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正常、大聲說(shuō)話兩種狀態(tài)下語(yǔ)音的聲學(xué)差異分析

2017-12-19 19:15王春蘭
科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年35期

王春蘭

摘 要:文章通過(guò)對(duì)正常、大聲兩種說(shuō)話狀態(tài)下的普通話的聲強(qiáng)、基頻、共振峰等聲學(xué)參數(shù)的比對(duì)分析,綜合比較了各個(gè)參數(shù)的變化規(guī)律,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)之后,發(fā)現(xiàn)大聲說(shuō)話時(shí)的語(yǔ)音并不是正常說(shuō)話時(shí)語(yǔ)音的簡(jiǎn)單放大,兩者不僅在聲強(qiáng)上存在著差別,同時(shí)在頻率域上也發(fā)生了重要的變化。同一人在不同狀態(tài)下發(fā)音時(shí)的頻譜特征差異較大,在同種狀態(tài)下發(fā)音時(shí)的相似性和可比性比較強(qiáng),為此,在聲紋鑒定的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)盡量選取狀態(tài)相同的語(yǔ)音進(jìn)行比對(duì)分析。

關(guān)鍵詞:正常說(shuō)話;大聲說(shuō)話;聲紋鑒定;聲學(xué)分析

中圖分類號(hào):O42 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):2095-2945(2017)35-0007-03

1 聲紋鑒定的優(yōu)勢(shì)、法律意義及研究現(xiàn)狀

聲紋鑒定的優(yōu)勢(shì):

聲紋是由聲譜儀顯示出來(lái)的、帶有許多言語(yǔ)聲學(xué)信息的語(yǔ)音聲波圖譜的統(tǒng)稱,它是各種反映聲學(xué)特征的圖譜的綜合表現(xiàn),在語(yǔ)音學(xué)中將其形象地稱為語(yǔ)圖,在刑事科學(xué)技術(shù)和司法鑒定方面,人們比照著指紋把它形象地稱為聲紋[1],聲紋所具有的兩大特點(diǎn)較為突出且利用價(jià)值高,即特定性和相對(duì)穩(wěn)定性[2]。當(dāng)前我國(guó)的聲紋鑒定技術(shù)逐漸發(fā)展壯大為一門中獨(dú)立的學(xué)科,主要應(yīng)用于刑事科學(xué)技術(shù)的偵查以及司法鑒定,對(duì)于解決許多傳統(tǒng)刑偵手段無(wú)法解決的問(wèn)題有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),例如電話作案的電信網(wǎng)絡(luò)詐騙犯罪、鑒定法庭上的錄音證據(jù)的真?zhèn)蔚确矫鎇3]。

在聲紋鑒定技術(shù)的實(shí)踐或者偵破案件的過(guò)程中一般都會(huì)遇到這樣的情況:在檢材錄音的過(guò)程中,因?yàn)榉缸锵右扇嘶蛘弋?dāng)事人當(dāng)時(shí)的情緒比較激動(dòng),音量提高,有時(shí)由于憤怒可能還會(huì)喊叫;而嫌疑人或者當(dāng)事人在錄制語(yǔ)音樣本的時(shí),情緒比較低落,說(shuō)話音量會(huì)比較小,又或者情況會(huì)恰恰相反,語(yǔ)音檢材中的音量相對(duì)正常,語(yǔ)音樣本中的音量卻很大。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究對(duì)比在大聲和正常兩種說(shuō)話狀態(tài)下,聲紋特征的變化情況。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)語(yǔ)音鑒定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),實(shí)驗(yàn)以普通話中的四個(gè)漢字“辦”、“到”、“我”、“客”為研究對(duì)象,通過(guò)比對(duì)分析發(fā)音人在正常和大聲兩種不同說(shuō)話狀態(tài)下的發(fā)音,找出聲學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律,為在不同的音量狀態(tài)下的語(yǔ)音鑒定提供一定的理論依據(jù)。

2.1 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備

設(shè)備、發(fā)音人、錄音內(nèi)容:

實(shí)驗(yàn)需要VS99語(yǔ)音工作站和Praat語(yǔ)音分析軟件。找普通話標(biāo)準(zhǔn)的10個(gè)人(五個(gè)男生,五個(gè)女生),分別在正常與大聲狀態(tài)下說(shuō)相同的內(nèi)容進(jìn)行錄音。最后選取8個(gè)人(四個(gè)男生,四個(gè)女生)的錄音進(jìn)行剪輯并實(shí)驗(yàn)分析。錄音內(nèi)容為兩句話:“這事我辦不到!”“不要怪我不客氣!”。

2.2 實(shí)驗(yàn)語(yǔ)音材料的處理

語(yǔ)音材料降噪剪輯:

在采樣頻率為44100Hz的情況下,對(duì)所錄的實(shí)驗(yàn)語(yǔ)音材料進(jìn)行必要的降噪處理,并將降噪后的實(shí)驗(yàn)語(yǔ)音材料中的“辦”、“到”、“我”、“客”進(jìn)行剪輯。

