Голосовой анализ - Voice analysis

Голосовой анализ это изучение речь звуки для целей, отличных от лингвистического содержания, например, в распознавание речи. Такие исследования включают в основном медицинский анализ голос (фониатрия ), но также идентификация говорящего. [1] Более спорно, некоторые считают, что правдивость или эмоциональное состояние колонок может быть определена с помощью анализ напряжения голоса или многоуровневый анализ голоса.

Методы анализа

Голосовые проблемы, требующие анализа голоса, чаще всего возникают из-за голосовых связок или мускулатуры гортани, которая их контролирует, поскольку складки подвергаются воздействию сил столкновения с каждым циклом вибрации и высыхания из-за воздуха, проталкиваемого через небольшой промежуток между ними, и мускулатура гортани очень активна во время речи или пения и подвержена утомлению. Однако динамический анализ голосовых связок и их движения физически затруднен. Расположение голосовых связок эффективно препятствует прямому инвазивному измерению движений. Менее инвазивные методы визуализации, такие как рентгеновские лучи или же ультразвук не работают, потому что голосовые связки окружены хрящом, что искажает качество изображения. Движения в голосовых связках быстрые, основные частоты обычно от 80 до 300 Гц, предотвращая использование обычного видео. Стробоскопический, и высокоскоростное видео предоставляет возможность, но чтобы увидеть голосовые складки, волоконно-оптический зонд, ведущий к камере, должен быть расположен в горле, что затрудняет разговор. Кроме того, размещение предметов в глотке обычно вызывает рвотный рефлекс, который прекращает голос и закрывает гортань. Кроме того, стробоскопическая визуализация полезна только тогда, когда колебательный паттерн голосовых складок является очень периодическим.

Самое важное[согласно кому?] косвенные методы в настоящее время обратная фильтрация записи микрофона или устного воздушного потока и электроглоттография (ЯЙЦО).[нужна цитата] При обратной фильтрации речевой звук (форма волны излучаемого акустического давления, полученная с микрофона) или форма волны орального воздушного потока от маски с вентиляцией по окружности (CV) записывается вне рта, а затем фильтруется математическим методом для устранения эффектов голосового тракта. Этот метод оценивает голосовой вход для производства голоса путем записи выходного сигнала и использования вычислительной модели для инвертирования эффектов речевого тракта. Другой вид неинвазивной косвенной индикации движения голосовых связок - это электроглоттография, при которой электроды, расположенные по обе стороны от горла субъекта на уровне голосовых связок, регистрируют изменения проводимости горла в зависимости от того, насколько велика часть горла. голосовые связки касаются друг друга. Таким образом, получается одномерная информация о зоне контакта. Ни обратная фильтрация, ни EGG не могут полностью описать сложный трехмерный паттерн движения голосовых связок, но могут предоставить полезные косвенные доказательства этого движения.

Другой способ провести анализ голоса - посмотреть на характеристики голоса. Некоторые характеристики голоса звучание, подача, громкость, и оцените. Эти характеристики могут использоваться для оценки голоса человека и могут помочь в процессе анализа голоса. Фонация обычно проверяется путем изучения различных типов данных, полученных от человека, таких как слова с долгими гласными, слова с множеством фонем или просто типичная речь. Уровень звука человека можно оценить, заставив человека издавать самые высокие и низкие звуки, которые он может, а также звуки между ними. В этом процессе можно использовать клавиатуру. На громкость важно смотреть, потому что для некоторых людей громкость влияет на то, как они издают определенные звуки. Некоторым людям нужно говорить громче для определенных фонем по сравнению с другими, чтобы они могли их воспроизвести. [нужна цитата] Это можно проверить, попросив человека использовать такую ​​же громкость при пении гаммы. Скорость также важна, потому что она определяет, насколько быстро или медленно человек говорит.

[2]

Использование в медицине

Медицинское исследование голоса может быть, например, анализом голоса пациентов, у которых полип удалены из их голосовые связки через операцию. Для объективной оценки таких проблем можно использовать компьютеризированные методы.[3] Опытный голосовой терапевт может достаточно надежно оценить голос, но это требует обширной подготовки и все еще является субъективным.

