संदेश ले जाने वाला प्रकाश: मॉड्यूलेटेड प्रकाश, टीवी रिमोट से लेकर दो फोन तक

अपने टीवी रिमोट को अपने फोन के कैमरे की तरफ घुमाएं और एक बटन दबाएं। कई फोन पर आपको कुछ ऐसा दिखाई देगा जो आपकी आंखें नहीं देख सकतीं: रिमोट का सिरा हल्की रोशनी के साथ टिमटिमाता हुआ। यह रिमोट का इन्फ्रारेड (infrared) LED है, जो एक कोड को टिमटिमा रहा है — और धूप से भरे बैठक के कमरे में भी इसके काम करने का कारण कोई अतिरिक्त शक्ति नहीं है, जहाँ सूरज किसी भी LED की तुलना में कहीं अधिक इन्फ्रारेड उत्सर्जित करता है। इसका कारण है मॉड्यूलेशन (modulation)। रिमोट सूरज से अधिक चमकने की कोशिश नहीं करता; यह उस गति से टिमटमाता है जिस पर सूरज नहीं चमकता, और टीवी का रिसीवर केवल उसी गति पर होने वाले बदलाव को सुनता है। टिमटिमाहट (flicker) को पकड़ने के लिए ट्यून किए गए डिटेक्टर को स्थिर चमक, चाहे वह कितनी भी तेज क्यों न हो, दिखाई नहीं देती है।

यह एक विचार — एक ज्ञात ब्लिंक दर एक ऐसा हस्ताक्षर है जो किसी भी मात्रा में स्थिर प्रकाश के बावजूद बना रहता है — सबसे साधारण रिमोट से लेकर Li-Fi अनुसंधान प्रणालियों तक फैला हुआ है जो छत के लैंप को वायरलेस एक्सेस पॉइंट में बदल देती हैं (Haas et al., "What is LiFi?", इसका प्रमाणिक परिचय है)। और यह Sentio के मॉड्यूलेटेड-लाइट टूल का संपूर्ण कार्य सिद्धांत है, जो इसका उपयोग डेटा ले जाने के लिए नहीं बल्कि एक माप ले जाने के लिए करता है।

दो-फ़ोन सेटअप

यह टूल एक जोड़ी का आधा हिस्सा है। दूसरा फ़ोन (या किसी भी स्क्रीन पर वेब ऐप) उत्सर्जक है: यह अपनी स्क्रीन को काले और सफेद रंग के बीच ब्लिंक कराता है, ठीक 2 Hz पर एक स्पष्ट वर्गाकार तरंग बनाता है, जिसमें स्क्रीन की चमक को अधिकतम पर रखा जाता है ताकि हर चक्र एक समान रूप से बदले। मापने वाले फ़ोन का कैमरा छह सेकंड तक देखता है — एक दर्जन पूर्ण चक्र — और क्रम से दो प्रश्न पूछता है:

• क्या 2 Hz का ब्लिंक वास्तव में मौजूद है? कैप्चर दिखाई देने वाले फ्लिकर के समय को मापता है और पुष्टि करता है कि दर अपेक्षित दर से मेल खाती है। कोई पुष्टि नहीं, तो कोई माप नहीं — एक ऐसा बदलाव जो प्रमाण के साथ उत्सर्जक का नहीं है, वह कोई गुजरती हुई परछाई, स्क्रीन सेवर, या कुछ भी हो सकता है।
• बदलाव कितना बड़ा है? अधिकतम घटाव न्यूनतम नहीं — एक अकेली चमक इसे बिगाड़ सकती है — बल्कि चमक के नमूनों का एक मजबूत पर्सेंटाइल फैलाव, जो बाहरी फ्रेमों को अनदेखा करता है और वर्गाकार तरंग के वास्तविक आयाम को पढ़ता है। यह उस तकनीक का एक छोटा पॉकेट संस्करण है जिसे उपकरण निर्माता लॉक-इन डिटेक्शन कहते हैं: सब कुछ खारिज करें, केवल ज्ञात दर पर होने वाले बदलाव को रखें।

यह टूल कैमरे के लाल, हरे और नीले चैनलों में भी इस बदलाव को अलग से रिकॉर्ड करता है, और एक पल के समायोजन के बाद ऑटो-एक्सपोज़र और व्हाइट बैलेंस को लॉक कर देता है — क्योंकि अपने हाल पर छोड़ा गया कैमरा औसत चमक के पीछे भागता है, और औसत ही सिग्नल का वह हिस्सा है जिसे जानबूझकर छोड़ा जा रहा है।

