語音同一性鑒定中同聲同韻異調(diào)音節(jié)的可比性定性研究

楊俊杰

（山西大學(xué)語言科學(xué)研究所，山西 太原030006；山西警官高等?？茖W(xué)校，山西 太原030021）

鑒定實(shí)踐
Forensic Practice

語音同一性鑒定中同聲同韻異調(diào)音節(jié)的可比性定性研究

楊俊杰

（山西大學(xué)語言科學(xué)研究所，山西 太原030006；山西警官高等?？茖W(xué)校，山西 太原030021）

目的 明確利用同聲同韻異調(diào)音節(jié)進(jìn)行語音同一性鑒定的可行性。方法 利用VS－99語音工作站對(duì)普通話同聲同韻異調(diào)音節(jié)的共振峰等特性進(jìn)行定性分析。結(jié)果 得出了陽平音節(jié)韻母共振峰與上聲音節(jié)韻母非嘎裂聲處共振峰的可比性強(qiáng)，陰平音節(jié)韻母與去聲音節(jié)韻母在前半部分共振峰的可比性強(qiáng)等一些規(guī)律性認(rèn)識(shí)。結(jié)論 為利用同聲同韻異調(diào)音節(jié)進(jìn)行語音同一性鑒定提供了客觀依據(jù)。

同聲同韻異調(diào)音節(jié)；語音同一性；共振峰特性

在語音同一性鑒定中，特征音段的語境是否相同至關(guān)重要，它決定著可用比對(duì)特征音段的質(zhì)量與數(shù)量。最理想的特征音段是處在同一語段當(dāng)中的音段，其次是孤立的詞組或音節(jié)、句首音節(jié)[1]。但在司法實(shí)踐中，時(shí)常會(huì)遇到檢材與樣本有效音節(jié)有限或被鑒定人故意改變聲調(diào)的調(diào)型進(jìn)行偽裝等情況。尤其是當(dāng)犯罪人實(shí)施犯罪時(shí)說方言或普通話，而在錄樣本時(shí)只說普通話或方言，需要在方言與普通話之間進(jìn)行語音同一性鑒定時(shí)，樣本中很難找到最理想特征條件的足夠音段來進(jìn)行比對(duì)，而同聲同韻異調(diào)音節(jié)則更容易找到。

作為聲調(diào)語言，漢語的音節(jié)包括聲母、韻母和聲調(diào)三部分。雖然同聲同韻異調(diào)音節(jié)在漢語中具有不同的字義，是不同的字，但其聲母與韻母相同，僅聲調(diào)不同。那么，利用同聲同韻異調(diào)的音節(jié)作為比對(duì)音節(jié)進(jìn)行語音同一性鑒定是否可行？本文進(jìn)行了一些探討。

1 材料與方法

1.1 儀器

ATM33a電容式麥克風(fēng)、VS－99計(jì)算機(jī)語音工作站。

1.2 聲樣

為了充分考察同聲同韻音節(jié)在不同聲調(diào)下的可比性，根據(jù)漢語普通話的聲韻母特點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了漢語普通話常見單元音韻母、復(fù)韻母（包括二合、三合）、鼻韻母的陰平、陽平、上聲、去聲進(jìn)行考察。

發(fā)音人為普通話較好，年齡、文化程度相近的男性、女性，用陰平、陽平、上聲、去聲四種聲調(diào)分別朗讀聲樣3遍。

1.3 參數(shù)

1.3.1 采樣參數(shù)

11kHz采樣率，16位，單聲道。

1.3.2 長(zhǎng)時(shí)平均LPC實(shí)驗(yàn)參數(shù)

幀長(zhǎng)20；運(yùn)算點(diǎn)數(shù)512；LPC分析階數(shù)14。

1.3.3 共振峰特性實(shí)驗(yàn)參數(shù)