Еще одна активная тема исследований в области медицинского голосового анализа: вокальная нагрузка оценка. Голосовые связки человека, который говорит в течение длительного времени, страдают от утомления - то есть процесс разговора оказывает нагрузку на голосовые связки и утомляет ткани. У профессиональных пользователей голосовой связи (например, учителей, продавцов) это утомление может вызвать сбои в голосовой связи и больничные. Голосовой анализ был изучен как объективное средство для оценки таких проблем.[4]

Голосовой анализ был важным фактором при изучении паралича голосовых связок. Он влияет на различные функции голосовых связок, от речи до дыхания, а анализ голоса используется для изучения эффективности Тиреопластика (медиализация тиреопластики) улучшения голосовых связок после операции. Традиционная запись голоса используется до операции для записи голосов выбранных пациентов для сравнения с использованием после операции, наряду с более сложными записями с использованием электроглотография, фотоглоттография, и видеокимография. Медицинские работники имеют возможность читать и понимать результаты сложных записей, но для получения точных результатов в этих экспериментах необходимы знания голосового профессионала. Голосовые эксперты были важны для того, чтобы связать физикальное обследование голосовых связок с неврологическим обследованием, чтобы гарантировать успех операции из-за их натренированного уха. Перцепционная оценка голоса в значительной степени зависит от качество голоса, фактор, оцениваемый предпочтительно специалистами по голосовой связи (логопеды ). Профессиональный анализатор голоса обладает способностью обучать ухо и может блокировать лишние варианты, которые могут быть обманчивыми из результатов.[5]

Использование в криминалистике

Голосовой анализ используется в ветке Криминалистика называется аудио криминалистика. Эти анализы обычно выполняются на доказательствах с целью оценки подлинности рассматриваемого звука, улучшения характеристик звука, которые могут быть скрыты за отвлекающим фоновым шумом, интерпретации звука с точки зрения судебного эксперта,[6] или в некоторых случаях для целей идентификация говорящего.[7]

В своем анализе эксперт будет использовать различные методы. Минимум процедур - это «критическое прослушивание, форма волны анализ и спектральный анализ ".[8] Критическое слушание включает в себя тщательную разбивку как передних, так и фоновых звуков посредством повторяющегося слушания.[8] Анализ формы волны визуализирует звук, чтобы экзаменатор мог увидеть любые возможные отклонения. Спектральный анализ визуализирует частоту звука, чтобы экзаменатор мог выбрать интересующие особенности.[8]

Одним из случаев, когда звук играет большую роль, является Дело Трейвона Мартина, где была проанализирована запись звонка в полицию, чтобы определить, исходят ли фоновые крики Джордж Циммерман или из Мартин.

Судебный голос

Эксперты в области судебно-медицинской экспертизы голоса анализируют записи, исследуя переданную и сохраненную речь, улучшая ее и расшифровывая для уголовных расследований, судебных процессов и федеральных агентств.

Чтобы использовать аудиозаписи в суде, судебный фонетик должен подтвердить подлинность записи, чтобы обнаружить фальсификацию, улучшить звук и интерпретировать речь. Их первая задача - обеспечить понятность речи в используемой записи. Часто сэмплы имеют плохое качество звука из-за факторов окружающей среды, таких как ветер или движение. В других случаях ухудшение качества звука связано с технологическими проблемами записывающего устройства. Никакая следственная работа по идентификации говорящего не может быть проведена, пока запись не будет надлежащего качества. Различные решения проблемы плохой разборчивости принимаются с использованием компьютерных программ, которые позволяют пользователю фильтровать и устранять шум. Компьютерное программное обеспечение также может преобразовывать речь в спектры и формы сигналов, что полезно для судебных фонетиков. Однако любая работа, проделанная с записью, должна производиться после того, как будет сделана копия оригинальной записи.

Основная часть работы судебного фонетика - идентификация говорящего. Процесс интерпретации может включать в себя сборку временной шкалы, расшифровку диалога и определение неизвестных или неразборчивых звуков в аудиозаписи. В суде эксперт, в конечном счете, служит для объяснения фактов, связанных с аудиодоказательствами, предоставляя объяснение соответствующих акустических и физических принципов для объяснения того, что свидетельствует запись. Отчеты составляются, чтобы включать подробную информацию, если есть часть записи, которая непонятна или неслышима, объяснение происходящего (в записи) и описание того, что отсутствует в записи.

