Pomiar wartości podstawowych fizycznych parametrów głosu w badaniach identyfikacyjnych osób
Zakres badań fonoskopijnych
Fonoskopia jest stosunkowo m³od¹ dziedzin¹ krymi-nalistyki i nie we wszystkich krajach rozwija³a siê w tym samym czasie, tempie i w ten sam sposób. Wynika to przede wszystkim z odmiennych tradycji – determino-wanych przez np. ustrój danego kraju – które z kolei maj¹ bezpoœredni zwi¹zek z obowi¹zuj¹cymi w okre-œlonym pañstwie wczeœniej i obecnie uwarunkowania-mi prawnyuwarunkowania-mi i proceduralnyuwarunkowania-mi. Mo¿na przyj¹æ, ¿e ba-dania fonoskopijne najwczeœniej zafunkcjonowa³y jako badania kryminalistyczne w pañstwach demokracji lu-dowej, w tym w Polsce, w której system prawny dopu-œci³ wykorzystanie w postêpowaniu s¹dowym nagrañ magnetofonowych w charakterze dowodów ju¿ w ro-ku 1960. Równoczeœnie zosta³y okreœlone warunki, ak-tualne do dziœ, pod jakimi nagrania takie mo¿na by³o za dowodowe uznaæ. Nale¿¹ do nich:
ustalenie treœci wypowiedzi zarejestrowanych w tym nagraniu,
potwierdzenie, ¿e przedstawione nagranie jest wiernym odzwierciedleniem zarejestrowanej w nim rzeczywistoœci,
ustalenie to¿samoœci osób, których wypowiedzi s¹ utrwalone w nagraniu przedstawionym s¹dowi. Okreœlenie tych warunków wymusi³o powstanie no-wej, samodzielnej dziedziny kryminalistyki – nazwanej fonoskopi¹ – w której wyodrêbni³y siê trzy podstawowe rodzaje badañ, tj.:
badania ods³uchowe, maj¹ce na celu spisanie tre-œci dowodowych wypowiedzi,
badania autentycznoœci nagrañ, maj¹ce na celu ustalenie ich ci¹g³oœci i wykluczenie jakiejkolwiek ingerencji w nie, w szczególnoœci monta¿u, badania identyfikacyjne osób.
Stosowane metodyki
Badania identyfikacyjne osób przeprowadzane s¹ na podstawie analizy mowy i/lub g³osu. Metodyki tych badañ, stosowane w poszczególnych krajach, s¹
obecnie dosyæ zró¿nicowane. Najbardziej komplekso-wymi i pozwalaj¹cymi na przeprowadzenie analiz w najszerszym zakresie – a co za tym idzie, czêsto na wydawanie opinii kategorycznych – s¹ metodyki opieraj¹ce siê na szczegó³owych badaniach cech lin-gwistycznych, fonetycznych i akustycznych, uzupe³-nianych pomiarami np. podstawowych fizycznych pa-rametrów sygna³u mowy i/lub analiz¹ struktur forman-towych porównywanych wypowiedzi. Od kilkudziesiê-ciu lat – z wieloma sukcesami – metodyka taka stoso-wana jest równie¿ przez ekspertów fonoskopii CLK KGP w Warszawie. Jest ona jednak bardzo czaso-ch³onna. W znacznej mierze opiera siê na wielo-aspektowej audytywnej analizie nagrañ oraz audytyw-nym ekstrahowaniu cech w poszczególnych ich gru-pach, w zwi¹zku z czym wymaga od eksperta rozle-g³ej wiedzy i du¿ego doœwiadczenia. Si³¹ rzeczy d³ugi jest okres kszta³cenia samodzielnego eksperta, wyko-rzystuj¹cego tego typu metodykê. Równoczeœnie na przeciwleg³ym biegunie znajduj¹ siê metodyki przeprowadzania fonoskopijnych badañ identyfikacyj-nych osób w sposób w pe³ni zautomatyzowany, wy-magaj¹ce