漫談聲紋技術(shù)

聲紋(voice print)也稱“語圖”，是由專用的電聲轉(zhuǎn)換儀器(語圖儀)將攜帶言語信息的特征聲波繪制成的波譜圖形，聲紋技術(shù)則是應(yīng)用聲紋的特征進(jìn)行技術(shù)鑒定的一種技術(shù)手段。

一、聲紋的形成

在實(shí)際生活中，我們能根據(jù)語音來識(shí)別熟悉的人，其實(shí)人的語音各不相同，這主要是由于人的發(fā)聲器官和發(fā)音習(xí)慣不同而造成的，人的發(fā)聲器官實(shí)際上存在著大小、形態(tài)及功能上的差異，人發(fā)聲的習(xí)慣亦有快有慢，這些微小差異都會(huì)造成聲音的差別，即形成各有特征(音色)的不同聲音，語圖儀就是把特征不同聲音的聲波變化轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)的變化，再把這些電訊號(hào)的變化繪制成波譜圖形，就得到了聲紋圖，如圖1所示。

二、聲紋技術(shù)的應(yīng)用，

聲紋技術(shù)的主要應(yīng)用是聲紋識(shí)別(VoicePrint Recognition簡稱“VPR”)，也稱說話人識(shí)別，聲紋識(shí)別包括兩方面，聲紋辨認(rèn)(說話人辨認(rèn))和聲紋確認(rèn)(說話人確認(rèn))，前者要判斷出某段語音是若干人中的哪一個(gè)所說的，后者則確認(rèn)某段語音是否是指定的某個(gè)人所說的，如圖2所示。

聲紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣泛，具體的講，聲紋識(shí)別技術(shù)可以應(yīng)用在以下領(lǐng)域：

1、信息查詢

每個(gè)人的聲音特征都是惟一而且?guī)缀鹾苌贂?huì)發(fā)生變化的特性，可以很好地通過聲紋識(shí)別技術(shù)進(jìn)行用戶身份識(shí)別，從而提高信息中心的工作有效性，尤其在更加需要人性化服務(wù)的醫(yī)療、教育、投資、票務(wù)、旅游等應(yīng)用方面，聲紋識(shí)別顯得尤其重要。

2、電話交易

利用聲紋的個(gè)性特征可以提高電話交易的安全性和快捷性，對(duì)交易系統(tǒng)的用戶來說，交易過程更加簡單和人性化；可以通過用戶信息數(shù)據(jù)庫和歷史交易數(shù)據(jù)庫，準(zhǔn)確進(jìn)行用戶身份識(shí)別；節(jié)省時(shí)間，降低交易系統(tǒng)費(fèi)用；商家可以根據(jù)聲紋識(shí)別技術(shù)，判斷相關(guān)信息的可信度，并據(jù)此決定是否送貨等，降低欺詐的可能性。

3、PC以及手持式設(shè)備的安全

PC以及手持式設(shè)備上面應(yīng)用聲紋識(shí)別技術(shù)后，用戶不需要記憶密碼，就可以保護(hù)個(gè)人信息安全，大大提高系統(tǒng)的安全性、使用的快捷性：如在Macos9操作系統(tǒng)中就增加了Voiceprintpassword的功能，用戶不需要通過鍵盤輸入用戶名和密碼，只需要對(duì)著電腦說一句話就可以進(jìn)行登陸。

4、保安系統(tǒng)以及證件防偽

聲紋識(shí)別系統(tǒng)可用于信用卡、銀行自動(dòng)取款機(jī)、門、車的鑰匙卡、授權(quán)使用的電腦、聲紋鎖以及特殊通道口的身份卡，在卡上事先存儲(chǔ)了持卡者的聲音特征碼，在需要時(shí)，持卡者只要將卡插入專用機(jī)的插口上，通過一個(gè)傳聲器讀出事先已儲(chǔ)存的暗碼，同時(shí)儀器接收持卡者發(fā)出的聲音，然后進(jìn)行分析比較，從而完成身份確認(rèn)，同樣可以把含有某人聲紋特征的芯片嵌入到證件之中，通過上面所述的過程完成證件防偽。

5、與二維條碼技術(shù)相結(jié)合的防偽

PDF417二維條碼是一種高密度、高信息含量的便攜式數(shù)據(jù)文件，PDF417二維條碼及其系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用范圍極廣，在國外已廣泛應(yīng)用在國防、公安、交通運(yùn)輸、醫(yī)療保健、工業(yè)、商業(yè)、金融、海關(guān)及政府管理等領(lǐng)域。

三、聲紋技術(shù)的發(fā)展

依聲辨人，自古有之，但僅憑聽覺器官的分辨能力進(jìn)行聲音辨別是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，二戰(zhàn)后期，為了提高軍事通訊效率的需要，美國電話電報(bào)公司的貝爾實(shí)驗(yàn)室研究和發(fā)明了“音響光譜圖像顯示器”，把聲波用光譜圖像加以顯示，到了十九世紀(jì)五、六十年代，為了偵訊工作的需要，貝爾實(shí)驗(yàn)室受執(zhí)法部門委托，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)聲紋的研究，他們對(duì)一百二十三名健康美國人的“I、you、it(我、你、他)”等詞語的二萬五千個(gè)聲紋圖進(jìn)行了五萬多項(xiàng)識(shí)別分析，個(gè)人識(shí)別的準(zhǔn)確率達(dá)到97％～99.65％至七十年代，日本、羅馬尼亞、西德等都相繼開展了聲紋識(shí)別技術(shù)，我國聲紋識(shí)別技術(shù)起步很晚，直到1988年，我國才成立了全國第一個(gè)聲紋研究實(shí)驗(yàn)室，引進(jìn)了美國KAY公司生產(chǎn)的7800型語圖儀，開始了聲紋技術(shù)的研究并推動(dòng)了聲紋技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，聲紋識(shí)別手段也日益先進(jìn)，利用聲紋識(shí)別，成本最低，樣本獲取最為簡便，不觸及個(gè)人隱私，當(dāng)然，由于目標(biāo)人在不同時(shí)期、不同背景和噪聲下，聲音會(huì)有差別，所以在實(shí)際語音環(huán)境下，特別是說話人規(guī)模比較大時(shí)，現(xiàn)有識(shí)別技術(shù)尚不能滿足實(shí)際應(yīng)用要求，因此，聲紋識(shí)別現(xiàn)只能作為其他鑒別技術(shù)的輔助手段。