Идентификация спикера

Голосовой анализ играет важную роль в идентификация говорящего. Это когда личность говорящего неизвестна, и его необходимо идентифицировать по множеству других голосов или подозреваемых, когда речь идет о расследовании преступления или суде. Правильная идентификация говорящего и голоса, особенно в уголовных делах, зависит от ряда факторов, таких как знакомство, раскрытие, задержка, тон голоса, маскировка голоса и акценты. Знакомство с говорящим увеличивает шансы правильно идентифицировать голос и различать его. Степень воздействия голоса также помогает правильно идентифицировать голос, даже если он незнакомый. Слушатель, который слушает более длинное высказывание или слышит голос чаще, лучше распознает голос, чем тот, кто, возможно, мог услышать только одно слово. Задержка между временем прослушивания голоса и временем идентификации говорящего также снижает вероятность определения правильного говорящего. В Тон голоса влияет на способность определить нужного говорящего. Если тон не соответствует тону говорящего во время сравнения, будет труднее проанализировать. Маскировка голоса, например, когда говорящий шепчет, также препятствует возможности точно сопоставить и идентифицировать говорящего. В некоторых случаях людям, говорящим на том же языке, что и говорящий, чей голос анализируется, будет легче идентифицировать их из-за акцент и ударение голоса. Идентификация говорящего дополнительно осложняется искажениями из-за технических методов записи и проблемами, связанными с говорящим, такими как эмоциональные состояния или альтернативные мотивы, вызывающие несоответствие между его голосом и голосом записи. Методы идентификации говорящего в судебной медицине включают использование слуховых свидетелей, которые используются для идентификации слышимых голосов, слухового восприятия, применяемого специалистом в отношении надсегментарных характеристик речи человека, и компьютерных подходов.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Саранги, Сусанта; Сахидулла, штат Мэриленд; Саха, Гоутам (сентябрь 2020 г.). «Оптимизация набора фильтров на основе данных для автоматической проверки говорящего». Цифровая обработка сигналов. 104. arXiv:2007.10729. Дои:10.1016 / j.dsp.2020.102795.
  2. ^ Хапнер, Эди; Стемпл, Джозеф (2014). Голосовая терапия: клинические примеры. Множественное издательство.
  3. ^ Toran, SiKC; Лал, Б. К. (2010). «Объективный анализ голоса на голосовые полипы после микроларингеальной фонохирургии». Медицинский журнал Университета Катманду. 8 (2): 185–189. Дои:10.3126 / kumj.v8i2.3555. ISSN  1812-2078. PMID  21209532.
  4. ^ Стемпл, Джозеф С .; Стэнли, Дженнифер; Ли, Линда (1995). «Объективные измерения голосового производства у нормальных субъектов после длительного использования голоса». Журнал голоса. 9 (2): 127–133. Дои:10.1016 / s0892-1997 (05) 80245-0. ISSN  0892-1997. PMID  7620534.
  5. ^ Чоудхури, Канишка; Саха, Сомнатх; Саха, Ведула Падмини; Пал, Судипта; Чаттерджи, Индранил (23 марта 2013 г.). «До и послеоперационный анализ голоса после медиализационной тиропластики в случаях одностороннего паралича голосовой складки». Индийский журнал отоларингологии и хирургии головы и шеи. 65 (4): 354–357. Дои:10.1007 / s12070-013-0649-3. ISSN  2231-3796. ЧВК  3851511. PMID  24427598.
  6. ^ Махер, Роберт С. (2018). Принципы судебно-звукового анализа. Современная акустика и обработка сигналов. Чам: Издательство Springer International. С. 1–2. Дои:10.1007/978-3-319-99453-6. ISBN  978-3-319-99452-9.
  7. ^ Солан, Лоуренс М .; Тиерсма, Питер М. (2004). Говоря о преступности. Издательство Чикагского университета. Дои:10.7208 / chicago / 9780226767871.001.0001. ISBN  978-0-226-76793-2.
  8. ^ а б c Махер, Роберт С. (2018). Принципы судебно-звукового анализа. Современная акустика и обработка сигналов. Чам: Издательство Springer International. С. 48–49. Дои:10.1007/978-3-319-99453-6. ISBN  978-3-319-99452-9.

внешняя ссылка