od operatorów opracowanych systemów je-dynie krótkiego przeszkolenia w zakresie wprowadza-nia danych. Takie metodyki pozwalaj¹ na wydawanie opinii niekategorycznych, czêsto niskiego stopnia prawdopodobieñstwa. Ponadto, w dobie znacznego wzrostu liczby osób poddawanych fonoskopijnym ba-daniom identyfikacyjnym, ¿adna z przedstawionych powy¿ej metod nie jest w stanie sprostaæ zmieniaj¹cej siê rzeczywistoœci. Œrodowiska ekspertów fonoskopii ró¿nych krajów podjê³y zatem starania na rzecz b¹dŸ opracowania nowych metod badawczych, b¹dŸ stwo-rzenia nowych narzêdzi pracy. Najszybciej pojawi³ siê efekt w postaci specjalistycznych programów kompu-terowych, s³u¿¹cych analizom g³osu – jako zjawiska akustycznego – oraz szerokim analizom jêzykowym. Powsta³e w tym kontekœcie pakiety programowe s¹ w ró¿nym stopniu rozbudowane i zazwyczaj obci¹¿o-ne wad¹ przywi¹zania do jêzyka kraju, w którym je stworzono i wdro¿ono. Przyk³adami takich pakietów s¹ systemy: Dialect – stosowany w pracowniach fono-skopii MSW Federacji Rosyjskiej, Phonograph – sto-sowany na Ukrainie lub Idem – stosto-sowany we W³o-szech. Za ich zaletê uznaæ nale¿y, ¿e – poza funkcj¹
Pakiet programowy SIVE
jako narzędzie wspomagające
kryminalistyczne badania fonoskopijne
podstawow¹ – konstrukcja tych systemów uwzglêdnia tak¿e potrzebê korzystania z nich w celu szybkiej we-ryfikacji wyników badañ identyfikacyjnych uzyskiwa-nych przez ekspertów oœrodków terenowych podlega-j¹cych sta³emu nadzorowi merytorycznemu, sprawo-wanemu przez laboratoria centralne. Jednak stosun-kowo szybko praktyka wykaza³a, ¿e koniecznoœæ znacznego rozbudowania czêœci fonetycznej i lingwi-stycznej tego typu systemów nie pozwala sprostaæ kryteriom stawianym programom uniwersalnym. Ich zastosowanie wymaga bowiem tworzenia dla po-szczególnych krajów odrêbnych i obszernych baz lek-sykalnych (rzêdu 100–200 tysiêcy s³ów), uwzglêdnia-j¹cych wzorce ortofoniczne oraz wariantywnoœæ dia-lektaln¹ i regionaln¹ danych jêzyków. Choæ teoretycz-nie jest to mo¿liwe, to w praktyce wymaga znacznych nak³adów finansowych oraz kilkuletniej pracy licznej grupy doœwiadczonych lingwistów, szczególnie zain-teresowanych tego typu problematyk¹. Nale¿y jednak zdawaæ sobie sprawê, ¿e przydatnoœæ takich baz do zastosowañ procesowych uwarunkowana jest nie tylko ich konstrukcj¹ – obiektywn¹ i œciœle odpowiada-j¹c¹ realiom – ale tak¿e rzetelnym i sta³ym ich aktuali-zowaniem. W czasach wzmo¿onej migracji ludnoœci, mieszania siê kultur, intensywnego oddzia³ywania mass mediów oraz interferencji wielu kultur i jêzyków, sprostanie tak ostrym wymogom staje siê praktycznie niemo¿liwe. Natomiast opieranie wyników fonoskopij-nych badañ identyfikacyjfonoskopij-nych osób na metodzie wy-korzystuj¹cej bazy nie w pe³ni odpowiadaj¹ce wspo-mnianym wy¿ej kryteriom, grozi nie tylko nisk¹ efek-tywnoœci¹ samych badañ, ale przede wszystkim wy-sokim ryzykiem pope³nienia b³êdu.