बदलाव किस लिए है

अपने आप में, एक कैप्चर के बदलाव का कोई खास मतलब नहीं होता — यह दूरी, कोण, उत्सर्जित करने वाली स्क्रीन, और प्राप्त करने वाले कैमरे पर निर्भर करता है। लेकिन उसी सेटअप के साथ दो कैप्चर लें और उन्हें विभाजित करें, तो वह सब निरस्त हो जाता है। वह अनुपात ग्लेजिंग गतिविधियों का आधार है: सीधे कैमरे पर ब्लिंक करें, फिर शीशे के माध्यम से ब्लिंक करें, और सीधे बदलाव की तुलना में शीशे के पार होने वाला बदलाव शीशे की पारदर्शिता है — प्रति रंग चैनल के अनुसार, जिससे लो-ई कोटिंग का नीला-प्रधान अवशोषण एक अस्पष्ट रंग के बजाय एक मापे गए चयनात्मकता के रूप में दिखाई देता है। कैप्चर के बीच उत्सर्जक को एक चौथाई घुमाएं और वही सेटअप ध्रुवीकरण का परीक्षण करता है।

इस अनुपात पर भरोसा करने का कारण ठीक पहले पैराग्राफ की रिमोट-कंट्रोल वाली भौतिकी है: कमरे की रोशनी, लैंप, परावर्तन और दिन का प्रकाश, सभी 2 Hz परीक्षण में विफल हो जाते हैं और दोनों कैप्चर से बाहर हो जाते हैं। आप रोशनी से भरी दुकान में खिड़की के सामने फिल्मों को पकड़कर यह माप चला सकते हैं, और दुकान की रोशनी का इस पर कोई असर नहीं पड़ता।

समान टूल्स और एक सीमा

इस टूल का निष्क्रिय समकक्ष ब्लिंकिंग है, जो उस प्रकाश के समय को मापता है जिसे दुनिया मॉड्यूलेट करती है — LED फ्लिकर, राउटर ब्लिंक कोड, घूमती हुई मशीनरी। उस दिशा में वास्तविक स्वास्थ्य प्रासंगिकता है: LED लाइटिंग की फ्लिकर प्रक्रियाएं IEEE द्वारा अनुशंसित अभ्यास, IEEE 1789-2015 का विषय हैं, क्योंकि कम-आवृत्ति वाला मॉड्यूलेशन जिसे आँखें सचेत रूप से नहीं देख सकतीं, ज़रूरी नहीं कि उसका असर सिर पर भी न हो। मॉड्यूलेटेड-लाइट टूल एक शब्द में अलग है: ब्लिंक हमारा है। एक ज्ञात प्रोत्साहन एक फ्लिकर-टाइमर को ट्रांसमिशन फोटोमीटर में बदल देता है।

और ईमानदारी के लिए एक सीमा: आपके रिमोट का वास्तविक कोड इस टूल की पहुंच से बाहर है। IR रिमोट मिलीसेकंड-स्तर के बिट टाइमिंग के साथ दसों किलोहर्ट्ज़ पर मॉड्यूलेट करते हैं — जो कैमरे द्वारा प्रति सेकंड कुछ दर्जन बार चमक को मापने की दर से कहीं अधिक है। कैमरा यह देख सकता है कि रिमोट का LED जल रहा है (कैमरा सेंसर के अपूर्ण इन्फ्रारेड फ़िल्टरिंग के कारण यह वास्तव में एक उपयोगी मृत-बैटरी परीक्षण है), लेकिन पैटर्न को डिकोड करना समर्पित IR रिसीवर का काम है। फ़ोन टूल जानबूझकर मॉड्यूलेशन स्पेक्ट्रम के धीमे और मजबूत छोर पर रहता है: संचार के रूप में 2 Hz बहुत धीमा है, लेकिन एक माप वाहक के रूप में यह परिवेशी विचलन से बचने के लिए काफी तेज़ है और किसी भी कैमरे के लिए ईमानदारी से नमूना लेने के लिए काफी धीमा है।

स्विंग-अनुपात कैसे पूर्ण ग्लेज़िंग का निर्णय बन जाता है, यह जानने के लिए पारदर्शिता और ध्रुवीकरण वाली पोस्ट पढ़ें; और फोन के ऑप्टिक्स वास्तव में प्रयोगशाला के ऑप्टिक्स से कहां मुकाबला करते हैं, इसके मानचित्र के लिए ईमानदार आकलन देखें।