帶寬為300～500（具體依據(jù)個(gè)體基頻進(jìn)行調(diào)整，但保證同一個(gè)體參數(shù)的一致），動(dòng)態(tài)范圍 42，衰減根據(jù)不同語音的強(qiáng)弱而定，高頻提升系數(shù) 0.99，縱向網(wǎng)格1000，哈明窗，橫向網(wǎng)格1000。

2 內(nèi)容及結(jié)果

2.1 同聲同韻異調(diào)音節(jié)的共振峰特性

在正常語音中，共振峰特性是語音同一性鑒定的重要依據(jù)之一，尤其是共振峰頻率特性在鑒別語音相似度最高的同卵雙胞胎語音時(shí)也具有很好的區(qū)別力[2]。為了明確同聲同韻異調(diào)音節(jié)的共振峰特性是否具有可比性，本文分別對(duì)單元音韻母、復(fù)韻母、鼻韻母同聲同韻異調(diào)音節(jié)的共振峰特性進(jìn)行了考查。

2.1.1 單元音韻母同聲同韻異調(diào)音節(jié)的共振峰特性

通過對(duì)常見單元音韻母［a i奕u y尥尢］同聲同韻異調(diào)音節(jié)寬帶語圖的定性比較發(fā)現(xiàn)：

（1）單元音韻母同聲同韻同調(diào)音節(jié)的可比性強(qiáng)于同聲同韻異調(diào)音節(jié)。由于聲調(diào)的不同，同聲同韻異調(diào)音節(jié)的共振峰模式會(huì)存在一定的差異，這種差異既表現(xiàn)在共振峰能量分布上的差異又表現(xiàn)在共振峰動(dòng)態(tài)模式等的差異。具體表現(xiàn)在：

①同一個(gè)體（主要是男性）同聲同韻異調(diào)音節(jié)有時(shí)會(huì)在高頻（大約4 000Hz以上）較弱共振峰上表現(xiàn)出一些頻率上的差異（見圖1），但也有一些個(gè)體同聲同韻異調(diào)音節(jié)的共振峰穩(wěn)定性較好（見圖2）。

②同聲同韻異調(diào)音節(jié)的共振峰在韻頭部分具有較好的個(gè)體穩(wěn)定性，可以用來進(jìn)行檢驗(yàn)；即使有些個(gè)體的高頻（約4 000Hz范圍以上）穩(wěn)定性較差，其中低頻韻頭部分仍有較好的個(gè)體穩(wěn)定性。

③上聲的個(gè)體表現(xiàn)不盡相同。有些個(gè)體的上聲表現(xiàn)充分，而有些個(gè)體的上聲表現(xiàn)不充分，具有較強(qiáng)的個(gè)體特點(diǎn)。

④對(duì)于上聲表現(xiàn)充分的音節(jié)，由于嘎裂聲發(fā)聲態(tài)的影響，嘎裂聲處共振峰能量的衰減會(huì)造成共振峰動(dòng)態(tài)軌跡改變的假象，而其前后共振峰頻率依然有很強(qiáng)的可比性；上聲的嘎裂聲表現(xiàn)不充分的音節(jié)，其整個(gè)單元音韻母的共振峰頻率與其它同聲同韻異調(diào)音節(jié)共振峰頻率的可比性強(qiáng)（見圖1中［ti］、［t奕］、［t揶‘y］等）。

（2）陽平單元音韻母的共振峰與上聲單元音韻母非嘎裂聲處的共振峰頻率可比性強(qiáng)，陰平單元音韻母與去聲單元音韻母前半部分共振峰頻率的可比性強(qiáng)（見圖1）。

圖1 常見單元音韻母［a i奕u y尥尢］的同聲同韻異調(diào)音節(jié)的寬帶語圖（自左往右依次為陰平、陽平、上聲、去聲）

圖2 ［ta］的陰平、陽平、上聲、去聲

（3）隨著開口度由大到小，［a、奕、i］的穩(wěn)定性存在由弱到強(qiáng)的趨勢(shì)，從［a、奕、i］同聲同韻異調(diào)音節(jié)間共振峰的穩(wěn)定程度的變化見圖1。