Pakiet programowy SIVE
W kontekœcie tego uzasadnione zainteresowanie wzbudzaj¹ propozycje wykorzystuj¹ce analizê innych zjawisk wystêpuj¹cych w mowie, niewymagaj¹cych gromadzenia obszernych baz wzorców odniesienia. Optymalne wydaje siê zast¹pienie ¿mudnej pracy eksperta obliczeniami komputerowymi wszêdzie tam, gdzie jest to mo¿liwe bez szkody merytorycznej, czyli stworzenie informatycznych systemów pó³automa-tycznych. Jedn¹ z najlepiej poznanych tego typu pro-pozycji – sprawdzonych i zoptymalizowanych – stano-wi pakiet programowy SIVE, opracowany przez dr. Bernardasa Šalnê, doœwiadczonego eksperta fono-skopii, od wielu lat naczelnika pracowni fonoskopii li-tewskiego Instytutu Ekspertyz S¹dowych w Wilnie. System ten obecnie z powodzeniem stosowany jest ju¿ w siedmiu krajach europejskich, a w niniejszym ar-tykule przedstawiona jest jego nowa wersja. Wyró¿nia siê prostot¹ obs³ugi oraz brakiem koniecznoœci
dosto-sowywania go do specyfiki jêzyka, którym pos³uguj¹ siê identyfikowane osoby i – jak dot¹d – jest jednym z nielicznych systemów wskazuj¹cych stopieñ zbie¿-noœci wartoœci poszczególnych porównywanych para-metrów. Jeden z modu³ów sytemu SIVE s³u¿y oblicza-niu wartoœci kilku fizycznych parametrów g³osu oraz statystycznej obróbce uzyskanych wyników i ustaleniu wartoœci korelacji zestawianych ze sob¹ wielkoœci. Fi-zyczne parametry g³osu, których wartoœci w prezento-wanym systemie podlegaj¹ pomiarom, nale¿¹ do naj-bardziej podstawowych i s¹ to: czêstotliwoœæ podsta-wowa tonu krtaniowego (tzw. F0), rozk³ad harmonicz-nych tonu krtaniowego, dŸwiêcznoœæ i barwa g³osu. Wartoœci tych parametrów (oraz zakres ich zmienno-œci osobniczej) s¹ charakterystyczne dla danego mówcy, gdy¿ zale¿¹ od anatomicznej budowy i spraw-noœci jego narz¹du mowy. Fakt ten wykorzystywany jest nie tylko w kryminalistycznych badaniach identyfi-kacyjnych osób. Ka¿dy cz³owiek w swoim codziennym ¿yciu indywidualnoœci tych parametrów zawdziêcza mo¿liwoœæ audytywnego rozpoznawania swoich roz-mówców. Zazwyczaj bowiem wyodrêbniamy s³uchem obecnoœæ takich cech g³osów, jak ich barwa czy wyso-koœæ.
Wczeœniej, na u¿ytek badañ identyfikacyjnych osób, pomiary wartoœci tylko jednego z tych parametrów – F0 – przeprowadzane by³y metod¹ rêczn¹, wykorzystuj¹-c¹ obrazy sonograficzne, pozwalaj¹ce obliczyæ sk³ado-we harmoniczne sygna³u mowy badanych mówców. Istotnym wiêc mankamentem tej metody by³a jej wyj¹t-kowa czasoch³onnoœæ, w praktyce na ogó³ niepozwala-j¹ca na pe³ne przeanalizowanie d³u¿szych materia³ów, a maj¹ca znacz¹cy wp³yw na koszty wydawanych opi-nii. Dlatego stworzenie programowego i wiarygodnego narzêdzia umo¿liwiaj¹cego dokonanie pomiaru nie tyl-ko F0, ale równie¿ kilku innych wa¿nych fizycznych pa-rametrów g³osu oraz statystyczne porównanie wyników i okreœlenie stopnia ich zbie¿noœci, w sposób wyraŸnie odczuwalny skraca procesy analiz g³osu i pozwala na szybkie wnioskowanie na podstawie otrzymanych wyników. Prezentowany system jest wiêc wygodnym narzêdziem wspomagaj¹cym pracê ekspertów fono-skopii.
Sk³ada siê z on trzech g³ównych bloków programo-wych analizuj¹cych sygna³ mowy z wykorzystaniem ró¿nych procedur. Dotychczas – jego wczeœniejsze wersje – przedstawione zosta³y miêdzy innymi pod-czas miêdzynarodowego seminarium w Na³êczowie, w paŸdzierniku 2002 roku oraz w roku 2004 na miê-dzynarodowym zjeŸdzie ekspertów fonoskopii w Anka-rze, odbywaj¹cym siê w ramach prac grupy roboczej ENFSI, zrzeszaj¹cej pracownie fonoskopii laborato-riów kryminalistycznych resortów spraw wewnêtrznych i sprawiedliwoœci krajów cz³onkowskich.
