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Jon PAUL : de la compression acoustique à la téléphonique mobile

juin 2010 par Marc Jacob

Jon PAUL, membre associé de l’ARCSI, Vice-Président de Scientific Conversion, Inc. et Curator du Crypto-Museum, California (USA) est à la fois ingénieur en électronique, collectionneur et passionné d’histoire. Il a relaté celle des technologies utilisées durant la Deuxième Guerre Mondiale en matière de cryptographie, technologies que l’on retrouve aujourd’hui dans des objets d’usage courant tels que les lecteurs MP3 ou les téléphones portables. A travers des schémas et des enregistrements, il a décrit le fonctionnement notamment de SIGSALY, cette machine fantastique qui permit à Roosevelt et Churchill de communiquer secrètement entre Washington et Londres durant le conflit et a servi bien dans d’autres conflits plus récents.

Le général Jean-Louis Desvigne et Jon PAUL

Le général Jean-Louis Desvigne, Président de l’ARCSI a présenté Jon PAUL en faisant un rappel de sa carrière qui a travaillé, entre autre, au sein de la NSA et de l’US Navy Underwater Sound Laboratory. Il a rappelé qu’il a aussi inventé du matériel audio pour le grand public et les professionnels et est détenteurs de 7 brevets y compris un brevet "Pro Se" de 1991 pour un microphone numérique.

Jon PAUL a commencé son exposé en rappelant que le premier à avoir travaillé sur le traitement du son a été Fourrier qui a créé au 19ème siècle « l’analyse harmonique », dite aussi analyse de Fourier. Cette analyse permet de faire une présentation des fonctions ou des signaux comme superposition d’ondes de base. Elle approfondit et généralise les notions de série de Fourier et de transformée de Fourier. Les ondes de base s’appellent les harmoniques, d’où le nom de la discipline. Durant ces deux derniers siècles, elle a eu de nombreuses applications en physiques connues sous le nom d’analyse spectrale, et a des applications récentes notamment en traitement des signaux, mécanique quantique, neurosciences, stratigraphie...

Euphonia de Joseph Faber

Jon PAUL a aussi cité rapidement d’autres mathématiciens comme qui ont effectué à cette même époque des travaux sur l’acoustique comme en 1791 Wolfgang Von Kemplin, ou en 1850, Helmholtz qui a travaillé sur l’importance des harmoniques sonores (décomposition en séries de Fourier) ou enfin Joseph Faber qui a fabriqué Euphonia une machine qu’il a connecté à un télégraphe pour traduire les traits et points en voix humaines.

SYGSALY la machine à crypter la voix

Mais, il a fallu attendre 1928 avec le VOCODER la machine de l’américain Homer Dudley, employé de Bell Laboratories. Cette machine permet de fusionner une voix humaine avec une autre source sonore mais électronique celle-là. Cette « fusion » donne lieu à une transformation générale du signal. Chaque « source » peut être contrôlée et manipulée en volume, en fréquence, en forme d’onde, etc. Dans la foulée, Dudley inventa le « Voder » (Voice Operating DEmonstratoR) qui, lui, générait une voix à partir de l’électronique.

Le VOCODER a permis de créer SIGSALY, une machine pour crypter les communications. Elle a été utilisée durant la seconde guerre mondiale pour crypter les communications entre le président Roosevelt et Churchill, mais aussi entre les généraux des Alliés. Le code de cette machine n’a jamais été décrypté par les allemands. Par contre, cette machine nécessitait une douzaine de personnes pour la faire fonctionner. Elle pesait plusieurs centaines de kilo et était d’une taille imposante. Plus tard la machine a vu sa taille se réduire et a été utilisée par l’armée américaine en Corée et au Vietnam. Au fil du temps, la taille de cette machine s’est réduite pour ne peser en 1953 que 227 kg et dans les années 60 que 50 kg.

Du chiffrement de la voix à la téléphonie mobile

Ce n’est qu’en 1976 que le gouvernement américain a diffusé publiquement les secrets de cette machine. Cette technologie a permis la création du CELP (Code Excited Linear Prediction) qui est une technique de compression des signaux de la parole dont une des résultantes est la téléphonie cellulaire numérique, où de nombreux utilisateurs partagent la bande passante avec une même fréquence. Elle est utilisée aussi dans les MP3, MPEG… Aujourd’hui, l’ASSP Accoustic Speach Signal Processor aux Etats-Unis travaille sur l’amélioration de la compression des signaux.

Lien utile : www.crypto-museum.org/biblio.pdf




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