（4）［y、u］同聲同韻異調(diào)音節(jié)共振峰的穩(wěn)定性整體上弱于［i、奕、a］，［tu］、［t揶‘y］與［ta］、［t奕］、［ti］同聲同韻異調(diào)音節(jié)的寬帶語圖見圖1。

（5）［尢］同聲同韻異調(diào)音節(jié)間韻母共振峰（尤其是F3）的穩(wěn)定性要強(qiáng)于［尥］韻母共振峰的穩(wěn)定性。

（6）單元音韻母的同聲同韻異調(diào)音節(jié)間韻母共振峰的相對(duì)強(qiáng)弱往往會(huì)受到聲調(diào)的影響（見圖3～4），如不同聲調(diào)同聲同韻音節(jié)共振峰的相對(duì)強(qiáng)度存在明顯差異的話，陽平與上聲之間、陰平與去聲之間韻腹共振峰的相對(duì)強(qiáng)度具有較好的一致性。

圖3 ［a］（上）、［pa］（下）同聲同韻異調(diào)音節(jié)韻母共振峰的相對(duì)峰強(qiáng)（LPC譜圖）

圖4 ［a］同聲同韻異調(diào)音節(jié)韻母共振峰的相對(duì)峰強(qiáng)（LPC譜圖）

2.1.2 復(fù)韻母同聲同韻異調(diào)音節(jié)的共振峰特性

（1）復(fù)韻母的同聲同韻音節(jié)也是同調(diào)的可比性強(qiáng)于異調(diào)。

（2）不同個(gè)體正常語速的上聲表現(xiàn)不盡相同，具有較強(qiáng)的個(gè)體特點(diǎn)。

（3）表現(xiàn)充分的上聲嘎裂聲對(duì)復(fù)韻母影響不盡相同。對(duì)于前響二合元音［ai、ao、ou、ei］，上聲嘎裂聲的影響主要體現(xiàn)在前響元音上；對(duì)于后響二合元音［ia、ie、ua、uo、ye］，上聲嘎裂聲的影響主要體現(xiàn)在后響元音上；對(duì)于中響復(fù)韻母［iau、uai、iou、uei］，上聲嘎裂聲的影響主要體現(xiàn)在中響元音上。

（4）對(duì)于上聲表現(xiàn)不充分的復(fù)韻母，其不同聲調(diào)間共振峰的可比性較強(qiáng)（見圖5），比對(duì)時(shí)，對(duì)不同聲調(diào)的音節(jié)進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)歸一后，其可比性會(huì)明顯提高（見圖6）；對(duì)于上聲表現(xiàn)充分的韻母，其與其他聲調(diào)音節(jié)共振峰的可比性較差，但因上聲的嘎裂聲部分主要影響共振峰的能量分布[3]，人為排除嘎裂聲部分的影響后，其與其他聲調(diào)音節(jié)的可比性也會(huì)明顯提高。

圖5 ［p‘a(chǎn)i］陰平、陽平、上聲、去聲（自左至右）的寬帶語圖

圖6 ［p‘a(chǎn)i］陰平、陽平、上聲、去聲音節(jié)時(shí)長(zhǎng)歸一后的寬帶語圖

（5）部分個(gè)體前響二合韻母、三合韻母去聲音節(jié)的韻尾與陰平、陽平、上聲的韻尾易出現(xiàn)差異，具體表現(xiàn)為：韻尾某些共振峰的頻率值（主要是F1與F2）低于或高于陰平、陽平、上聲音節(jié)的共振峰頻率（見圖7）。

