浅谈声纹鉴定技术的应用及发展

 浅谈声纹鉴定技术的应用及发展

曹 磊

乌兰察布市公安局物证鉴定所  内蒙古乌兰察布  012000

摘要：声纹是把人说话的声音转化成频谱图的一项技术。人的个体差异决定了不同人的声纹差异。声纹鉴定的应用价值非常广泛，在很多领域都是非常有潜力的。这里对声纹辨识的概念进行了深入浅出的介绍，对声纹辨识在刑事案件侦破、证词真伪辨识、声纹资料库建设、发展与展望等方面的应用进行了历史与现状的探讨。

关键词：声纹；声纹鉴定；技术；应用

随着社会和科技的发展，特别是通讯工具、网络和社交软件的普及，涉案声讯的获取越来越广泛和简单，司法鉴定声讯资料作为证据的需求呈爆炸性增长，相关声讯案件和涉及声纹鉴定的案件日益增多，涉案声讯资料作为证据的司法鉴定需求越来越大，声纹鉴定技术作为新兴前沿技术，能够为公安机关破案带来新的突破口，为案件侦破过程提供新的线索和证据。同时声纹鉴定作为前沿技术，在打击犯罪、保护人民群众生命财产安全、维护社会稳定、服务公安机关刑事和行政执法等各项工作中的作用越来越突出。尤其是在破获非接触性、隐蔽性和跨地域性案件方面更具优势，也将为公安机关提高办案效率，提升案件侦破能力起到积极的推动作用。

一、声纹及声纹鉴定概述

声纹(VoicePrint)，指的是带有言语信息的声波频谱。现代科学研究表明，声纹既有个体差异性性，又有相对稳定的特点。人的声音在成年后能长期保持比较稳定的状态。实验证明，无论说话的人如何有意模仿他人的声音、语调、语速，即使模仿得惟妙惟肖，说话的人的声线却始终不变。侦查人员通过声纹鉴定技术，根据声纹的这两个特征，对犯罪分子进行入库筛查、比对，很快就能确定其身份，为侦查破案提供可靠证据，从而达到侦查破案、打击利用声纹犯罪嫌疑人的目的。

声纹鉴定是指运用现代科学技术结合专业经验知识，对音像资料中的声音进行相应的分析检验，确定或推断语音（或音源）是否同一、音像资是否真实（完整）、噪音的来源、语音的内容、说话人的属性以及音像资料的录制器材等，为审判活动提供证据、为侦查活动提供线索的一种专门技术手段[1]。即把作案人和嫌疑人的说话录音分别通过语图仪（声纹仪）转换成条带状或曲线形语图（即声纹），根据语图所反映的音频、音强与时间等语音特性进行比较，就嫌疑人是否为作案时的言语人做出鉴别与判断[2]。

二、声纹鉴定技术国内外发展

声纹鉴定的研究最早开始于20世纪30年代，最早应用于林德伯格（C.A.Lindbergh）先生的儿子被拐骗一案。通过观察人对声音的实际反应，研究人的听觉机制对说话人的辨识度。

第二次世界大战后期，电话电报的贝尔实验室研究发明了“声音频谱图像显示器”，用频谱图像显示声波，以提高军事通信的效率。

Kersta成功地实现了语谱图谱匹配，提出了“声纹”(soundline)的概念，首次引入了辨识声纹的可能性，但一直没有被开发出来。

1962年由于电子计算机技术的突飞猛进，声纹作为识别个人特征的问题被重新提起。美国司法部在反复鉴定检验后，正式宣布声纹可以作为证据在法庭上使用，随后，美国科学家在一所州立大学开展了关于声纹的课题研究。1966年，美国法院第一次采用此方法进行了取证。

声纹辨识的研究从1970年代后期开始，以提取和处理声纹特征的参数和探索新的模式匹配算法为研究重点。1975年日本法院首次把声纹作为认定犯罪证据使用。

进入20世纪90年代后，现代信号处理技术的应用，使声纹研究进入了一个新的阶段，并迅速成为了目前主流的声纹鉴定技术。

Reynolds在2000年左右提出了在统一背景模型下的最大后验概率结构，实现了只需较少的样本就能自动识别声纹，大大减弱了因录音条件失配带来的影响，使声纹识别开始走出实验室向实用性迈进。

