Научная статья на тему 'Оценка устойчивости формантных соотношений при спектральном анализе речевых сигналов'

Оценка устойчивости формантных соотношений при спектральном анализе речевых сигналов Текст научной статьи по специальности «Прочие медицинские науки»

CC BY
55
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЗВУЧАЩАЯ РЕЧЬ / ТЕМБР ГОЛОСА / СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ / ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЛИЧНОСТИ

Аннотация научной статьи по прочим медицинским наукам, автор научной работы — Кирьянов П. А., Каганов А. Ш.

В докладе дается оценка значимости анализа формантных соотношений при спектральномисследовании речевых сигналов в случаях неполной сопоставимости сравниваемых аудиозаписей при идентификации личности говорящего, находящегося в разном эмоциональном состоянии (спокоен,возбужден, подавлен, испуган, оживлен и др.) или в разных условиях речевой коммуникации (деловой разговор, выступление перед аудиторией и др.).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим медицинским наукам , автор научной работы — Кирьянов П. А., Каганов А. Ш.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Оценка устойчивости формантных соотношений при спектральном анализе речевых сигналов»

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВРЕЖДЕНИЙ, ПРИЧИНЕННЫХ ЭЛЕКТРОШОКОВЫМИ УСТРОЙСТВАМИ, МЕТОДАМИ ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ МИКРОСКОПИИ, РАСТРОВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ И МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ_

H. В. Зотова 1, И. С. Лузанова 1,

Ю. В. Зорин 1, Д. Ю. Светлолобов 1, Е. В. Пущинская 1, А. А. Мокроусов 2

1 ГБУЗ «Бюро судебно-медицинской экспертизы Департамента здравоохранения города Москвы»

2 Главное управление криминалистики СК РФ, Москва

В докладе представлены результаты изучения повреждений на коже и одежде потерпевшего, причиненных в результате использовании электрошоковых устройств.

Ключевые слова: электрошоковые устройства Периодически в следственной и экспертной практике возникает необходимость определения механизма причинения электротравмы и(или) отождествления устройства, которым она причинена, как при экспертизе живых лиц, так и при смертельных поражениях. Все чаще такая задача встает в случаях использования электрошоковых устройств (ЭШУ), которые входят в штатный комплект оснащения сотрудников силовых структур или находятся в свободной продаже для гражданских лиц.

Анализ научных публикаций по данной тематике показал практически полное отсутствие информации по данному вопросу и методикам исследования таких повреждений.

Цель исследования состояла в изучении повреждений, причиненных ЭШУ, на коже и одежде потерпевшего и выявлении их характерных признаков для использования при выполнении экспертиз и исследований.

Модельные эксперименты проводили с использованием двух электрошоковых устройств - автономных искровых разрядников «АИР-107У» (исполнение 350). Устройства отличались лишь годом выпуска и, как следствие, временем эксплуатации, т. е. степенью износа рабочей поверхности электродов. Материал электродов - сплав на основе железа, поверхность электродов имеет гальваническое покрытие оловом. Согласно техническим характеристикам, приведенным в руководстве по эксплуатации, средняя мощность воздействия при нагрузке 1 кОм - 7,0-10,0 Вт, напряжение искрового разряда - 70,0-120,0 кВ.

В ходе работы выявляли и изучали особенности повреждений, возникающие при воздействии электрического разряда ЭШУ при непосредственном контакте электродов с поверхностью объекта-мишени и контакте электродов через плотно прикрывающий мишень фрагмент белой бязи, имитирующий одежду. Время разряда 1, 3 и 5 секунд (по два параллельных эксперимента) и 20 секунд (по одному эксперименту).

Всего было получено и исследовано 28 образцов. Все образцы исследовали в следующей последовательности:

I. Визуальный осмотр с использованием оптического стереомикроскопа при увеличениях изображения до х56.

2. Изучены и описаны морфо- и топологические особенности повреждений как на поверхности кожи, так и на фрагментах бязи с использованием цифрового измерительного микроскопа при увеличении х100-1000.

3. Изучение и описание морфологических особенностей повреждений с использованием растрового электронного микроскопа при увеличениях изображения до х10 000.

4. Определение качественно химического состава видимых наслоений в местах повреждений с использованием приставки элементного электронно-зондового микроанализа. В местах контакта электродов с поверхностью объектов-мишеней выявлено повышенное содержание олова.

