исследователи, вооруженные техникой и правильной методикой поиска, могли бы отыскивать такие фрагменты акустической истории и вновь их воспроизводить. Для проверки своей гипотезы инженер провел несколько экспериментов, которые действительно подтвердили принципиальную возможность успешных “аудио-раскопок”.
Так, в ходе анализа борозд, оставленных при изготовлении на поверхности глиняного горшка, удалось снять звуки гончарного круга и 60-герцевый тон электромотора, вращавшего круг. А при более тонком исследовании мазков масляной краски на холсте Вудбриджу даже удалось извлечь из картины слово “blue”, произнесенное при нанесении мазка и зафиксированое колебаниями холста и волосков кисти…
В начале 1990-х годов аналогичные исследования проводили шведские исследователи, акустик Мендель Клейнер и археолог Пауль Астрём, также продемонстрировавшие возможность извлечения звуков из старинных ваз [2], но увы, несмотря на определенные успехи, в целом предмет исследования был сочтен специалистами чересчур уж экзотическим и сколь-нибудь существенного развития впоследствии так и не получил.
Пролог 2
Ровно 30 лет назад, в летние месяцы 1972 года в политической жизни США разразился грандиозный скандал, впоследствии получивший название “Уотергейт” и в конечном счете, спустя еще два года вылившийся в процедуру импичмента и досрочный уход Ричарда Никсона с должности президента страны.
В качестве важнейших улик, продемонстрировавших потрясающую лживость и цинизм высшего политического руководства государства, выступили магнитофонные ленты, на которых в помощь стенографистам фиксировалось все, обсуждавшееся в Белом доме, — от повседневной рутины политической кухни до взлома штаб-квартиры демократической партии, главного конкурента на президентских выборах.
Причем лента, хронологически самая первая из фигурировавших в уотергейтском деле (в архивных реестрах проходящая как “№ 342”), осталась и самой большой, вероятно, загадкой во всей этой истории.
На записи, сделаной 20 июня 1972 года, три дня спустя после ареста группы взломщиков в отеле Watergate, президент Никсон обсуждает произошедшее с начальником своего аппарата, Г. Хэлдменом (H. R. Haldeman). Когда же эта лента после длительных тяжб дознавателей с госадминистрацией была наконец представлена следствию, то выяснилось, что значительный ее фрагмент размером 18,5 минут оказался “случайно” стертым стенографисткой-секретаршей.
Аудиоэксперты по характерным звуковым щелчкам быстро установили, что кнопка стирания записи нажималась по меньшей мере 5 раз, так что гипотеза о случайности произошедшего очень мало кого убедила. Однако восстановить для истории этот явно важный утраченный кусок по тем временам оказалось совершенно невозможно, несмотря на неоднократно предпринимавшиеся попытки.
Часть 1. “Разумные девайсы” Сен-Круа
По каким-то неведомым причинам люди крайне неравнодушны к круглым датам и годовщинам. Поэтому и 30-летие Уотергейта не только дало импульс появлению новых мемуаров, но и породило интереснейший конкурс по “акустическим раскопкам тишины” на знаменитой ленте № 342.
Ни для кого не секрет, что за прошедшие годы в методах обработки звука сделан гигантский прогресс, в первую очередь благодаря цифровым технологиям.
Однако большинство людей имеет весьма смутное представление о реальных возможностях нынешней криминалистической аудио-экспертизы. Потому что профессионалы этой области по понятным причинам предпочитают не слишком афишировать себя и свою деликатную работу, сосредоточенную, главным образом, на восстановлении записей оперативного прослушивания наркодилеров, бандитов и прочей криминальной публики.
Лишь в редких случаях, вроде нынешнего конкурса, устроенного Национальным агентством архивов и записей США (NARA), удается поближе познакомиться с работающими в этой сфере небольшими, как правило, компаниями и методами их работы.
Строго говоря, и сама идея конкурса родилась в NARA не просто так, а с подачи одной из таких фирм — Intelligent Devices, возглавляемой инженером-электронщиком и сессионным гитаристом Стивеном Сен-Круа (Stephen St.Croix).
В силу разносторонних интересов президента фирмы, деятельность его предприятия (и, соответственно, сайт intelligentdevices.com) имеет две стороны — “открытую” и “закрытую”. Открытая сторона — это профессиональное программное обеспечение для музыкантов и студий звукозаписи. Закрытая сторона, т.е. доступная лишь для правоохранительных и федеральных органов, — это продукт SES или Speech Extraction System (“Система выделения речи”).
Сен-Круа попал в бизнес очистки, восстановления и улучшения звука в середине 1980-х годов, благодаря плодотворному участию в цифровой реставрации саундтреков знаменитых голливудских кинофильмов, таких как “Волшебник страны Оз” и “Унесенные ветром”.
