常见伪装语音样本真伪性的相关研究

2017-06-09陈越王梓鑫周盛恺梁培成徐向威

科学家 2017年5期

关键词：基频

陈越+王梓鑫+周盛恺+梁培成+徐向威

摘要目的：研究常见伪装语音样本的鉴定价值，对常见伪装语音样本进行同一性认定研究。结果：实验结果发现常见伪装语音方式对音节音质产生较大影响，不具有同一性认定价值。结论：常见伪装语音手段对侦查破案、同一性认定带来否定指向，但达到特征数量标准的伪装语音检材具有说话人的同一性认定的参考价值。

关键词常见伪装语音方式；基频；共振峰；同一认定

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）05-0063-02

近年来，利用匿名电话等方法进行敲诈、勒索、诈骗等的案件越来越多，音频材料也就成为侦破案件的必要证据来源。犯罪分子通过常见伪装方式如捏鼻子、改变语速、压低声音等逃避侦查，而我们对于这方面研究多为语音的共性识别，给公安工作无疑带来了阻碍，此项研究具有很高的实战价值，为案件侦查提供有用的线索。

1 常见伪装语音样本研究概述

语音具有一定的基频、共振峰、音色、音调等特征。我们每个人发出的声音听起来会有差别，就是因为这些语音特征参数的不同，每个人都拥有自己独特的音色。

从研究来看，伪装对于语音特征参数的变化影响非常大，包括音色、音调、共振峰、基频等，因此，对于这些变化规律的分析有着十分重要的意义，我们需要将相同的音节进行伪装后，比对其基频和共振峰图谱和数据特征，在变化中找到同一性，以便更快地破获案件。

2 实验条件

2.1 实验设备

1）硬件：专业录音设备、研华科技610H工控机（CPU i7-6700K，内存32GB）。

2）软件：Adobe Audition语音编辑软件、praat语音分析软件、俄罗斯法庭语音分析系统OT-Expert 5.1。

2.2 实验方法

使用专业录音设备进行日常环境常见语音伪装方式（捏鼻子、改变语速、压低声音）进行语音采录。分别对40名女性实验对象和40名男性实验对象对于同一语音材料的4种发声方式依次录制语音样本共160组，之后利用Audition软件进行音频剪辑，然后使用praat软件对音节分析，最后利用俄罗斯法庭语音分析系统OT-Expert对伪装前后的语音检材的各项数据进行计算分析比较，并判断是否具有鉴定价值。

3 实验结果

3.1 捏鼻子对语音的影响

本次所做的实验是针对80个实验者对“你、的、孩、子、在、我、们、手、里”这句话在捏鼻子时所发出的声音与正常情况下的发音有何区别，并将这两种不同情况下的发音在声波传感器下记录传递到电脑进行分析。从频率、带宽、幅度、共振峰等方面做了详细的研究。

汉语辅音的鼻音有3个（m、n、ng）元音以及鼻韵母有16个。捏着鼻子发出来的声音每个都带上了不同程度的鼻翁聲，研究中将音节分为含鼻音音节和不含鼻音音节进行声学特征分析。

1）基频分析。当捏住鼻子发音时，从基频分析来看，带有鼻音的字——“你、们”在发音时捏鼻的基频与正常下的相似度可以达到90%甚至更高，而非鼻音在基频段基音增加了不少。两者的基音的振幅还是受到了发声频率和音量的作用，当音量加大时，声音会越来越细，即频率会增加，导致基因与正常情况相比会变大，所以基频段的分析只能作为一个参考条件。

从实验结果可以看出，捏鼻子等方法对基频参数的影响范围有限，主要是作为我们同一认定重要指标的最小基频没有产生太大偏差，偏差值为10%以内。同理，我们得到改变语速的测试结果相似，限于篇幅原因，下面章节不再讨论。

2）共振峰分析。通过将捏鼻子时的声音和正常情况的声音的共振峰标出，并计算这些共振峰的频率，求出其平均值、方差和标准差，并将这些求得的数据进行分组和比较，做出如下的数据表。数据见表，从表1中可以看出，正常语音共振峰一般要低于捏鼻语音的共振峰（表中红色数字为鼻音音节数据）。

3.2 压低声音对语音的影响

实验使用上文相同语句，压低声音进行录音分析。实验结果如图1显示，声带发出的声音响量程度变化不大时，压低后的声音在基频上展现出基音下降的趋势，但是下降程度不会大于20%，但是，不由声带发音的音节不呈现明显的变化。声带发音的音节随着响度的变化也会呈现曲线式变化，并且与正常情况下一直处在相关的程度。同时能量、基音和过零率曲线的组合方式变化也较小。

由于有些音量较低的成分或者其他设备因素无法正常读取的峰值，可以经过人工操作从原始波形图上读取数值，再进行计算和分析。所以，在用录音笔等设备录取压低之后的声音时要与正常条件相近，不要刻意将声音发的太小。

4 结论与分析

从上述实验结果可以看出，我们在进行伪装语音同一性认定的鉴定过程中可能存在以下结论。

1）带有鼻音或鼻韵母的汉字受到捏鼻的作用较为明显，但是其他读音变化不大。在声音的响亮程度变化不大时，捏鼻音在一些元音上表现为频率值出现小范围的减小，但是减小的程度不会大于10%，并且非鼻音基本不变。含有鼻音的成分随着响度的变化也会呈现曲线式变化，同时能量、基频的变化也较小。

2）压低声音改变了声带的发音方式，部分音节受到该伪装方式影响较大。不由声带发音的音节不呈现明显的变化，声带发音的音节随着响度的变化会呈现曲线式变化，并且与正常情况下一直处在相关的程度。

3）在进行鉴伪分析时录取的素材语音应当与被检测的语音在音量上相当，以便于检测和分析，排除音量的影响。在实际中操作时，由于环境因素和设备因素的影响，实际录取的音频可能具有较差的音质和音色，在进行分析时应当考虑到这些硬性条件，并通过判断能否作为鉴定用的素材。