麦克风之前：基于声学超材料的物理层声纹匿名化
声音
2026-04-23 v1
摘要
声纹被广泛用于身份验证；然而，它们在公共场合极易被捕获，且一旦泄露便无法撤销。现有的匿名化系统运行于录音设备内部，当麦克风或软件不可信时（如在会议室、报告厅和采访中）便失效。我们提出了 EchoMask，这是首个利用声学超材料实现实时声纹匿名化的实用物理层系统。通过在声波到达麦克风之前对其进行修改，EchoMask 能够阻止攻击者通过被攻破的设备捕获干净的声纹。我们的设计结合了三项关键创新：频率选择性干扰，用于破坏声纹特征同时保持语音可懂度；声场模型，用于确保说话人移动时的稳定性；以及可重构结构，用于产生时变干扰，防止学习或抵消固定的声学模式。EchoMask 成本低、无需电源、可 3D 打印，无需机器学习、软件支持或麦克风改装。在多种环境下对八种麦克风进行的实验表明，EchoMask 将声纹匹配失败率（即声纹匹配尝试失败的比例）提升至 90% 以上，同时保持了高语音可懂度。
引用
@article{arxiv.2604.20116,
title = {Before the Mic: Physical-Layer Voiceprint Anonymization with Acoustic Metamaterials},
author = {Zhiyuan Ning and Zhanyong Tang and Xiaojiang Chen and Zheng Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.20116},
year = {2026}
}