聲紋檢驗技術現狀與發展評析

劉世杰，王 虹

(中國刑事警察學院，遼寧 沈陽 110000)

1 聲紋與聲紋檢驗

聲紋，原指通過聲譜儀顯示的作為訴訟證據的聲音圖譜，現指作為訴訟證據的聲音特征的集合。在國際上稱其“Voiceprint”，在我國刑事技術領域則比照指紋，形象的將其稱為聲紋。從另一方面來說，聲音是由人的發聲器官在大腦語言中樞的指揮下發出的，成年人的聲紋同指紋、足跡等其他生物特征一樣，具有人各不同的特定性和相對穩定性，故亦可將其歸為人體痕跡的一種，稱之為“聲痕”。

聲紋檢驗，泛指有關聲音的所有檢驗鑒定技術。具體包括語音真實性(完整性)檢驗、言語內容聽辨、語音信號增強、降噪處理、語音人身分析、說話人鑒定等[1]。

2 聲紋檢驗的產生與發展

未見其人，先聞其聲。這是我國文學四大名著《紅樓夢》里的一句描述，可見，用聲音來判斷人的身份這種做法古已有之。正常人成年之后，其聲音便會長期穩定，基本不變，同其他生物特征一樣具有相對穩定性和特定性，可以用以個體識別。語音鑒別技術的應用歷史悠久，可以追溯到十五世紀，但現代聲紋檢驗技術的發展則開始于聲譜儀(能夠將聲音轉化為可視圖像的儀器)發明之后。

雖利用聲音來進行個體識別古已有之，但那多停留在個人主觀聽覺上的辨認，在注重客觀證據的現代社會，個人主觀感受在審判過程中很難作為證據，這使得聲音這一生物特征很難在審判中發揮其應有的作用。

2.1 國際聲紋檢驗的發展

二戰期間，為滿足戰爭的需要，美國貝爾實驗室(Alcatel-Lucent Bell Labs)接受政府委托，在L.G Kersta的主持下率先展開了對聲紋的研究，并有了早期的動態聲波分析儀，即我們現在所稱的聲譜儀(或稱語圖儀)。20世紀50年代后期，戰后美國經濟迅猛發展，通信技術進展迅速，電話這一現代通訊工具進入了尋常百姓家，給生活帶來方便的同時，利用電話進行犯罪的案件也越來越多。此類案件不同于其他案件，缺少常規的犯罪現場，留給警方的線索也只有電話錄音，這讓美國警方大感頭痛。而警方則轉向求助于貝爾實驗室，希望能提供說話人識別方面的支持，因此，戰后擱置的聲紋研究作為司法鑒定領域的一項專業技術重新登上了歷史舞臺。

1963年，日本警察研究所開始研究聲紋檢驗，并成功地利用聲紋相關知識協助了幼童吉展被拐騙案的偵破。1966年，Kersta利用聲譜儀成功地完成了一樁懸案的聲紋檢驗。1976年，美國國家科學院聲譜委員會發表了《嗓音鑒別的理論與實踐》報告，表明了“嗓音鑒別”的精度極高，誤差僅為1%～2%，可作為一項科學的成熟技術。隨后世界各國相繼展開了聲紋檢驗的研究工作，并越來越多的將其作為證據在法庭上被采信。其中最著名的案件當屬菲律賓前反對黨領袖阿基諾被殺案[2]。

2.2 國內聲紋檢驗的發展

我國的聲紋檢驗研究工作起步相對較晚，這是與我國社會生產力發展狀況緊密相關的。建國初期，我國社會生產力水平相對低下，通信事業欠發達，通訊設備架設不完善，給犯罪分子加以利用的機會也相對較少。1978年底，我國實施了改革開放，引進了大量先進技術，極大地解放了社會生產力。80年代后期，社會生產力的解放帶來了經濟的騰飛，通訊事業隨之蓬勃發展，而移動通信也乘著改革開放的浪潮迅速崛起。國民生活水平提高，各式各樣的公用或私人電話迅速普及，這為生活帶來便利的同時也給了犯罪分子以可乘之機。

