Файл: Галяшина Е.И. Основы судебного речеведения.doc

КРИМИНАЛИСТИЧЕСКАЯ ФОНОСКОПИЯ...

достоверные результаты слухового анализа достигаются тогда, когда результаты заносятся в протоколы аудитивного анализа каждым экспертом самостоятельно. Таким образом, усреднен­ные значения признаков, определяемых по результатам слухо­вой перцепции, группы подготовленных экспертов (если ауди- тивный анализ осуществляет комиссия экспертов) можно в известной степени считать объективными.

Для облегчения поставленной перед экспертами задачи на­ми был разработан метод аудитивного анализа фонограмм, основанный на строгой конкретизации отдельных парамет­ров, определяющих в совокупности качество фонограммы и индивидуальные свойства источников записанных звуковых сигналов. Прослушивание должно проводиться в удовлетворя­ющем установленным акустическим нормам помещении через стандартные громкоговорящие установки или головные теле­фоны.

Кроме того, как известно, слуховая чувствительность зави­сит от возраста. По мере старения у человека развиваются слож­ные сдвиги в различных функциональных системах, которые захватывают все этажи слуховой системы: и наружное ухо, и слуховой проход, и барабанную полость, и ушной лабиринт. Ушная раковина истончается, становится дряблой, слуховой проход сужается, что затрудняет поступление звуковых волн. Барабанная перепонка утолщается. Система косточек среднего уха становится тугоподвижной, суставы между косточками хуже функционируют.

Но основная причина снижения слуха у пожилых людей — изменение звуковоспринимающего аппарата. Происходят естественная возрастная дегенерация и гибель волосковых клеток кортиевого органа. Нарушается функция слухового нерва, определенные изменения возникают и в коре голо­вного мозга.

В то же время отмечено, что лица, ведущие интеллектуаль­ный, активный образ жизни в пожилом и старческом возрасте, занимающиеся общественной деятельностью, имеют лучший слух, чем люди того же возраста со сниженной интеллектуаль­ной активностью. К числу неблагоприятных факторов риска по развитию преждевременной тугоухости относятся также непра­вильный режим трудовой деятельности, отдыха и образа жизни в целом, погрешности в диете, вредные привычки и т. п.

Таким образом, если эксперт постоянно напрягает свой слуховой аппарат, например, слушая громкую музыку, это может привести к преждевременному снижению слуховой чувствительности. Уровень окружающего непромышленного шума в целом ниже многих производственных шумов, но время воздействия на человека такого шума несоизмеримо больше. Это, по современным представлениям, может при­вести к необратимым изменениям слуха. Об этом говорит вы­сокая острота слуха у людей, живущих в тихой сельской мест­ности.

У людей, долгие годы работающих в шумном цехе, постепен­но, но необратимо происходит гибель клеток кортиева органа. Сначала человек перестает различать высокие звуки. Он еще не чувствует наступающей глухоты в разговорах с товарищами, но уже не слышит стрекотания кузнечика, песни цикад. Со време­нем под влиянием шума слух становится все хуже и хуже, вплоть до полной его потери.

Таким образом, качество воспроизведения звучащей речи зависит не только от параметров звуковоспроизводящей техни­ки, но и от акустических свойств помещения, расположения акустических систем. Слуховое восприятие же обусловлено не только качеством воспроизводимого речевого сигнала, но и ин­дивидуальными слуховыми способностями эксперта. Дело в том, что даже специально подготовленные и тренированные эксперты с «золотыми» ушами могут по-разному относиться к различным аспектам воспроизведения звука.

Другая трудность аудитивного анализа психологического ха­рактера часто возникает при установлении текстового содержа­ния записанной на фонограмме речи. Она связана с особеннос­тями восприятия звучащей речи при условии наличия перед глазами эксперта заранее составленной письменной расшиф­ровки, сделанной каким-то другим лицом, например следовате­лем, при осмотре и прослушивании фонограммы. Опытные эксперты знают, что текст такой расшифровки в деталях не все­гда точно соответствует звучащей речи.

