聲紋

聲紋

所謂聲紋(Voiceprint),是用電聲學儀器顯示的攜帶言語信息的聲波頻譜。現代科學研究表明,聲紋不僅具有特定性,而且有相對穩定性的特點。成年以後,人的聲音可保持長期相對穩定不變。實驗證明,無論講話者是故意模仿他人聲音和語氣,還是耳語輕聲講話,即使模仿得惟妙惟肖,其聲紋卻始終相同。基於聲紋的這兩個特徵,偵查人員就可將獲取的犯罪分子的聲紋和嫌疑人的聲紋,通過聲紋鑑定技術進行檢驗對比,迅速認定罪犯,為偵查破案提供可靠的證據。

基本介紹

  • 中文名:聲紋
  • 外文名:Voiceprint)
聲紋的意義,聲紋鑑定的步驟和注意事項,採集檢材語聲(錄音),採集樣本語聲(錄音),審聽和選擇,聲紋特徵的選擇,比較,綜合評斷,聲紋送檢時的注意事項,聲紋鑑定的發展狀況,

聲紋的意義

在實際生活中,每個人說話時的語聲,都有自己的特點。很熟悉的人之間,可以只聽聲音而相互辨別出來,這就是語聲人各不同的特性。
人的語聲為什麼會人不同?因為人的發聲器官實際上存在著大小、形態及功能上的差異。發聲控制器官包括聲帶、軟顎、舌頭、牙齒、唇等;發聲共鳴器包括咽腔、口腔、鼻腔。這些器官的微小差異都會導致發聲氣流的改變,造成音質、音色的差別。此外,人發聲的習慣亦有快有慢,用力有大有小,也造成音強、音長的差別。音高、音強、音長、音色在語言學中被稱為語音“四要素”,這些因素又可分解成九十餘種特徵。這些特徵表現了不同聲音的不同波長、頻率、強度、節奏。語圖儀可以把聲波的變化轉換成電訊號的強度、波長、頻率、節奏變化,儀器又把這些電訊號的變化繪製成波譜圖形,就成了聲紋圖。
人的發聲具有特定性和穩定性。從理論上講,它同指紋一樣具有身份識別(認定個人)的作用。雖然由於技術和經驗的問題,暫時不能說完全達到了指紋那樣的精確程度,但它已經被越來越多的國家認可為法庭科學的一項新技術。一九八一年在美國密執安州成立了“國際聲紋鑑定學會”,旨在進一步完善聲紋鑑定技術,加強推動、培訓和宣傳,促使聲紋鑑定成為世界公認的一種人身識別的科學方法
目前,許多國家都己把聲紋鑑定作為辨認犯罪嫌疑人的重要手段,為偵查工作提供新的線索和證據。
(1)在獲得了犯罪人的語聲錄音資料時,如在電話中進行的恐嚇、勒索,或在其他性質的犯罪中錄到了罪犯說話的聲音,那么可以通過收集嫌疑人語音樣本進行聲紋鑑定,為認定或否定犯罪人提供鑑定結論;
(2)在案件的偵訊或審理中(包括民事案件),通過聲紋鑑定可以審查錄音證據材料的真偽;
(3)通過聲紋分析,判斷說話人的性別、年齡、方言(生活地區)特徵,為偵查工作提供方向和範圍。

聲紋鑑定的步驟和注意事項

目前套用的語圖儀可以製作七種聲紋圖:寬頻聲紋、窄帶聲紋、振幅聲紋、等高線聲紋、時間波譜聲紋、斷面聲紋(又分寬頻、窄帶二種)。其中,前二種顯示語聲的頻率與強度隨時間推移的變化特徵;中間三種顯示語音強度或聲壓隨時間變化的特徵;斷面聲紋只是顯示某一時間點上聲波強度和頻率特徵的聲紋圖。
在聲紋鑑定中最常用的是寬頻聲紋圖。它是用頻寬為300HZ的帶通濾波器分析出來的聲紋。聲紋圖的橫坐標為時間,縱坐標為頻率,濃淡表示音強(見附圖)。每一字的聲紋前部(亂紋)是清輔音的頻譜,後部是元音頻譜;元音頻譜中由加強的縱線條構成的水平方向的黑帶為共振峰。共振峰的數量、走向及其頻率是聲紋分析的重要特徵。
聲紋鑑定依如下程式和要求進行:

採集檢材語聲(錄音)

在採集犯罪人或證人的語聲作檢材時,錄音宜採用高保真錄音機。天聰採集語聲的要求是:
①錄音應當儘量在不被對方發覺的情況下進行,以減少假象的干擾,保證語聲的真實;
②應儘量防止環境噪聲和錄音設備的干擾。麥克風與被錄對象保持適當距離。儘量不用失真大 的袖珍盒式錄音機,電源最好用市電,保持電流穩定。電話錄音時應使用感測器,不要將聽筒直接對著“麥克”錄音。磁帶應選用優質新帶。