1986年，中國刑事警察學院收到了沈陽市有關部門一項關于說話人鑒定的委托，這時國內在聲紋檢驗這一領域還未有人涉足，中國刑警學院也沒有相關技術，因而無法接受這項委托[3]。這件事給了公安部門及相關領域學者敲響了警鐘：國內社會現狀與公安工作實踐急需這方面的理論和技術支持，聲紋檢驗技術的相關研究必須馬上展開，填補國內該領域的空白。

1988年，中國刑事警察學院文件檢驗技術系從美國KAY公司引進了KAY-7800型數字語圖儀，成立了以岳俊發、王英利、金陽天、陳祥民為成員的課題小組，建立起了國內第一個聲紋檢驗實驗室，率先展開了聲紋檢驗技術相關的研究工作。一年后，公安部第二研究所(公安部物證鑒定中心)引進了KAY Sona Graph 5500型聲譜儀，成立了以崔效義、李敬陽、王莉、馮祖祎等人為成員的課題組，同樣展開了聲紋檢驗相關研究。1989年12月，中國刑警學院成功地針對沈陽軍區與閩遼公司的一起財務糾紛案中涉及的音頻資料進行了聲紋檢驗，且該鑒定意見被法庭采信作為證據，這是我國第一起聲紋檢驗意見被法庭采信的案例。

隨著30年的發展，我國的聲紋檢驗技術從無到有，從有到精，在幾代人的努力下，逐步建立起一套針對漢語特點的科學、完善的聲紋檢驗體系。聲紋技術在各個領域大放異彩，被廣泛應用，而聲紋檢驗技術則成功地為大量案件在偵查及訴訟階段提供了有力的幫助，成為公安機關打擊犯罪的又一利劍。

3 聲紋檢驗的對象和內容

3.1 聲紋檢驗的對象

聲紋檢驗針對的對象是指案件中發現的能夠證明案件事實或與案件有關的一切音頻資料(包括各類錄音設備或存儲設備中存儲的音頻資料以及視頻錄像中的音頻)。自1989年起，我國就將“視聽資料”作為證據寫入《中華人民共和國刑事訴訟法》，這從法律上規定了聲紋檢驗的客體--音頻資料(屬視聽資料的一種)作為證據的合法性。

3.2 聲紋檢驗的內容

在視聽資料作為證據使用有爭議時，當進行鑒定。偵查過程中缺少線索，只有有限的音頻資料時 ，應進行鑒定以獲取線索。聲紋檢驗在偵察和訴訟階段均扮演著重要的角色，那么聲紋檢驗包含哪些內容呢？

3.2.1 錄音真實性(完整性)鑒定

錄音的真實性(完整性)鑒定，又稱錄音資料剪輯鑒定，指通過聽覺感知、聲譜分析、元數據分析、數字信號分析等技術手段，對錄音資料的原始性、連續性和完整性所進行的科學判斷，以確定其是否經過后期加工處理。