Moduł służący do analiz podstawowych fizycznych parametrów głosu
Na pierwszy z trzech bloków systemu sk³adaj¹ siê dwa programy omawiane w niniejszym artykule, które pocz¹tkowo funkcjonowa³y samodzielnie (wymagaj¹c wstêpnej obróbki sygna³ów, dokonywanej przez inne programy), a które dopiero po latach modyfikacji we-sz³y w sk³ad szerszego pakietu programowego, jakim jest SIVE. W aktualnej wersji s¹
to:
program mierz¹cy wartoœci kilku podstawowych fizycz-nych parametrów g³osu mówców, w tym m.in. czê-stotliwoœæ podstawow¹ tonu krtaniowego F0, tj. program o nazwie Pitch,
tzw. program statystyczny, obliczaj¹cy m.in. stopieñ zbie¿noœci wartoœci po-szczególnych parametrów zmierzonych z u¿yciem po-przedniego programu, uzy-skiwany w ró¿nych warian-tach porównawczych, tj. program o nazwie Pitch-com.
Przyk³adowe wydruki ilustruj¹ przejrzystoœæ graficzno-nume-rycznego sposobu prezentowa-nia otrzymywanych wyników.
Powstanie obu programów jest wynikiem oko³o piêcioletniej pracy – teoretycznej i praktycz-nej – grupy specjalistów Instytutu Ekspertyz S¹dowych w Wilnie oraz Instytutu Matematyki i Infor-matyki Akademii Nauk Litwy. Programy te wykorzystuj¹ meto-dê spektralno-korelacyjn¹, uzna-n¹ w drodze doœwiadczalnej za optymaln¹ dla obliczania pa-rametru F0. Na uwagê zas³uguje fakt, ¿e obecnie istnieje co naj-mniej kilkadziesi¹t programów umo¿liwiaj¹cych pomiar czêsto-tliwoœci podstawowej tonu krta-niowego F0, jednak dok³adnoœæ uzyskiwanych z ich u¿yciem wy-ników jest nie do zaakceptowa-nia w kryminalistycznych bada-niach identyfikacyjnych osób, w których materia³em
badaw-czym najczêœciej s¹ nagrania stosunkowo niskiej jako-œci. Podstawowym tego powodem jest fakt, i¿ na ogó³ programy te pierwotnie powstaj¹ jako narzêdzia dla in-nego typu badañ, stawiaj¹c analizowanym materia³om m.in. warunek co najmniej 30 dB odstêpu sygna³u mo-wy od poziomu towarzysz¹cych mu zak³óceñ. W przy-padku np. zastosowañ medycznych na ogó³ nie ma trudnoœci ze spe³nieniem tak okreœlonego warunku, co równoczeœnie gwarantuje stosunkowo wysok¹
dok³ad-Ryc. 1. Przyk³adowy wydruk, uzyskiwany za pomoc¹ programu Pitchcom, zestawiaj¹cy wyniki porówna-nia wartoœci kilku podstawowych fizycznych parametrów g³osu z dwóch próbek, œwiadcz¹ce o niskim stopniu prawdopodobieñstwa, ¿e próbki te pochodz¹ od jednej osoby.
Fig. 1. Example of Pitchcom generated printout, which collates results of comparison of values of several basic physical voice parameters from two samples providing for low probability of these samples originating from the same person
noœæ dokonywanych pomiarów. Jednak materia³y dŸwiêkowe najczêœciej spotykane w praktyce krymina-listycznej w wiêkszoœci charakteryzuj¹ siê znacznie ni¿-szymi parametrami. Ponadczterdziestoletnie
doœwiad-czenia ekspertów Pracowni Fonoskopii CLK KGP w Warszawie wykazuj¹, ¿e spoœród wszystkich nadsy-³anych tu do badañ dowo-dowych nagrañ, w ok. 80 procentach badany sygna³ mowy przewy¿sza poziom zak³óceñ o 10–15 dB. Fakt ten zmusza wiêc do korzy-stania z oprogramowania umo¿liwiaj¹cego poprawne przeprowadzanie ¿¹danych pomiarów i obliczeñ w od-niesieniu do takich materia-³ów dŸwiêkowych. Kryte-rium 30-decybelowego od-stêpu sygna³u mowy od po-ziomu zak³óceñ spe³nia za-ledwie ok. 15 procent. Z te-go wzglêdu oba omawiane tu programy s¹ przystoso-wane do pracy z materia³a-mi œredniej i niskiej jakoœci, co stanowi jedn¹ z ich g³ównych zalet.