採集樣本語聲(錄音)

除了遵照採取檢材時要求的器材和注意事項外,應儘量保持同採集檢材時相同、相近的語聲環境、距離、設備及速度;並建議在樣本中有與檢材相同的詞句,以供特徵比對。

審聽和選擇

鑑定人員要先對撿材和樣本分別反覆審聽和記錄,從中選擇正常而清晰的語聲段落,再進一步選取相同的字、詞、句,作為供比較的部分。然後使用語圖儀分別將選好的檢材與樣本中的字、詞、句做出聲紋圖。

聲紋特徵的選擇

在被比較的兩種聲紋圖譜中,分別選取明顯、穩定的特徵作為比較特徵。一般說,共振峰的頻率值及其走向是最穩定的特徵,而且具有很強的特定性,利用價值最高;而時長、音強、波形等特徵穩定性較差,可做參考。在天聰鑑定過程中,還可以從同一個人的語聲中選擇多個相同字、詞或句的語圖,在分析比較中抓住其穩定而特殊的特徵作為依據。

比較

比對檢材與樣本中相同字、詞的聲紋中的同類特徵(如共振峰頻率、走向及波形),進行比較分析,找出相同點和差異點。

綜合評斷

①如果被比較的全部特徵完全吻合;或者穩定性強的特徵完全吻合,而只是穩定性差的特徵有些差異,均可做同一認定結論;
②如果被比較的穩定性強的特徵差異較大,還可以補充樣本再做語圖比較,倘仍有差異,又無法解釋,則可做否定結論。

聲紋送檢時的注意事項

說話人在不同的環境和不同的心態下,以及不同的語氣、不同的健康狀況都會引起語音的某些變異。錄音環境(噪音、回聲、距離)的干擾以及錄音設備不良,也會使錄製的語音產生假性變異。因此,送檢時,要把錄製檢材和樣本時的環境狀況、錄製距離、錄製方式、使用機器、以及在什麼情況下錄製等情況加以詳細記載,一併提交鑑定人,以便對差異點進行客觀的分析評斷。

聲紋鑑定的發展狀況

辨聲之舉,自古有之,說明人早知道聲音人各不同。但那僅僅是憑聽覺器官的分辨能力。科學的聲紋研究是以完善的錄音設備為基礎的,而且最先是為戰爭服務的。第二次世界大戰後期,為了提高軍事通訊效率的需要,電話電報公司的貝爾實驗室研究和發明了“音響光譜圖象顯示器”,把聲波用光譜圖象加以顯示。戰爭結束,這項研究亦中止。
到了五、六十年代,美國紐約市的綁票、電話恐嚇案件驟增,為了偵訊工作的需要,貝爾實驗室受執法部門委託,恢復對聲紋的研究。他們對一百二十三名健康美國人的“I、you、it(我、你、是)等詞語的二萬五千個聲紋圖進行了五萬多項鑑定分析,個人識別的準確率達到97- 99·65%。從一九六六年開始,貝爾實驗室開始培訓警官,推廣套用這項技術。至七十年代,日本、羅馬尼亞、西德等都相繼開展了聲紋鑑定技術,以對付恐怖犯罪活動。隨著科學技術的進步,聲紋鑑定手段也日益先進。目前,國際聲紋鑑定並行兩套系統:一是聲紋的自動識別系統,它以電子計算機為主體,具備分析、儲存、檢索、鑑定多項功能,可以根據語聲進行全自動分析,最後給出結論,如天聰的TS-VPR聲紋鑑定分析系統。但這種結論的準確性同專家設定的特徵吻合量(閾值)有關。二是聲紋的人工識別系統,它以語圖儀為支持,鑑定人直接觀察和分析聲紋,尋找特徵,測量數據並進行比較與評斷,最後得出結論。
在聲紋資料的存儲技術上,已發展到雷射光碟存儲,先以雷射源對待儲聲紋圖譜進行掃描,獲得傅立葉光譜,再通過電腦把光譜記錄的聲紋特徵轉換成數據,最後通過電腦控制的雷射針將待儲聲紋特徵的數據存入光碟紋線中。當需檢索時,再用雷射針通過電腦系統輸出光碟中的信號,即可進行聲紋比較。這種存儲技術容量很大,一張光碟可以儲存數百萬人的聲紋。
過去,我國對聲紋鑑定技術長期持保守態度,因而起步很晚。直到一九八八年,中國刑警學院才率先在文檢系成立了全國第一個聲紋鑑定實驗室,引進了美國KAY 公司生產的7800型語圖儀,進行實驗研究,並推動了在辦案中的實際套用。一九九零年,公安部第二研究所文檢室引進了美國KAY公司5500型語圖儀。目前這兩家均已套用於辦案,取得了很好的成效。南京、上海也已同有關部門合作,進行了聲紋鑑定的研究與套用。國內也有一些專業公司,可提供聲紋鑑定軟體和服務。

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