3.2.2 降噪和語音增強

降噪分為可視降噪和自適應降噪。可視降噪是指選擇噪聲譜，對檢材部分或全部進行降噪處理。自適應降噪是指選擇適當的自適應參數，對檢材內的噪聲在頻域和時域進行降噪處理。

語音增強是指使用語音增強技術，對檢材語音過弱的部分或全部進行語音增強處理，提高信噪比。

3.2.3 語音內容辨識

對音頻資料里的語音內容進行審聽辨識。

3.2.4 環境噪聲分析

對音頻里的環境噪聲進行審聽，根據其中一些特定的聲音來推斷錄音時所處的環境，為偵查提供線索。

3.2.5 說話人語音分析

從語音、語調、發音習慣、詞匯和語法習慣等方面進行綜合分析，對說話人的方言、口音、年齡、文化程度、職業等特征進行分析刻畫。

3.2.6 說話人鑒定

這是聲紋檢驗的主要內容，是指通過對不同的音頻資料中特定說話人的語音聲學特征與進行分析檢測和綜合比對，做出兩者是否為同一人的結論。

3.2.7 音源同一鑒定

指通過對影音制品中音頻信號的聲學特征進行綜合分析，做出檢材與樣本的音源是否同一的鑒定過程。

4 聲紋檢驗現今面臨的問題

4.1 錄音真實性檢驗

聲紋檢驗發展初期，音頻的載體多是模擬信號的磁帶，想對這樣的音頻文件做修改，必須對磁帶動手，難免會在磁帶上留下修補痕跡，篡改人的水平不同，痕跡的明顯程度不同，即使利用空磁帶對修改后的磁帶進行翻錄，也會在新的磁帶上記錄下非正常的脈沖條紋(多為多次按壓“暫停/播放”按鈕所致)。但隨著數碼時代的到來，各種便攜的數碼設備都具有了錄音功能，現在案件中遇到的音頻資料多為數字化的資料。網絡上也有各種各樣的音頻編輯工具(如：CoolEdit、Adobe Audition、WaveCN……)，而且有免費的使用教程，對于別有用心的人來說，大大降低了犯罪成本。利用這些編輯軟件犯罪分子可以很容易的對錄音內容進行刪減或添加，經過軟件的優化處理，一般偵查人員很難分辨出涉案錄音的真實與否。

錄音真實性檢驗是聲紋檢驗中十分重要的一環，因為一份音頻資料能否作為證據在訴訟中使用，最重要的是該音頻資料應為真實有效且未經修改的。同時，錄音真實性檢驗又是法庭科學中的一項技術難題，尤其是數字錄音。對于數字錄音文件來說，首要的一項檢驗就是錄音參數檢驗。數字錄音文件是由與之對應的數字錄音設備所錄制的，因此，錄音文件的各項參數特征必然與該設備相符。更有“amr編碼檢驗”、“波形圖檢驗”、“電網頻率檢驗”、“頻譜檢驗”等多種不同的方法，針對不同類型的錄音進行真實性檢驗。在錄音真實性檢驗中， “重翻錄”錄音材料的檢驗更是難上加難，但重翻錄操作不僅能做到偽造錄音場景，還能攻擊基于語音特征的安全系統，因而針對重翻錄錄音材料檢驗的研究極有必有。目前有研究人員從數據統計分析的角度，利用幅度共生向量特征來對重翻錄語音和原始語音進行分析。雖然有了成果，但其實用性，以及在實戰中的準確率有待考量，需要進一步優化與實踐[4-6]。

4.2 語音識別

語音識別技術起始于20世紀50年代，經過半個世紀的發展，在20世紀末，語音識別系統走向了實用化，各種模型和算法極大地提高了識別準確率[7]。

在聲紋檢驗的前期準備工作中，需要對檢材、樣本語音進行轉寫，對檢材、樣本語音中的相同詞進行標注，人工進行往往會消耗大量時間，降低效率。加入語音識別系統后，可對檢材、樣本進行自動的轉寫和標注，但目前的系統在識別方面精度并不高，無法達到檢驗需要的標準，仍需人工進行核對。目前有不少的研究人員在更新算法、優化程序代碼，甚至在嘗試著加入機器學習與神經網絡深度學習，以期提高語音識別的準確率。

5 結語

聲紋檢驗技術在我國起步較晚，但在幾代人的努力下，迎頭趕上，取得了不俗的成果，為以后的發展奠定了堅實的基礎。隨著科技的進步，社會的發展，各種專業知識的學習成本在信息化時代都越來越低，犯罪分子的作案手段因而越來越先進，為了在這正與邪的對抗中不落下風，我們應以開放的心態，以兼容并包之勢，吸收各個領域的前沿知識，先進技術，將其應用于聲紋檢驗中來，在前輩的基礎之上，進行創新，探索更廣闊的的發展空間。