Warto równie¿ zazna-czyæ, i¿ pe³ne wdro¿enie tego systemu poprzedzi³ d³ugi – bo blisko dziesiêcio-letni – okres jego weryfika-cji w warunkach praktyki kryminalistycznej, przepro-wadzanej m.in. w CLK KGP. Fakt ten wymaga podkreœlenia choæby z tego powodu, ¿e mimo i¿ wydaje siê, ¿e d³ugotrwa³a proce-dura potwierdzenia wiary-godnoœci powinna byæ standardowym wymogiem wobec metodyk i narzêdzi stosowanych w codziennej pracy podmiotów wydaj¹-cych opinie na potrzeby po-stêpowañ procesowych, to jednak zdarzaj¹ siê przy-padki podjêcia w tym cha-rakterze zaledwie kilku do-raŸnych eksperymentów. Bardzo czêsto te¿ dominuj¹cym sposobem weryfikacji wiarygodnoœci tworzonych systemów jest testowanie ich g³ównie na nagraniach modelowych, si³¹ rzeczy znacz¹co odbiegaj¹cych swoj¹ specyfik¹ od zapisów
Ryc. 2. Przyk³adowy wydruk, uzyskiwany za pomoc¹ programu Pitchcom, zestawiaj¹cy wyniki porównania warto-œci kilku podstawowych fizycznych parametrów g³osu z dwóch próbek, œwiadcz¹ce o wysokim stopniu prawdopo-dobieñstwa, ¿e próbki te pochodz¹ od jednej osoby.
Fig. 2. Example of Pitchcom generated printout, which collates results of comparison of values of several basic physical voice parameters from two samples providing for high probability of these samples originating from the same person
poddawanych badaniom w laboratoriach kryminali-stycznych.
Wœród oœrodków zagranicznych weryfikuj¹cych przydatnoœæ programów Pitch computing i Pitch com-paring (nazwy pierwotne) jednym z pierwszych by³o CLK KGP w Warszawie, gdzie eksperci fonoskopii – od roku 1995 – testowali je, nie tylko przeprowadza-j¹c eksperymenty z udzia³em w³asnym i osób im zna-nych, ale przede wszystkim wykorzystuj¹c materia³y pochodz¹ce ze spraw na bie¿¹co nadsy³anych do ba-dañ. Po przeprowadzeniu oko³o 1000 testów, zakoñ-czonych wynikami o wysokim stopniu wiarygodnoœci, a tak¿e po ustaleniu kryteriów, jakie powinny spe³niaæ badane nagrania, gwarantuj¹cych poprawnoœæ uzyski-wanych efektów, opracowano warunki i procedury wy-korzystania przedmiotowych programów oraz w³¹czo-no je do rutyw³¹czo-nowych metod stosowanych w praktyce badañ identyfikacyjnych osób, przeprowadzanych na podstawie analizy mowy ci¹g³ej. Do podstawowych kryteriów zalicza siê:
– minimum 10 dB odstêp sygna³u mowy od poziomu zak³óceñ,
– minimum 20 sekundowy ³¹czny czas trwania wy-selekcjonowanych, wolnych od zak³óceñ, próbek mowy,
– zbli¿ony stan emocjonalny porównywanych pró-bek mowy,
– analogiczny charakter toru fonicznego.