5. Изучение зависимости количества олова, отлагающегося в местах контакта электродов с мишенью, от времени электрического разряда с использованием элементного масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой.

ВЫВОДЫ

В результате исследования выявлены признаки повреждений, возникающие при воздействии электрического разряда от ЭШУ а также их морфо- и топографические особенности, позволяющие проводить их диагностику. Изучена возможность определения длительности воздействия электрического разряда ЭШУ «АИР-107У» (исполнение 350) по количеству олова, отлагающегося на поверхности исследуемого объекта.

ОЦЕНКА УСТОЙЧВОСТИ ФОРМАНТНЫХ

СООТНОШЕНИЙ ПРИ СПЕКТРАЛЬНОМ

АНАЛИЗЕ РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ_

П. А. Кирьянов 1, А. Ш. Каганов 2

1 ФГБУ «РЦСМЭ» Минздрава России, Москва

2 ФГБУН «Институт языкознания» РАН, Москва В докладе дается оценка значимости анализа формантных соотношений при спектральном исследовании речевых сигналов в случаях неполной сопоставимости сравниваемых аудиозаписей при идентификации личности говорящего, находящегося в разном эмоциональном состоянии (спокоен, возбужден, подавлен, испуган, оживлен и др.) или

в разных условиях речевой коммуникации (деловой разговор, выступление перед аудиторией и др.). Ключевые слова: звучащая речь, тембр голоса, спектральный анализ, идентификация личности В настоящее время отсутствуют сведения о том, что значения формант являются единственными индивидуализирующими признаками для определения акустического качества звуков (отчасти формирующих тембр голоса), порождаемых речевым аппаратом. Анализ речевого материала показывает, что следует говорить о существовании нескольких параллельно функционирующих систем, которые позволяют выделить признаки спектральной группы, индивидуализирующие говорящего, наподобие того как существует по крайней мере две параллельно действующие системы голосообразования. За счет существования нескольких систем признаков различного типа обеспечивается устойчивость речевой коммуникации, в том числе в условиях помех, шумов и искажений. К числу таких признаков следует отнести формантные соотношения: Б2/Б1, Б3/Б1, Б3/Б2 и т. д. Анализ этих соотношений необходим при идентификации личности говорящего, который может находится в разном эмоциональном состоянии (спокоен, возбужден, подавлен, испуган, оживлен и др.), в разных условиях речевого общения (деловой разговор, выступление перед аудиторией и др.). В таких ситуациях формантные соотношения обладают большей устойчивостью по сравнению с абсолютными значениями формант и поэтому являются более доказательными идентификационными признаками. Проведенный нами эксперимент (в первом случае говорящий был эмоционально собран, говорил осторожно, кратко, его голос звучал сухо, деловито, приглушенно; во втором случае артикуляторно четко

и полно была представлена реализация гласных, согласные не напряжены, речь нетороплива - темп речи снижен по сравнению с первой ситуацией примерно на 10 %) показал, что усредненные формантные показатели речи значительно расходятся, но соотношение Б2/Б1 остается практически неизменным - устойчивым, т. е., как отмечалось выше, соотношения формант меняются в незначительной степени или практически не меняются (если средневзвешенное относительное отклонение анализируемых параметров в сравниваемых ситуациях, подсчитанное по средним значениям формант, составило 8,4 %, то средневзвешенное относительное отклонение, подсчитанное по отношениям Б2/Б1 составило всего лишь 3,5 %).

Итак, соотношение формант остается стабильным, а данный идентификационный признак - формантные соотношения - оказывается устойчивым даже на материале ограниченного объема.

ВЫВОДЫ

При проведении идентификационного исследования говорящего анализ формантных соотношений, характеризующих тембр его голоса, является важным элементом спектрального анализа речевого сигнала, особенно в ситуациях различающегося эмоционального состояния фигуранта или в различных условиях его речевого общения с собеседниками.

СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ КАК ОДИН ИЗ МЕТОДОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЛИЧНОСТИ ГОВОРЯЩЕГО

П. А. Кирьянов

ФГБУ «РЦСМЭ» Минздрава России, Москва В докладе рассматривается роль спектрального анализа речевых сигналов в идентификации личности.