圖7 ［ai］平、陽平、上聲、去聲（自左至右）的寬帶語圖

（6）后響二合元音去聲音節(jié)韻尾與其他聲調(diào)韻尾的差異一般要小于其他復(fù)合元音。這是因?yàn)楹箜懚显舻捻懺粼陧嵨?，無論認(rèn)真發(fā)音還是隨便發(fā)音，其共振峰的動(dòng)程都不大受影響[4]。

（7）無論是復(fù)韻母，只要其共振峰動(dòng)態(tài)變化（動(dòng)程）越小，其不同聲調(diào)間共振峰的可比性就要越好（見圖8）。

圖8 ［ei（上）、pan（下）］陰平、陽平、上聲、去聲（自左至右）的寬帶語圖

（8）復(fù)韻母同聲同韻異調(diào)音節(jié)間韻母共振峰的相對(duì)強(qiáng)弱也往往會(huì)受到聲調(diào)的影響（見圖9~10），如果不同聲調(diào)同聲同韻音節(jié)共振峰的相對(duì)強(qiáng)度存在明顯差異，則陽平與上聲之間、陰平與去聲之間韻腹共振峰的相對(duì)強(qiáng)度具有較好的一致性。

圖9 ［piou］同聲同韻異調(diào)音節(jié)韻母共振峰的相對(duì)峰強(qiáng)比較（LPC譜圖）

圖10 ［ai］同聲同韻異調(diào)音節(jié)韻母共振峰的相對(duì)峰強(qiáng)比較（LPC譜圖）

2.1.3 鼻韻母同聲同韻異調(diào)音節(jié)的共振峰頻率特性

（1）上聲表現(xiàn)充分的嘎裂聲對(duì)鼻韻母共振峰模式的影響主要體現(xiàn)在韻腹與鼻韻尾的過渡處。

（2）對(duì)于上聲表現(xiàn)充分的鼻韻母，其非嘎裂聲處的共振峰與其不同聲調(diào)音節(jié)間對(duì)應(yīng)共振峰部分可比性較強(qiáng)。

（3）有些個(gè)體去聲鼻韻尾易脫落（見圖11），這與去聲音節(jié)的時(shí)長(zhǎng)較短，其韻尾發(fā)音不到位有關(guān)，可用去聲音節(jié)與陰平、陽平、上聲的前半部分進(jìn)行比較。

圖11 ［a耷］陰平、陽平、上聲、去聲（自左至右）的寬帶語圖

（4）鼻韻母同聲同韻異調(diào)音節(jié)間韻母共振峰的相對(duì)強(qiáng)弱也常會(huì)受到聲調(diào)的影響（見圖12中同聲同韻異調(diào)音節(jié)的LPC譜圖），如果不同聲調(diào)同聲同韻音節(jié)共振峰的相對(duì)強(qiáng)度存在明顯差異，則陽平與上聲之間、陰平與去聲之間對(duì)應(yīng)口元音共振峰的相對(duì)強(qiáng)度具有較好的一致性。

圖12 ［ma耷］同聲同韻異調(diào)音節(jié)韻母共振峰的相對(duì)峰強(qiáng)比較

2.2 同聲同韻異調(diào)音節(jié)的聲母特性

由于聲母不含聲調(diào)信息，即使是濁聲母，其帶音形成的彎頭只是預(yù)期性的調(diào)音段，彎頭后面才是真正的聲調(diào)，即聲調(diào)的作用完全由韻母體現(xiàn)[5]。因此，我們推斷同聲同韻異調(diào)音節(jié)的聲母應(yīng)該具有較強(qiáng)的個(gè)體穩(wěn)定性與一致性。在實(shí)驗(yàn)中我們也發(fā)現(xiàn)確實(shí)如此。

2.3 同聲同韻異調(diào)音節(jié)的過渡音征特性

既然同聲同韻異調(diào)音節(jié)的聲母特性及共振峰的韻頭特性均具有較好的穩(wěn)定性，那么，它們之間的過渡音征也應(yīng)該具有較好的個(gè)體穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)確實(shí)如此。