Здесь надо указать и еще на одну проблему. Графическая фиксация звучащей речи требует, с одной стороны, макси­мально точного отображения на письме всех нюансов и специ­фики речепорождения, с другой — нужно приспособить ее к сложившейся письменной традиции, с тем чтобы текст был

150

125

ЭЛЕМЕНТЫ АРМА ЭКСПЕРТА-РЕЧЕВЕДА

читаемым для неспециалиста. Представление устного текста в транскрипции¹ (представляющей известный компромисс меж­ду указанными тенденциями) не в полной мере удовлетворяет требованиям читаемости, поскольку распечатка (или как ее иногда называют — расшифровка текста) приобщается к мате­риалам дела и используется в судопроизводстве в качестве ис­точника доказательств.

Любая графическая фиксация устной речи по существу яв­ляется искусственным образованием, в котором причудливо переплетаются различные способы порождения устной и пись­менной речи.

Речевое произведение, порождаемое в устной или письмен­ной форме, является одновременно процессом и результатом коммуникативной деятельности. Причем для устной речи в большей степени важно, что это процесс порождения, тогда как для письменной превалирует результат. В каждом конкрет­ном акте коммуникации фактически наблюдаемые речевые произведения определяются комплексом экстралингвистичес­ких параметров и разнообразными способами их сочетаемости (способ коммуникации, цель общения, социальный статус ком­муникантов, характер отношений между ними, ролевая функ­ция). В устном речевом произведении, в отличие от письменного, доминирует временное течение речи, ее линейная необрати­мость, когда планирование и продуцирование речи происходят практически параллельно.

Проявления устного способа продуцирования в виде фаль­стартов, повторов, коррекции, хезитации, других явлений, де­тально отображаемых в виде фонетической транскрипции, трудны для восприятия и озвучивания. Для изображения зву­ковой субстанции при установлении дословного содержания текста принята традиционная орфографическая запись, что облегчает зрительное восприятие и чтение текста. Просодиче­ская организация речевого потока передается знаками пункту­ации с словесными комментариями экстралингвистических или невербальных явлений, влияющих на восприятие смысло­вого содержания фразы. В качестве порции звукового потока удерживаемой в слуховой памяти эксперта удобно выбирать синтагму как результат просодического членения звучащего

¹ См. например: Методическая разработка по современному русскому языку: Спонтан­ные тексты разговорной речи в транскрипции. Ч.1. — Л., 1983; Ч.2—3. — Л., 1984.

текста и с точки зрения перцепции — как отрезок фонации между воспринимаемыми паузами¹. Здесь мы имеем триаду: зву­чащий текст — письменная расшифровка — озвученный текст расшифовки.

9. Элементы АРМа эксперта-речеведа

Автоматизированное рабочее место (АРМ) эксперта-речеве- да — это специализированный аппаратно-программный ком­плекс, предназначенный для автоматизации процесса проведе­ния экспертного исследования на всех его этапах. Методологию создания АРМ эксперта лучше всего описать на примере уже существующего и широко применяющегося в экспертной дея­тельности АРМ эксперта-фоноскописта.

Развитие сети видеофоноскопических лабораторий в рос­сийской экспертной службе потребовало создания в кратчай­шие сроки специализированного инструментария для быстрого и качественного производства экспертиз и исследований. Спе­циалистами ГУ ЭКЦ МВД России² была разработана концеп­ция создания АРМа эксперта-фоноскописта на базе ПЭВМ. Собственно АРМ вместе с необходимым методическим обеспе­чением был создан в 1991—1993 гг. В настоящее время на нем выполняются в МВД, ГУВД, УВД практически все фоноскопи- ческие экспертизы.

В типовой состав АРМ эксперта-фоноскописта входят три составные части:

• вычислительная техника, основой которой является ПЭВМ типа IBM PC соответствующей конфигурации со специальным математическим обеспечением, оборудован­ная средствами ввода и вывода звукового сигнала, а также средствами стыковки с различными приборами и аудиоап­паратурой;

• высококачественная аудиоаппаратура (профессиональ­ная или класса Hi-Fi);

• прецизионная и сертифицированная измерительная тех­ника.

¹ Бубнова Г.И. Устнопорождаемая речь в зеркале письменной // Проблемы психолинг­вистики: Теория и эксперимент. — М.: Изд. Ин-та языкознания Российской Академии Наук, 2001.-С. 105-118.

² В создании АРМа помимо автора непосредственное участие принимали В.О. Хурти- лов, В.Н. Галяшин, И.Е. Богданов.

