聲紋(voice print)也稱“語圖”,是由專用的電聲轉換儀器(語圖儀)將攜帶言語信息的特征聲波繪制成的波譜圖形,聲紋技術則是應用聲紋的特征進行技術鑒定的一種技術手段。
一、聲紋的形成
在實際生活中,我們能根據語音來識別熟悉的人,其實人的語音各不相同,這主要是由于人的發(fā)聲器官和發(fā)音習慣不同而造成的,人的發(fā)聲器官實際上存在著大小、形態(tài)及功能上的差異,人發(fā)聲的習慣亦有快有慢,這些微小差異都會造成聲音的差別,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換成電訊號的變化,再把這些電訊號的變化繪制成波譜圖形,就得到了聲紋圖,如圖1所示。
二、聲紋技術的應用,
聲紋技術的主要應用是聲紋識別(VoicePrint Recognition簡稱“VPR”),也稱說話人識別,聲紋識別包括兩方面,聲紋辨認(說話人辨認)和聲紋確認(說話人確認),前者要判斷出某段語音是若干人中的哪一個所說的,后者則確認某段語音是否是指定的某個人所說的,如圖2所示。
聲紋識別技術的應用范圍很廣泛,具體的講,聲紋識別技術可以應用在以下領域:
1、信息查詢
每個人的聲音特征都是惟一而且?guī)缀鹾苌贂l(fā)生變化的特性,可以很好地通過聲紋識別技術進行用戶身份識別,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的醫(yī)療、教育、投資、票務、旅游等應用方面,聲紋識別顯得尤其重要。
2、電話交易
利用聲紋的個性特征可以提高電話交易的安全性和快捷性,對交易系統(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據庫和歷史交易數據庫,準確進行用戶身份識別;節(jié)省時間,降低交易系統(tǒng)費用;商家可以根據聲紋識別技術,判斷相關信息的可信度,并據此決定是否送貨等,降低欺詐的可能性。
3、PC以及手持式設備的安全
PC以及手持式設備上面應用聲紋識別技術后,用戶不需要記憶密碼,就可以保護個人信息安全,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,只需要對著電腦說一句話就可以進行登陸。
4、保安系統(tǒng)以及證件防偽
聲紋識別系統(tǒng)可用于信用卡、銀行自動取款機、門、車的鑰匙卡、授權使用的電腦、聲紋鎖以及特殊通道口的身份卡,在卡上事先存儲了持卡者的聲音特征碼,在需要時,持卡者只要將卡插入專用機的插口上,通過一個傳聲器讀出事先已儲存的暗碼,同時儀器接收持卡者發(fā)出的聲音,然后進行分析比較,從而完成身份確認,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、與二維條碼技術相結合的防偽
PDF417二維條碼是一種高密度、高信息含量的便攜式數據文件,PDF417二維條碼及其系統(tǒng)的開發(fā)應用范圍極廣,在國外已廣泛應用在國防、公安、交通運輸、醫(yī)療保健、工業(yè)、商業(yè)、金融、海關及政府管理等領域。
三、聲紋技術的發(fā)展
依聲辨人,自古有之,但僅憑聽覺器官的分辨能力進行聲音辨別是遠遠不夠的,二戰(zhàn)后期,為了提高軍事通訊效率的需要,美國電話電報公司的貝爾實驗室研究和發(fā)明了“音響光譜圖像顯示器”,把聲波用光譜圖像加以顯示,到了十九世紀五、六十年代,為了偵訊工作的需要,貝爾實驗室受執(zhí)法部門委托,進一步加強對聲紋的研究,他們對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聲紋圖進行了五萬多項識別分析,個人識別的準確率達到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別技術,我國聲紋識別技術起步很晚,直到1988年,我國才成立了全國第一個聲紋研究實驗室,引進了美國KAY公司生產的7800型語圖儀,開始了聲紋技術的研究并推動了聲紋技術在實際中的應用。
隨著科學技術的進步,聲紋識別手段也日益先進,利用聲紋識別,成本最低,樣本獲取最為簡便,不觸及個人隱私,當然,由于目標人在不同時期、不同背景和噪聲下,聲音會有差別,所以在實際語音環(huán)境下,特別是說話人規(guī)模比較大時,現(xiàn)有識別技術尚不能滿足實際應用要求,因此,聲紋識別現(xiàn)只能作為其他鑒別技術的輔助手段。