Понемногу были наработаны тончайшие, “хирургические” методы компьютерной препарации звукозаписи, когда биты помех и лишних звуков удаляются итерационно, в результате сотен и тысяч прогонов одной и той же дорожки, постепенно обретающей “чистоту и прозрачность”.
В итоге же компания Intelligent Devices стала регулярно получать заказы от полиции и судебной экспертизы на восстановление речи с магнитофонных лент прослушивания, имеющих особо чудовищное качество записи.
Сен-Круа давно заинтересовался уотергейтской лентой 342 и прекрасно знал о тонкостях всех неудавшихся попыток восстановления стертого фрагмента.
Как установлено экспертизой, эта запись была сделана на одном магнитофоне — Sony TC-800B, а стерта на другом — Uher 5000. Вследствие небольшой разницы в расположении и размерах головок на аппаратах непременно должны были остаться небольшие полосы на внешних краях магленты, сохранившие хоть какие-то следы разговора, на восстановлении которых и концентрировали свои усилия эксперты.
Увы, ничего сколь-нибудь существенного услышать им не удалось, поэтому Сен-Круа решил избрать совершенно иную тактику.
При записи головка упорядочивает намагниченность микрочастиц оксида железа, расположенных на ленте аккуратными вертикальными полосками, а при стирании магнитная ориентация частиц хаотически перемешивается. Однако, как показывает опыт, даже при неоднократном стирании перемешивание затрагивает обычно не более 95% частиц.
Поэтому в Intelligent Devices решили создать специальный магнитофон с 200 отдельными головками, каждая из которых считывает лишь строго фиксированную, узкую полоску четверть-дюймовой магленты.
Затем специальная программа, анализирующая одновременно 200 дорожек, будет игнорировать на вертикальной полоске всякую случайно ориентированную частицу и считывать лишь те, что взаимно упорядочены, т.е. представляют собой остатки согласованного звука.
Часть 2. Шпионские хитрости Римса
В государственном архиве NARA с интересом встретили предложение Intelligent Devices, однако решили не мелочиться и подойти к делу капитально, объявив о Nixon Gap Challenge — “общенациональном” конкурсе аудио-экспертов на лучшее предложение по расшифровке самой знаменитой в истории тишины.
На призыв архива откликнулось около полудюжины профессионалов, о некоторых из которых можно подробнее прочесть в июльской (2002 г) публикации журнала Wired [3].
Один из наиболее, видимо, колоритных “конкурсантов” — некто Джеймс Римс (James Reames), эксперт Федерального бюро расследований с 32-летним стажем, в свое время возглавлявший лабораторию аудиозаписей ФБР, а ныне рулящий собственной компанией JBR Technology (jbrtech.com).
Римс — один из разработчиков знаменитого сверхминиатюрного магнитофона Nagra JBR, долгие годы применявшегося для скрытной записи разговоров тайными агентами по всему миру. Нынешняя же компания Римса, естественно, занимается судебно-криминалистической обработкой аудио-материалов.
Как и многие другие, Римс опирается при анализе записей на PCAP II [4] — специализированную рабочую станцию аудио-фильтрации, применяемую ФБР для очистки лент прослушивания и снабженную богатейшим инструментарием процессоров цифровой обработки сигнала.
Но помимо стандартных средств, в арсенале Римса припасено и несколько фирменных хитростей. Ленту 342 он собирается считывать на модифицированном катушечном магнитофоне, оборудованном небольшой видеокамерой и двумя зеркалами высокого разрешения, позволяющими выявить на пленке мельчайшие масляные пятна или отпечатки пальцев (например, окажись на пленке “пальчики” Никсона — это будет неопровержимым доказательством манипуляций президента с записью).
Кроме того, лента будет считываться с помощью 36 особо чувствительных магниторезистивных головок, применяемых в компьютерных жестких дисках. Эти головки реагируют на малейшие изменения в магнитной ориентации, генерируя подробную карту сканирования поверхности или “цифровой образ” аналогового по своей природе звука.
Для поиска малейших следов человеческого разговора в фоновом шуме усиленных звуков тишины используются массивы фильтров, ищущих характерные тоны речи. Если вдруг обнаруживается апериодический сигнал — это обычно хороший признак того, что на данной частоте удалось ухватить слово или другой записанный звук.
Когда удается выделить хотя бы одно слово, то точные замеры соответствующих частотных характеристик позволяют выявить его же на протяжении всей остальной ленты. Постепенно расширяя набор отловленных звуков и слов, экспертам удается складывать их вместе, восстанавливая из небытия отдельные фразы или даже разговор целиком.