3 討論

（1）聲調(diào)是被聲帶振動(dòng)的聲源系統(tǒng)調(diào)解的，聲母、韻母的音質(zhì)是由聲道傳輸系統(tǒng)決定的，這兩個(gè)系統(tǒng)雖然相對(duì)獨(dú)立，但它們又是相互有聯(lián)系的，不同的聲調(diào)會(huì)對(duì)同聲同韻音節(jié)的共振峰模式產(chǎn)生一些影響，這種影響也因聲調(diào)的差異而有所不同。有些個(gè)體（主要是男性）同聲同韻異調(diào)音節(jié)的共振峰有時(shí)會(huì)在高頻（大約4 000Hz）以上較弱共振峰上表現(xiàn)出一些頻率上的差異，這可能與個(gè)人發(fā)音習(xí)慣、基頻的高低、語音的響亮度等有關(guān)，所以應(yīng)盡可能找同調(diào)音節(jié)進(jìn)行比對(duì)。具體案件中還可以通過檢材或樣本中同聲同韻異調(diào)音節(jié)高頻共振峰的穩(wěn)定性來確定其參考價(jià)值。

（2）陽平音節(jié)韻母與上聲音節(jié)韻母非嘎裂聲處的部分對(duì)應(yīng)共振峰頻率的可比性強(qiáng)，陰平音節(jié)韻母與去聲音節(jié)韻母的前半部分對(duì)應(yīng)共振峰頻率的可比性強(qiáng)；同時(shí)，陽平音節(jié)韻母與上聲音節(jié)韻母的韻腹、陰平音節(jié)韻母與去聲音節(jié)韻母的韻腹之間共振峰的相對(duì)峰強(qiáng)相近，這可能主要與其調(diào)型與調(diào)值的部分接近或相似有關(guān)。實(shí)驗(yàn)語音學(xué)研究表明，陽平與陰平在調(diào)型上實(shí)際均為前降后升的降升調(diào)，只不過陽平的降升轉(zhuǎn)折處靠前，降幅較小，上聲的轉(zhuǎn)折處更靠后，降幅較大[6-7]（見圖13）。同時(shí)，當(dāng)上聲的嘎裂聲表現(xiàn)不充分時(shí)，兩者更為接近，因此其共振峰模式也更具可比性；陰平與陽平的調(diào)型雖然明顯不同，但其初始調(diào)值均為5，也導(dǎo)致了二者韻母前半部分共振峰的相近性與可比性。

圖13 北京話聲調(diào)曲線[5]

（3）隨著開口度由大到小，［a、奕、i］共振峰的穩(wěn)定性由弱到強(qiáng)，這很可能因?yàn)殚_口度越小，發(fā)音時(shí)調(diào)音器官的變化范圍也會(huì)越小以及開口度大也更容易被鼻化等因素有關(guān)；［y、u］共振峰的穩(wěn)定性整體上弱于［i、奕、a］，很可能與圓唇程度易于變化有關(guān)；［尢］共振峰（尤其是F3）的穩(wěn)定性要強(qiáng)于［尥］韻母共振峰的穩(wěn)定性，主要與［尥］韻母的卷舌程度會(huì)影響F3有關(guān)。

（4）由于漢語不同方言（語言）間不同調(diào)類的調(diào)型、調(diào)值、時(shí)長(zhǎng)比例各不相同，連續(xù)語流中也存在豐富多樣的連續(xù)變調(diào)，同一方言（語言）內(nèi)部，不同個(gè)體不同聲調(diào)的時(shí)長(zhǎng)比例也可能具有個(gè)體特點(diǎn)[7]，所以在具體應(yīng)用時(shí)需要具體分析同聲同韻異調(diào)音節(jié)聲調(diào)的調(diào)型及時(shí)長(zhǎng)關(guān)系。其中，時(shí)長(zhǎng)對(duì)同聲同韻異調(diào)音節(jié)共振峰的影響主要在韻尾，調(diào)型、時(shí)長(zhǎng)相近的同聲同韻異調(diào)音節(jié)的共振峰應(yīng)具有較強(qiáng)的可比性。

