破解拨号音事件作为数字信号处理课程导入的探索

高 源 程 华 刘建华

（中国民用航空飞行学院 四川德阳 618307）

引言

数字信号处理是信息类专业本科生的一门重要专业基础课[1]。该课理论性较强、对前置课程（高等数学、复变函数、信号与系统）要求较高，学生学习该课程时容易感觉抽象、难懂、乏味；而课程知识点在实际工程中应用广泛，静态数字图像压缩、心电信号处理等领域都与该课程息息相关。将理论的讲授与实际运用的介绍相结合，则容易增加学生对该课程的兴趣、提升学习效果。在中国大学MOOC平台上，北京交通大学陈后金教授、电子科技大学朱学勇教授等讲授数字信号处理课程时，理论联系实际，这其中也包含对“数字信号处理在双音多频拨号系统中应用”的介绍；同时，部分高校也开设了与“双音多频拨号系统”相关的课程实验。但都未见将破解拨号音新闻事件作为课程导入，而该事件是一个典型案例：南京大学刘靖康同学灵活运用数字信号处理相关知识，根据短短几秒钟的拨号音视频片段，破解视频新闻中的手机号码。将该新闻事件作为数字信号处理课程的导入可以提升学生对该课程兴趣；同时，由于破解拨号音涵盖了课程主干知识点，在讲述相关章节时，皆可找到和破解拨号音对应的步骤，让学生更能感性认识理论知识点与实际工程应用的紧密联系，从而更好地学习好、掌握好该课程。

一、破解拨号音事件

2012年08月29日，优酷财经发布了一则视频新闻，内容是“优酷财经独家连线360回应搜索门”，整个新闻时长6分34秒，其中有大概6秒是记者拨打奇虎360董事长周鸿祎手机号码的视频片段（画面中没有具体拨打的数字号码，只能听到拨号时按键音）。南京大学软件学院2010级刘靖康在看到这则视频新闻时，发觉拨号音有一定规律性，就网络搜索按键音的原理，并灵活运用数字信号处理所学知识，破解了周鸿祎的手机号码，最后回拨了手机号码，证实了破解号码正确性。后续CCTV-1电视频道“首席夜话”栏目将刘靖康和周鸿祎请到了节目现场，报道了整个事件。周鸿祎评价“这位同学确实能干”，创新工场董事长李开复还发出邀约“我有合适项目供你考虑”。

二、破解拨号音的原理

拨号音通常是双音多频（Dual Tone Multi Frequency, DTMF），摁下电话键盘中某一个键时，会同时发出两个不同频率的声音。比如按“5”时，对应770Hz和1336Hz的信号音。破解拨号音的基本步骤包括：①从视频新闻中提取拨号片段，并将图像数据和语音数据分离；②对语音数据进行去噪；③对语音信号进行离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT），获得每个拨号音的频谱；④分析每个拨号音频谱的分布，找到幅值最大的两个频率分量，最终确定对应的按键数字。

对照数字信号处理课程的授课内容，步骤①涉及采样过程中频率的变化、低通信号采样定理、信号的恢复等章节；步骤②涉及数字滤波器的设计，根据噪声的特点，灵活选取合适的设计方法；步骤③和④涉及离散傅里叶变换、快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）等。由此可见，破解拨号音的各个步骤已经涉及数字信号处理课程大部分核心主干知识点。

三、破解拨号音事件作为数字信号处理课程的导入

在数字信号处理课程第一次课时，完成教师自我介绍、课程基本要求说明等常规流程后，开始课程的导入：

首先，播放“优酷财经独家连线360回应搜索门”视频新闻，并向学生提问视频中有什么特别之处，引导学生关注新闻中拨打手机号码的视频片段。

然后，提出破解拨号音的工程问题。要求学生思考从视频片段中获取具体拨打手机号码的办法，激发学生运用已学课程知识解决实际问题。经过一定的交流和讨论后，播放“首席夜话”节目对两位当事人的采访，采访中刘靖康介绍了他破解拨号音的基本思路。学生作为和刘靖康相同年级（大三）的大学生，更能感同身受事件的趣味性和即将学习的理论知识在实际工程中的用处。

最后，详细介绍破解拨号音的基本步骤，并引出这学期课程各个章节内容与破解步骤的对应关系。由此让学生带着实际工程问题，开始整个数字信号处理课程的学习。

另外，可以顺便给学生介绍刘靖康毕业后创立了Insta 360影石公司，其生产的全景相机在全球市场处于主流地位[2]，他创业成功的案例更能激励学生学习好相关课程，参与创新创业。

在对中国民用航空飞行学院2015-2017级电子信息工程、导航工程专业进行数字信号处理课程授课时，采用了上述导入方法。根据教师自身感受和学生反馈两个维度，发现这种导入方法提升了学生对于该课程的兴趣、加深了对相关知识点的理解。

四、需要注意的地方

刘靖康破解周鸿祎拨号音事件中，刘靖康在网络发布了破解的手机号码，一定程度上侵犯了周鸿祎的隐私，周鸿祎也由此收到了不少骚扰电话和短信。在“首席夜话”节目中，刘靖康也对此进行了道歉。所以在课程导入过程中，需要给学生提醒需要尊重个人隐私，网络发布私人电话的行为不合适。

五、结束语

数字信号处理作为大学本科理工科常见的一门专业基础课程，理论性强、不易掌握，但在实际生活中运用广泛。通过将破解拨号音事件作为课程的导入，让学生在一开始接触本课程时就看到课程理论知识与工程应用间紧密联系，并直接参与解决实际工程问题，有助于学生更好地理解与掌握数字信号处理及其相关课程的知识点。