Часть 3. Тайны вторичных гармоник
Еще одна, наиболее, видимо, мощная на сегодняшний день технология реставрации утраченных аудиозаписей напрямую для участия в конкурсе Nixon Gap не заявлена, но для полноты картины упомянуть ее необходимо.
Новый способ разработан совсем недавно в американском исследовательском центре Национального института стандартов и технологий (NIST) в г. Боулдер, шт. Колорадо, Дэвидом Паппасом и Стивом Ворэном [5], которые назвали свое детище “магниторезистивная микроскопия вторичных гармоник” или кратко SH-MRM (second harmonic magneto-resistive microscopy).
По сути дела, этими исследователями создан сканирующий магниторезистивный микроскоп, позволяющий выстраивать изображения высокого разрешения для поверхности магнитных лент, а также для других носителей аналоговой и цифровой записи.
Особо чувствительный магнитный сенсор полумикронного размера, аналогичный тем, что применяются в современных “винчестерах”, ощупывает и картографирует микроскопические магнитные поля на анализируемом образце.
Опора на выявление вторичных гармоник позволяет удалять из картины термические аномалии и строить высококонтрастные изображения записи. В случае аудиозаписи это позволяет напрямую преобразовывать отсканированную информацию в исходную волновую форму аналогового звука.
С помощью SH-MRM успешно восстанавливают не только стертые магнитофонные ленты для ФБР, но и сильно поврежденные магзаписи “черных ящиков” с потерпевших катастрофу самолетов.
Правда, оборотной стороной высочайшей аккуратности SH-MRM в восстановлении записей является и весьма большая трудоемкость технологии, что разработчики пытаются преодолеть существенным увеличением числа сканирующих головок.
Дэвид Паппас тоже подумывал принять участие в конкурсе по восстановлению “никсоновской ленты”, однако после 11 сентября 2001 лабораторию NISTпо максимуму задействовали на текущих задачах обеспечения национальной безопасности, так что от изысканий в области “акустической археологии” пришлось отказаться.
Вместо эпилога
Историческая лента 342 содержится в хранилище NARA с особой бережностью, так что за прошедшие тридцать лет ее прокручивали для копирования всего раз 5 или 6.
Для того, чтобы каждый из нынешних конкурсантов получил право доступа к ценному материалу, он должен сдать своеобразный “квалификационный экзамен” — восстановить хотя бы фрагмент записи на аналогичной контрольной пленке, также записанной на Sony TC-800B и стертой на Uher 5000.
Работы такого рода идут сейчас полным ходом, а выдача ленты-оригинала планируется, скорее всего, на начало следующего (2003) года.
Как комментирует состязание один из участников, Джеймс Римс, “если мы получим хотя бы пару слов — мы будем в восторге, если удастся извлечь слов 30 — это будет счастье, ну а если посчастливится восстановить весь фрагмент — у кого-то, наверное, случится сердечный приступ”…
PostScriptum из 2013
Десять лет спустя, в статье профессионального криминалистического журнала Forensic Magazine прошла информация, согласно которой никого из конкурсантов в итоге так и не допустили к анализу оригинала ленты 342:
Инициатива NARA закончилась безуспешно, поскольку участники конкурса не смогли восстановить каких-либо разборчивых аудиосигналов с симуляционного макета стертой записи. Глава NARA выразил надежду, что «… последующие поколения могут вновь попытаться восстановить этот важнейший фрагмент нашей истории»…
«Cracking Watergate’s Infamous 18 1/2 Minute Gap» by Philip T. Mellinger, in Forensic Magazine, February/March 2011.
ССЫЛКИ
[1] Richard G. Woodbridge, “Acoustic Recordings from Antiquity”, Proceedings of the IEEE, vol. 57, No. 8, August 1969, pp. 1465-1466.
[2] Mendel Kleiner and Paul Astrom, “The Brittle Sound of Ceramics — Can Vases Speak?”, Archaeology and Natural Science, vol. 1, 1993, pp. 66-72, Goteborg: Scandinavian Archaeometry Center, Jonsered, ISSN: 1104-3121.
[3] Tom McNichol, “Richard Nixon’s Last Secret”, WIRED, July 2002, http://www.wired.com/wired/archive/10.07/nixon.html
[4] Аппаратуру выпускает фирма Digital Audio Corporation (www.dacaudio.com), брошюру с описанием PCAP II можно найти тут: http://www.dacaudio.com/downloads/manuals/PCAP%20II%20Users%20Manual.pdf .
[5] D. P. Pappas, S. Voran et al., “Second Harmonic Magneto-Resistive Imaging to Authenticate and Recover Data from Magnetic Storage Media”, Proceedings of SPIE Conference on Technologies for Law Enforcement, Boston, MA, November 5-8, Jan 2001 (http://electronicimaging.spiedigitallibrary.org/article.aspx?articleid=1098446)
kiwi arXiv 