152

153

АЦП И ЗВУКОВЫЕ АДАПТЕРЫ

Такой АРМ с небольшими изменениями и дополнениями может быть рекомендован экспертам-речеведам для проведе­ния лингвистических исследований звучащей речи.

В данной работе мы специально больше внимания уделяем анализу звучащей речи, так как это, как правило, вызывает у специалистов с базовым гуманитарным образованием наиболь­шую трудность, поскольку требует специальных устройств для прослушивания и объективного исследования звучащей речи. Письменная речь, с технической точки зрения, несколько про­ще для обработки и анализа программными средствами.

АРМ эксперта-речеведа представляет собой специализиро­ванную или универсальную компьютерную систему, способную выполнять запись, хранение, воспроизведение и обработку ци­фрового звука.

Специализированные цифровые компьютерные системы (рабочие станции), особенно предназначенные для обработки музыки, ориентированы часто только на работу с цифровым звуком и выпускаются в законченном исполнении, допускаю­щем лишь ограниченное расширение, либо нерасширяемые во­обще. Универсальные же системы представляют собой обыч­ный персональный компьютер, снабженный средствами для ввода/вывода звука (ЦАП/АЦП и/или цифровые интерфейсы) и набором программ для его записи, воспроизведения и обра­ботки. Кроме этого, станция может содержать и другие компо­ненты: например, аппаратные модули цифровой обработки сигналов (платы сигнальных процессоров), записывающие CD-приводы и т. п.

Поскольку любая компьютерная система является сильным источником высокочастотных помех, возникают определенные проблемы со сведением к минимуму искажений звука при ис­пользовании встроенных АЦП/ЦАП. В таких случаях предпо­чтительны внешние модули АЦП/ЦАП, выдающие и получаю­щие цифровую информацию в реальном времени через универсальные или собственные цифровые интерфейсы. По­этому для решения сложных задач при работе с зашумленными речевыми сигналами желательно применять внешние модули АЦП/ЦАП.

Аудиоаппаратура для воспроизведения фонограмм с магнит­ных носителей различных типов может быть отечественного (желательно высшего класса) или зарубежного производства

класса Hi-Fi или Hi-End. Такая аппаратура не только практиче­ски не вносит собственных искажений в сигнал, но и позволяет корректировать некоторые параметры воспроизводимой звучащей речи.

Для экспертного исследования звучащей речи помимо ауди- тивного анализа (многократного прослушивания), необходимо проводить его визуализацию речи, то есть представлять ее в удобном для исследования виде: при помощи программных средств обработки и визуализации речевого сигнала.

Один из наиболее важных элементов АРМа — устройство вво­да аналогового сигнала с магнитной ленты в ПЭВМ. Это устрой­ство называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Оцифрованный АЦП/ЦАП речевой или акустический сигнал записывается на магнитный диск или в оперативную память ПЭВМ и соответствующим образом обрабатывается.

10. АЦП и звуковые адаптеры

АЦП (Аналого-цифровой преобразователь, ADC) использу­ется для оцифровки аналогового звука (обычно для записи в файл). ЦАП (Цифро-аналоговый преобразователь, DAC) осу­ществляет обратное преобразование цифрового звука в анало­говый (децифровка) — это основные элементы АРМа, от каче­ства которого зависит достоверность экспертизы звучащей речи.

Как правило, эти два устройства конструктивно смонтиро­ваны на одной плате (АЦП/ЦАП) и вставляются непосредст­венно в компьютер. Однако в высококачественных комплексах обработки речевого сигнала с низким уровнем собственных шу­мов и большим динамическим диапазоном устройства АЦП/ЦАП выполнены в виде отдельного изолированного от ПЭВМ модуля.

В компьютерных средствах мультимедиа устоялся другой термин для таких плат — они обычно называются звуковыми картами или звуковыми адаптерами. На таких платах, кроме АЦП/ЦАП, присутствуют дополнительные компоненты, о которых будет рассказано ниже. По конструкции они делятся на обычные, или основные, называемые по традиции, кото­рые вставляются в разъем системной магистрали, и дочерние, подключаемые к специальному разъему на основной карте.

154

155

АЦП И ЗВУКОВЫЕ АДАПТЕРЫ

Спецификация PC'99 требует отказаться от использования в звуковых подсистемах шины ISA, так как в современных ком­пьютерах данная шина отсутствует. Поэтому сейчас выпуска­ются только звуковые карты с шиной PCI.