Ключевые слова: тембр голоса, звучащая речь, идентификация личности, спектральный анализ Идентификация личности по голосу и звучащей речи представляет собой комплексное исследование, включающее в себя среди прочего инструментальное исследование речевого сигнала. Последнее основывается на модели речеобразования Г. Гельмгольца, описывающей процесс формирования речи как процесс, состоящий из двух несвязанных между собой компонентов: порождения звука и формирования его акустического качества за счет возбуждения резонансных частот артикуляционного тракта (в настоящее время говорят о фильтрации звуковых колебаний, создаваемых голосовыми складками, полостями речевого тракта). В связи с этим при медико-криминалистической идентификации говорящего следует анализировать не только работу голосового аппарата, но и функционирование органов речевого аппарата, придающих голосу индивидуальную тембровую окраску и формирующих поток звуков речи. Для решения последней зачади применяют методы спектрального анализа, направленного на изучение колебаний (разной частоты), образующих речевой сигнал, т. е. речь ведется об исследовании спектра этого сигнала.

Под спектром в физике понимают распределение значений физической величины (в нашем случае - частоты колебаний). Оценить распределение значений методом разделения переменных в 1822 году предложил французский математик и физик Ж.-Б. Фурье (в работе «Аналитическая теория тепла»). Этот метод (названный в его честь «преобразованием Фурье») основан на представлении функций тригонометрическими рядами (т. н. рядами Фурье). Анализ спектра речевого сигнала (сложного, негар-

монического по своей природе), являющего собой функцию зависимости интенсивности (амплитуды) колебаний от времени, по методу Фурье представляет анализируемый сигнал как функцию зависимости интенсивности (амплитуды) колебаний от частоты. Т. е. любые сложные (негармонические) колебания могут быть представлены суммой отдельных синусоидальных (гармонических) волн - суммой спектральных составляющих, которые можно оценить независимо друг от друга. Таким образом, для проведения спектрального анализа речевых сигналов необходимо соблюдение следующих условий: 1) фиксация речи с помощью микрофона и устройства звукозаписи в аналоговой или цифровой форме на материальном носителе в форме фонограммы; 2) наличие прибора, осуществляющего анализ спектра акустический колебаний методом преобразования Фурье (спектроанализатор).

В настоящее время в качестве спектроанализаторов выступают персональные компьютеры с установленным специализированным программным обеспечением (например, «ОТБхрегЬ, «УшИрЬопе», «Диалект»).

При проведении спектрального анализа речевых сигналов осуществляют поиск областей увеличения энергии определенных частот (такие области называют формантами и обозначают буквой «Б») при произнесении гласных звуков, которые по своей сути представляют собой «сгустки» энергии речевого сигнала. Усиление амплитуды некоторого числа гармоник тона, производимого голосовыми связками (в процессе фонации), обусловлено резонанса-ми в речевом тракте. Считается, что для характеристики звуков речи достаточно выделения четырех формант: Б1, БГГ, БШ, БГУ, которые нумеруются в порядке возрастания их частоты: самая низкая форманта, ближе всех расположенная к частоте голосового источника, - БГ, за ней - БГГ и т. д. Для разных звуков речи характерны определенные частотные диапазоны формант, значения которых в разной мере характеризуются индивидуальностью.

ВЫВОДЫ

Спектральный анализ речевых сигналов представляет собой инструмент, который позволяет выделять устойчивые идентификационные признаки, характеризующие биометрические параметры речевого тракта говорящего.

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЛЕДОВ КАПЕЛЬ КРОВИ НА СНЕЖНОМ ПОКРОВЕ_

А. С. Куча, Е. Н. Леонова, М. Н. Нагорнов, Ю. Е. Морозов

ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И. М. Сеченова (Сеченовский Университет), Москва В докладе рассматривается роль следовосприни-мающей поверхности в процессе следообразования, в частности влияние плотности снежного покрова на морфологию следов капель крови. Ключевые слова: следы крови, следы капель крови на снежном покрове, следовоспринимающая поверхность, плотность снежного покрова При расследовании преступлений против жизни и здоровья людей довольно часто приходится сталкиваться с изучением следов крови. Установлено, что морфология следов крови определяется рядом физических факторов и условий, среди которых ведущее место занимают свойства следовоспринимающей поверхности. В Средней полосе России 5-6 месяцев улицы покрыты снегом, и любое криминальное происшествие вне помещений с наличием повреждений на теле сопровождаеся присутствием следов крови на снегу.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.