4 結(jié)論

通過該實(shí)驗(yàn)綜合得出以下實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

（1）同聲同韻同調(diào)音節(jié)的可比性強(qiáng)于同聲同韻異調(diào)音節(jié)；同聲同韻異調(diào)音節(jié)的共振峰模式會(huì)存在一定的差異，這種差異既表現(xiàn)在共振峰的能量分布上又表現(xiàn)在共振峰的動(dòng)態(tài)模式上。

（2）同一個(gè)體（主要是男性）同聲同韻異調(diào)音節(jié)有時(shí)會(huì)在高頻（大約4 000Hz以上）較弱共振峰上表現(xiàn)出一些頻率上的差異。

（3）上聲嘎裂聲的表現(xiàn)具有較強(qiáng)的個(gè)體特點(diǎn)。對(duì)于上聲表現(xiàn)充分的音節(jié)，嘎裂聲前后共振峰依然有很強(qiáng)的可比性；上聲中嘎裂聲表現(xiàn)并不充分的音節(jié)，其整個(gè)韻母的共振峰與其它同聲同韻異調(diào)音節(jié)的共振峰可比性較強(qiáng)。

（4）陽平音節(jié)韻母共振峰與上聲音節(jié)韻母非嘎裂聲處共振峰的可比性強(qiáng)，陰平音節(jié)韻母與去聲音節(jié)韻母在前半部分共振峰的可比性強(qiáng)。

（5）無論是否復(fù)韻母，只要其共振峰動(dòng)態(tài)變化（動(dòng)程）越小，其不同聲調(diào)間的可比性就要越好。

（6）隨著開口度由大到小，［a、奕、i］的穩(wěn)定存在由弱到強(qiáng)的趨勢(shì)；［y、u］共振峰的穩(wěn)定性整體上弱于［i、奕、a］；［尢］共振峰（尤其是F3）的穩(wěn)定性要強(qiáng)于［尥］韻母共振峰的穩(wěn)定性。

（7）對(duì)檢材與樣本中出現(xiàn)同聲同韻異調(diào)音節(jié)，可以通過它們的聲母特性、韻頭特性以及它們之間的過渡音征來進(jìn)行說話人的同一性檢驗(yàn)，但要注意不同聲調(diào)對(duì)韻母共振峰特性造成的差異。

[1]王英利.聲紋鑒定技術(shù)[M].北京：群眾出版社，2013：208.

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（本文編輯：施少培）

The Feasibility of Using Syllablesw ith the Same Constant and Vowel but Different Tone in Forensic Voice Identification

YANG Jun-jie
(Institute of Linguistic Science,ShanxiUniversity,Taiyuan 030006,China;Shanxi Police Academy,Taiyuan 030021,China)

Objective To study the feasibility of using syllableswith the same constant and vowel but different tones in forensic voice identification.M ethod The characteristics of the formants of the syllableswith the same constant and vowel but different tones were analyzed with the VS-99 Voice Workstation.Result The formants of Yang Ping syllables are comparable with the formants of Shang Sheng syllables that aren’t in creaky voice,and the formants of Qu Sheng syllables are comparable with the front half part of Yin Ping syllables’formants.Conclusion The summarized regularity could be used as objective bases for applying the syllableswith the same constant and vowel but different tones in forensic voice identification.

syllableswith the same constantand vowel but different tone;voice identification;formant

DF793.2

A

10.3969/j.issn.1671-2072.2015.02.008

1671-2072-（2015）02-0050-05

2014-09-30

國(guó)家社會(huì)科學(xué)青年基金項(xiàng)目（12CYY015）

楊俊杰（1973—），男，副教授，博士，主要從事聲像資料鑒定、漢語方言學(xué)研究。E-mail：545668179@qq.com。