我国声纹技术起步比较晚，1988年，中国刑警学院文检系组建了声纹实验室，这是在我国诞生的第一个声纹实验室，并引进了由美国KAY公司生产的7800型语谱仪，成立了专家小组，对声纹鉴定技术开展了研究、办案和教学工作。从此正式开启了我国声纹检验技术新学科。公安部二所也于1900年购买了美国KAY公司的5500型语谱仪。自此，我国在声纹技术方面的研究正式拉开了序幕。

经过二十多年的发展，我国的声纹鉴定技术有了很大的提高，培养出了许多优秀的人才，如原中国刑警学院教授岳俊发老师、广东省公安厅刑事科学技术中心高级工程师王英利老师等，同时也涌现出很多优秀的声纹鉴定软件公司，如科大讯飞股份有限公司、杭州灵伴科技有限公司、思必驰科技股份有限公司等。

三、声纹鉴定的基本方法

1.听觉分析检验

声纹听觉分析检查是指以检查人的听觉感知为依据，对案件检材声音、样本声音所作的声音的定性分析。重点关注言语基频（音高）、发音模式、韵律、声道强度、言语特征、综合语音品质。上面提到的6个被听觉感知的参数，每个人的参数都不一样，这6个参数都是和发音的人息息相关。

2.语音声学特征分析

常用的语音声学特征有基频、共振峰、频谱、音强等，此外还包括线性预测系数(56%LPC)、梅尔倒频谱系数(MFCC)等可以进行自动提取的数字特征。语音图谱是指记录和反映语音各种声学特征的图谱。可分为波形图、振幅曲线、基频（音高）曲线、宽带三维图、窄带三维图、二维频谱等。

3.语图声学特征量的数值量化比对

通过对语音检材和样本中相同或相近的音素、音节、词语、短语声学特征量的数值进行比较，对共振峰参数、音强曲线参数、基频曲线参数、音节时长、功率谱参数、长时平均基频参数，进行多参数的统计比对，得出是否同一的结论。

4.说话人鉴别的综合分析

要仔细了解检材和样品语音形成的主客观条件，包括录音的环境、设备、语速，说话人的生理、心理状态，是否存在伪装、变声、普通话和方言混杂，分析语音是否因主客观条件的变化而发生变化等。

四、声纹鉴定技术发展

声纹鉴定技术在司法领域中有着广泛的应用，特别是在刑事案件的侦破和判决过程中。

1.刑事案件的破案

通过声纹鉴定技术可以比对被害人或嫌疑人的声纹信息，辨别声音的来源，帮助警方锁定目标和确定嫌疑人身份。比如，在电话诈骗案件中，通过声纹鉴定技术可以确定嫌疑人的真实身份。

2.证词真实性鉴定

声纹鉴定技术通过对声音的特征和语调进行分析，可以对证人的证词进行鉴定，判断证词的真实性和可信度，判断证人是否在说谎，从而为警方提供有力证据。

3.声纹数据库建设

声纹鉴定技术可以帮助警方进行声音的取证工作，声纹鉴定技术还可以用于声纹数据库的建设，通过采集和分析有关人员的声音样本，建立起完善的声纹库，为犯罪防控提供重要的支持。

4.智能安防和智能家居

声纹技术作为身份验证手段，可以应用于智能识别系统，实现智能音箱、智能门锁等智能家居设备的身份识别和控制。

五、声纹鉴定技术的局限性和展望

声纹鉴定技术虽然在司法领域中有着较为广泛的应用，但也存在一定的局限性。首先，声音的鉴定受到环境因素和其他噪声的干扰，可能导致鉴定结果的不准确。其次，声音的特征受到个体差异和身体状况等因素的影响，可能导致鉴定的误差。

但随着技术的不断发展，声纹辨识技术的日趋完善，对声纹辨识的精确度也会有进一步的提升。今后，声纹识别技术或将与指纹识别、虹膜识别、面部识别等其他生物识别技术相结合，形成进一步增强个体身份识别可靠性和安全性的多重身份认证途径。

结束语：

综上所述，声纹鉴定技术在法医学领域中发挥着重要的作用，其尤其在犯罪案件的侦破和司法判决中具有重要的意义。尽管声纹鉴定技术存在一定的局限性，但随着科技的不断进步，其准确性和可靠性将不断提高，为司法实践提供更有力的支持。

参考文献：

[1]刘泰辰，王浩彤.关于声纹技术的研究分析[J].科技新时代,2024（02）.

[2]汪露,陈美华.声纹技术的介绍、应用及个人隐私保护[J].科技创新与应用,2023(22).