В настоящее время для исследования речевых сигналов ис­пользуют две группы устройств — это дорогие специализиро­ванные устройства, часто оснащенные дополнительными про­цессорами ускорения вычислений, и более дешевые звуковые адаптеры. Функционально обе группы устройств похожи. По­этому будем использовать обобщенный термин — звуковой адаптер.

Функциональная схема звукового адаптера состоит из следу­ющих блоков.

Первый — это устройства ввода/вывода сигнала (их называ­ют портами). Они могут быть аналоговыми или цифровыми.

Аналоговые порты. Порт является логическим понятием, а разъем на плате — физическим, так как один разъем может совмещать несколько портов (это практикуется ввиду недостатка места на планке карты; переключение режимов производится че­рез утилиту управления).

Линейные входы. Линейный стереовход относится к числу обязательных. Предназначен для подключения источника ана­логового сигнала (стерео- или моно-) с линейного выхода внешних аналоговых устройств, например, аудиоплеера, радио­приемника, видеомагнитофона и пр. Штекер, согласно специ­фикации РС'99, окрашен в голубой цвет. Помимо него на плате обязательны еще два дополнительных внутренних линейных входа.

Стереовход CD Audio (обязательный) предназначен для под­ключения CD-привода аудиокабелем.

На плате также имеется дополнительный линейный вход (AUX-In), обязательный. На него передается аналоговый звук с карт FM- или TV-тюнера, или других внутренних устройств, например, второго CD-привода, DVD-привода или карты MPEG2 декодера. Окрашен в синий цвет.

Обязателен также наружный микрофонный вход для под­ключения микрофона. Монофонический, с автоматической регулировкой усиления и с поддержкой как электретного, так и электродинамического микрофонов. Поддержка электродина­мических микрофонов, для которых характерен слабый сигнал,

осуществляется режимом включения дополнительного усиле­ния (+20 дБ). Окрашен в красный или розовый цвет. Вход низ­кого качества и пригоден только для записи речи.

Также на плате имеются линейные выходы. Такие выходы обязательно присутствуют, являются наружными и предназна­чены для вывода звука на активные акустические колонки, уси­литель или линейный вход любого внешнего устройства (на­пример, магнитофона). Число выходных (аналоговых) каналов определяет канальность платы и может быть равным 2, 4, 6. Имеется также выход на головные телефоны. Согласно AC'97 выход имеет импеданс 32 Ома, поэтому наушники надо также подбирать с таким же импедансом.

Для передачи цифрового звука используют интерфейсы SPDIF и AES/EBU. Внешне AES/EBU выглядит как обычный микрофонный кабель, а коаксиальный S/PDIF — как аудио- провод с разъемами RCA. Оба интерфейса являются последова­тельными и используют одинаковый формат сигнала и систему кодирования — самосинхронизирующийся код BMC (Biphase- Mark Code — код с представлением единицы двойным измене­нием фазы), и могут передавать сигналы в формате PCM раз­рядностью до 24 бит на частотах дискретизации до 48 кГц.

SPDIF, часто пишется S/PDIF (Sony/PЫИрs Digital Interface Format — формат цифрового интерфейса фирм Sony и РЫ^) — цифровой интерфейс для бытовой радиоаппаратуры. Интер­фейс и последовательная шина передачи цифрового аудио от одного устройства к другому. Однонаправленный (в одном на­правлении). Используется всего один сигнальный провод (вто­рой электрический провод — «земля»). SPDIF является не­сколько упрощенным вариантом студийного интерфейса AES/EBU.

Недостатками SPDIF являются: невысокая пропускная спо­собность, однонаправленность, отсутствие управляющих ли­ний, наличие джиттера.

AES/EBU (Audio Engineers Society / European Broadcast Union — Общество Звукоинженеров / Европейское Вещатель­ное объединение) — цифровой интерфейс для студийной ра­диоаппаратуры.