Wnioski
Podsumowuj¹c, stwierdziæ nale¿y, ¿e ponaddziesiê-cioletnie doœwiadczenie ekspertów CLK KGP w pracy z tymi programami pozwala im uznaæ je za narzêdzie wa¿ne, u¿yteczne i wygodne. Jednak przekonanie, ¿e wyniki otrzymywane z jego zastosowaniem – szczegól-nie liczbowe – mog¹ stanowiæ jedyn¹, a jeœli szczegól-nie, to co najmniej decyduj¹c¹, podstawê dla formu³owanych wniosków koñcowych jest z gruntu b³êdne, chocia¿ bar-dzo rozpowszechnione wœród osób niebêd¹cych zawo-dowymi, doœwiadczonymi ekspertami fonoskopii oraz wœród przedstawicieli organów procesowych. Nale¿y przy tym wyraŸnie podkreœliæ, i¿ brak mo¿liwoœci takie-go wykorzystania uzyskiwanych wyników nie jest skut-kiem zastosowania w omawianych programach niew³a-œciwych algorytmów, lecz wynika ze specyfiki i charak-teru samych – podlegaj¹cych badaniom – fizycznych parametrów g³osu, jak te¿ z ich podatnoœci na fa³szuj¹-ce dzia³anie czynników zewnêtrznych, takich jak np. odg³osy t³a wypowiedzi badanych, równoczesne wypo-wiedzi innych rozmówców itp. I choæ – o czym by³a ju¿ mowa wczeœniej – fizyczne parametry g³osu, które ana-lizuje siê podczas fonoskopijnych badañ identyfikacyj-nych osób, s¹ cechami indywidualnymi mówców, gdy¿
ich wartoœci (a tak¿e zakres zmiennoœci osobniczej) s¹ uwarunkowane anatomiczn¹ budow¹ narz¹du mowy ka¿dego cz³owieka, to jednak w³aœciwy dobór próbek badawczych oraz stosowna do ich specyfiki interpreta-cja wyników uzyskiwanych w pomiarach i obliczeniach dokonywanych z u¿yciem opisywanych tutaj progra-mów, nie mo¿e byæ oderwana od wyników analiz cech mowy (lingwistycznych, fonetycznych, akustycznych). Doœæ powiedzieæ, ¿e np. znaczna osobnicza zmien-noœæ wartoœci fizycznych parametrów mowy zale¿na jest choæby od takich czynników, jak: stan emocjonalny mówców, stopieñ zmêczenia g³osu, krótkotrwa³e stany chorobowe wypowiadaj¹cych siê osób, charakter wy-powiedzi (czytanie, monolog, rozmowa), chwilowy spo-sób wypowiadania siê itd. Z kolei te czynniki czêsto wy-kazuj¹ œcis³y zwi¹zek z kontekstem sytuacyjnym, cha-rakterem zdarzenia, zachowaniem siê rozmówców, roli mówcy pe³nionej w danym zdarzeniu itp. Zatem wieloœæ i ró¿norodnoœæ czynników kszta³tuj¹cych ostateczne wyniki dokonywanych pomiarów omawianych parame-trów g³osu powoduj¹, ¿e informatyczne systemy nie po-winny zastêpowaæ ekspertów, a jedynie s³u¿yæ jako na-rzêdzia obliczeniowe, pozostawiaj¹c ekspertom ko-niecznoœæ dokonywania œwiadomych decyzji dotycz¹-cych w³aœciwej kwalifikacji do badañ próbek izolowa-nych z materia³u dowodowego, uzyskiwania odpowied-niego merytorycznie materia³u porównawczego oraz poprawnej ekstrakcji z niego odpowiednich próbek po-równawczych. Tak¿e prawid³owa interpretacja wyników pomiarów wartoœci tych parametrów – a przede wszyst-kim wartoœci otrzymywanych wspó³czynników korelacji wzajemnej zestawianych próbek wypowiedzi – wyma-ga du¿ej wiedzy i doœwiadczenia eksperta.
Poza zaprezentowanymi powy¿ej programami Pitch i Pitchcom, w sk³ad ca³ego pakietu SIVE wchodzi tak¿e kilka innych programów, zgrupowanych w dwóch kolej-nych blokach. Wœród nich programy: Phonemos (na-zwa wersji wczeœniejszej to Phonos), Fonvek i Fondist, stanowi¹ narzêdzia przydatne w analizach innych zja-wisk towarzysz¹cych mowie, które wykorzystywane s¹ w dalszych etapach fonoskopijnych badañ identyfika-cyjnych osób. Ich omówienie przewidziano w ramach odrêbnej publikacji.
Alicja Malanowicz Aleksander Kowalczyk Ryciny – wydruk uzyskany za pomoc¹ programu Pitchcom – autorzy
Autorzy dziêkuj¹ doktorowi Bernardasowi Šalnie za wspó³-pracê przy opracowaniu niniejszego tekstu.