2.3 實(shí)驗(yàn)分析過(guò)程

在以下分析中,B代表男生(Boy),G代表女生(Girl),N代表正常說(shuō)話(Normal volume ), L代表大聲說(shuō)話(Loud volume),在變化的平均數(shù)值中,+代表升高,-代表降低。

2.3.1 聲強(qiáng)(intensity)

實(shí)驗(yàn)中測(cè)量了8位發(fā)音人(4位女生,4位男生)在正常和大聲說(shuō)話時(shí)發(fā)“客”、“我”、“辦”、“到”時(shí)聲強(qiáng)的平均值,得到結(jié)論是8位發(fā)音人的4個(gè)漢字的聲強(qiáng)的平均數(shù)值均隨音量的增加而提高。

2.3.2 基頻(f0)

圖1(a)、(b)、(c)、(d)為分析基頻時(shí)的部分實(shí)驗(yàn)截圖,分別代表B2與G1在正常與大聲兩種說(shuō)話狀態(tài)時(shí)發(fā)“我”與“辦”的窄帶語(yǔ)圖,其他具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1是8位發(fā)音人在兩種不同狀態(tài)下發(fā)四個(gè)漢字時(shí)的f0的平均值。從表中可以看出,相比正常說(shuō)話而言,大聲說(shuō)話時(shí)所有發(fā)音人的四個(gè)漢字的f0均有一定程度的提高。

共振峰是同一鑒定時(shí)非常重要的聲紋參數(shù),下面分別對(duì)F1~F4進(jìn)行分析。

2.3.3 第一共振峰(F1)

圖2(a)、(b)、(c)、(d)為分析第一共振峰F1時(shí)的部分實(shí)驗(yàn)截圖,分別代表B3與G2分別在正常與大聲兩種說(shuō)話狀態(tài)時(shí)發(fā)“到”與“客”的寬帶語(yǔ)圖。

表2是8位發(fā)音人兩種狀態(tài)下發(fā)四個(gè)漢字的F1的變化情況。很明顯,男生四個(gè)漢字的F1均隨音量的增加而提高。女生除“客”略有下降(-24.5Hz)外,其他三個(gè)漢字的F1普遍升高。

2.3.4 第二共振峰(F2)

對(duì)各發(fā)音人的兩種狀態(tài)下測(cè)量各音節(jié)的第二共振峰F2時(shí)發(fā)現(xiàn),男生除“辦”有所降低(-9.2Hz)外,其他三個(gè)漢字的F2均有所升高;女生除“我”略有下降(-12.5Hz),其他三個(gè)漢字均有不同程度的升高。

2.3.5 高級(jí)共振峰(F3、F4)

對(duì)各發(fā)音人的兩種狀態(tài)下測(cè)量各音節(jié)的第二共振峰F3時(shí)同樣發(fā)現(xiàn)男生除“辦”有所降低(-12.7Hz)外,其他三個(gè)漢字的F3均有所升高;女生除“我”略有下降(-8.0Hz),其他三個(gè)漢字均有不同程度的升高。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn),F(xiàn)4也有類似的結(jié)果。

3 實(shí)驗(yàn)總結(jié)

由以上的實(shí)驗(yàn)分析可知,大聲說(shuō)話時(shí)的語(yǔ)音與正常語(yǔ)音經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單地放大之后并不完全相同,因?yàn)榇舐曊f(shuō)話時(shí)聲強(qiáng)升高,在頻率和共振峰上也有明顯的變化。

第一,隨著音量的提高,聲帶的緊張程度會(huì)增大,同一個(gè)體的不同漢字的f0更趨于一致,因此,我們不能輕易依據(jù)發(fā)聲類型和f0的差異而做出同一鑒定的否定判斷。

第二,正常與大聲說(shuō)話兩種狀態(tài)下的語(yǔ)音頻譜發(fā)生了不同程度的變化,共振峰不僅會(huì)發(fā)生整體規(guī)律性的變化(如F1,F(xiàn)2),同時(shí)還會(huì)發(fā)生個(gè)體性變化(如F3)。因此,在做同一鑒定時(shí),應(yīng)該盡量保證樣本和檢材的音量相近。

最后,本次實(shí)驗(yàn)是在較理想的環(huán)境下進(jìn)行的,實(shí)踐中往往還會(huì)伴有許多其他的影響因素,如發(fā)音人的情緒(比如高興、憤怒)、偽裝的方式、錄音環(huán)境、錄音器材等本文未加考慮。

參考文獻(xiàn):

[1]曹劍芬.現(xiàn)代語(yǔ)音研究與探索[M].北京:商務(wù)印書館,2007.

[2]孔江平.論語(yǔ)言發(fā)聲[M].北京:中央民族大學(xué)出版社,2001:23-27.

[3]王士元,彭剛.語(yǔ)言、語(yǔ)音與技術(shù)[M].上海:上海教育出版社,2006.endprint

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