Обычные аудиопровода рассчитаны на передачу сигнала с частотой до 50 кГц. При передаче звука по цифровому прото­колу с частотой сэмплирования 44,1 кГц данные должны пере­

156

154 156

АЦП И ЗВУКОВЫЕ АДАПТЕРЫ

сылаться со скоростью 2,8 миллиона бит в секунду, что, учиты­вая метод кодирования, соответствует частоте 5,6 МГц. Так что провод должен быть высокочастотным, поэтому с электричес­кой стороны SPDIF предусматривает соединение коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом и обычными разъе­мами типа RCA «тюльпан». AES/EBU предусматривает соедине­ние симметричным экранированным двухпроводным кабелем, разъемы трехконтактные, типа Cannon XLR. Существуют также оптические варианты приемопередатчиков — TosLink (пласт­массовое оптоволокно) и AT&T Link (стеклянное оптоволокно).

Передача аудиосигнала по цифровым каналам позволяет снизить шумы от наводок. Поэтому цифровые порты и шины давно применяются в профессиональной аудиоаппаратуре. Особенностью мультимедийных шин является их изохронность, позволяющая передавать мультимедийные потоки без задержек. В персональный компьютер также давно встроены USB-порты, однако эта шина проектировалась на передачу данных и поэто­му не изохронная. И хотя существуют цифровые USB-колонки, они не дают достаточного качества.

В настоящее время для связи с периферийными устройства­ми используется в основном шина SPDIF — из-за широкого рас­пространения в аудиоаппаратуре. Спецификация AC'97 реко­мендует более современную высокоскоростную шину IEEE1394 (FireWire). Это шина совершенно универсальная, т. е. позволяет передавать не только аудио, но и видео и просто данные.

Далее в звуковом адаптере необходимо выделить своеобраз­ное сердце электронной платы — блок АЦП/ЦАП, который собственно и осуществляет преобразования сигналов. Состоит из узла, непосредственно выполняющего аналогово-цифровые преобразования, и узла управления. АЦП/ЦАП либо интегри­руется в состав одной из микросхем платы (в дешевых моделях), либо применяется отдельная микросхема. От качества приме­няемого АЦП/ЦАП во многом зависит качество оцифровки и воспроизведения звука; не меньше зависит она и от входных и выходных усилителей.

В основном применяется три конструкции АЦП.

Первые — это параллельные АЦП. В них входной сигнал од­новременно сравнивается с эталонными уровнями набором схем сравнения (компараторов), которые формируют на выходе двоичное значение.

Далее, АЦП последовательного приближения, в них преоб­разователь при помощи вспомогательного ЦАП генерирует эта­лонный сигнал, сравниваемый с входным. Эталонный сигнал последовательно изменяется по принципу половинного деле­ния (дихотомии), который используется во многих методах схо­дящегося поиска прикладной математики. Это позволяет завер­шить преобразование за количество тактов, равное разрядности слова, независимо от величины входного сигнала.

Наконец, АЦП с измерением временных интервалов. Это широкая группа АЦП, использующая для измерения входного сигнала различные принципы преобразования уровней в про­порциональные временные интервалы, длительность которых измеряется при помощи тактового генератора высокой часто­ты. Иногда называются также считающими АЦП.

Среди АЦП с измерением временных интервалов преоблада­ют следующие три типа:

• последовательного счета, или однократного интегрирова­ния (single-slope) — на компаратор подается входной сигнал вместе с линейно нарастающим эталонным сигналом, скорость нарастания которого известна, и измеряется время, за которое эталонный сигнал достигнет уровня входного. Обычно такие АЦП используют в качестве датчиков эталонного сигнала и вре­мени цифровой счетчик и подключенный к нему ЦАП. Схема достаточно проста, однако время преобразования зависит от ве­личины входного сигнала, что затрудняет работу на высоких ча­стотах.

• двойного интегрирования (dual-slope) — в каждом такте преобразования входной сигнал заряжает конденсатор, кото­рый затем разряжается на источник опорного напряжения с из­мерением длительности разряда.

• следящие — вариант АЦП последовательного счета, при котором генератор эталонного напряжения не перезапускается в каждом такте, а изменяет его от предыдущего значения до те­кущего.

Наиболее популярным вариантом следящего АЦП является группа АЦП на основе сигма-дельта (sigma-delta) модуляции. Ее название отражает два процесса: интегрирование за малое вре­мя и сложение результатов интегрирования.

Для улучшения соотношения сигнал/шум и снижения влия­ния ошибок квантования, которое в случае однобитового преоб­

158

154 158