Stereofonia jako czynnik rozszerzający pole badań fonoskopii.pdf

Z PRAKTYKI

Stereofonia jako czynnik

rozszerzaj¹cy pole badañ fonoskopii

Postulatem eksperta fonoskopii

wobec podmiotu realizuj¹cego na-

granie – w d¹¿eniu do pe³niejszego

wykorzystania œladu akustycznego

zdarzenia – jest uzyskanie mo¿liwie

wysokiej jakoœci zapisu. Stereotypo-

we mniemanie, ¿e „wystarczy zareje-

strowaæ, ekspert oczyœci nagranie”

jest obarczone zasadniczym b³êdem.

Raz utracone informacje nie zostan¹

przywrócone nawet w warunkach la-

boratoryjnych, z wykorzystaniem pro-

fesjonalnego sprzêtu.

ró¿nicy czêstotliwoœci dŸwiêków

docieraj¹cych z innych kierunków.

Ta fizjologiczna w³aœciwoœæ apara-

tu s³uchu i centralnego uk³adu nerwo-

wego mo¿e mieæ pomocnicze, a nie-

kiedy wrêcz decyduj¹ce znaczenie

w procesie kryminalistycznej identyfi-

kacji mówców w obrêbie materia³u

dowodowego [4]. Do badañ fonosko-

pijnych trafiaj¹ bowiem nagrania roz-

mów bezpoœrednich, przeprowadzo-

nych przez mówców w tym samym

wieku, w³adaj¹cych jêzykiem nace-

chowanym tymi samymi nalecia³o-

œciami regionalnymi czy grupowymi,

o podobnej barwie g³osu. Jedni

w rozmowie dowodowej mówi¹ du¿o,

inni niewiele, ale zwykle na podobne

tematy. W takim nagraniu, gdzie eks-

trakcja indywidualnoœci sposobu mó-

wienia jest bardzo trudna, parametry

techniczno-elektroakustyczne – w

konsekwencji zakamuflowania mikro-

fonu – ulegaj¹ obni¿eniu, dlatego do-

datkowo zawê¿a siê zbiór cech od-

ró¿niaj¹cych mówców. Wówczas to

w³aœnie przestrzenna lokalizacja po-

zwala precyzyjnie ustaliæ liczbê

uczestników zdarzenia.

W Zak³adzie Kryminalistyki i Che-

mii Specjalnej Agencji Bezpieczeñ-

stwa Wewnêtrznego przeprowadzo-

no eksperyment bêd¹cy prób¹ wyka-

zania wp³ywu stereofonii na mo¿li-

woœæ rozró¿niania lokalizacji prze-

mieszczaj¹cego siê mówcy, w zesta-

wieniu z rejestracj¹ monofoniczn¹.

Formu³a doœwiadczenia pozwoli³a

wyeliminowaæ pozosta³e czynniki,

brane pod uwagê przez s³uchacza

w procesie oceny usytuowania Ÿród³a

dŸwiêku.

Materia³y i metody

W dobrej jakoœci nagraniu mowy

czêœciej wspó³wystêpuj¹ cechy i pa-

rametry jêzykowe oraz pozajêzyko-

we, dlatego konkluzje z badañ krymi-

nalistycznych lepszego zapisu ce-

chuje precyzja stwierdzeñ i szerszy

zakres wniosków. Jednym z aspek-

tów polepszenia jakoœci nagrania jest

rejestracja stereofoniczna, umo¿li-

wiaj¹ca m.in. przeprowadzenie anali-

zy akustycznej pod k¹tem prze-

strzennej lokalizacji Ÿród³a dŸwiêku,

tj. okreœlenia kierunku i odleg³oœci od

mikrofonów [3]. S³uchacz mo¿e do-

konaæ poprawnej lokalizacji, o ile po-

zwala na to specyfika odbieranego

dŸwiêku. Dok³adnoœæ oceny s³ucho-

wej jest ni¿sza ni¿ w przypadku po-

strzegania wzrokowego, które jednak

nie mieœci siê w zakresie badawczym

fonoskopii [3]. BodŸce percypowane

audytywnie s¹ przesy³ane w postaci

impulsów nerwowych do mózgu,

gdzie powstaje model przestrzeni.

Rekonstrukcja odbywa siê na podsta-

wie trzech wyznaczników [2]:

Warunki nagrania

wypowiedzi testowych

Strona techniczna eksperymentu

polega m.in. na w³aœciwym ustawie-

niu mikrofonów u¿ytych do rejestracji

wypowiedzi testowych. Literatura opi-

suje dwa podstawowe sposoby usy-

tuowania mikrofonów stereo [1]:

1) para rozstawiona – dwa odleg³e

od siebie mikrofony (zazwyczaj

o charakterystyce dookolnej), usta-

wione przed lew¹ i praw¹ stron¹

zbieranej przestrzeni. Zw³aszcza

ustawienie dwóch oddzielnych mikro-

fonów w odleg³oœci nieprzekraczaj¹-

cej kilkudziesiêciu centymetrów na-

zywane jest ustawieniem A–B i two-

rzy obraz stereofoniczny, ³¹cz¹c ró¿-

nice fazowe i natê¿eniowe (ryc. 1),

stosunku opóŸnienia, z jakim sy-

gna³ dociera do uszu z punktu znaj-

duj¹cego siê w ró¿nej odleg³oœci od

nich (uk³ad nerwowy wykrywa ró¿ni-

ce w pobudzeniu membrany obu

uszu tym samym dŸwiêkiem rzêdu 10

mikrosekund),

Ryc. 1. Rozmieszczenie mikrofonów w uk³adzie A–B

Fig. 1. Arrangement of microphones in A–B

scheme

Ryc. 2. Rozmieszczenie mikrofonów w uk³adzie X–Y

Fig. 2. Arrangement of microphones in X–Y

scheme

PROBLEMY KRYMINALISTYKI 247/05

ró¿nicy g³oœnoœci miêdzy tymi

sygna³ami,

Z PRAKTYKI

2) technika koincydencyjna – dwa,

zazwyczaj kardioidalne mikrofony

ustawione w tym samym miejscu na

œrodku, skrzy¿owane pod k¹tem 90-

120 stopni, o niestykaj¹cych siê

membranach, przy czym prawy jest

wycelowany w lew¹ stronê przestrze-

ni, a lewy w praw¹ stronê (ryc. 2). Ten

sposób rejestracji jest nazywany

kombinacj¹ X–Y.

Podczas stereofonicznej rejestra-

cji wypowiedzi testowych mikrofony

by³y ustawione w kombinacji koincy-

dencyjnej X–Y.

Do utrwalenia testów u¿yto nastê-

puj¹cego zestawu:

– magnetofon cyfrowy PORTA-

DAT, firmy HHB, model PDR

1000,

– mikrofony firmy SCHOEPS,

o charakterystyce kardioidalnej,

– taœmy cyfrowe firmy HHB, typu

DAT,

– okablowanie firmy KLOTZ.

Parametry rejestracji: czêstotli-

woœæ próbkowania 44,1 kHz/16 bi-

tów, pasmo czêstotliwoœci 50–20 000

Hz. Warunki eksperymentu przybli¿o-

no do specyfiki zapisów dowodowych

przez zastosowanie urz¹dzenia ge-

neruj¹cego zak³ócenia szumowe

w pe³nym zakresie czêstotliwoœci s³y-

szalnych. Odstêp sygna³ mowy –

szum w nagraniach testowych wy-

niós³ œrednio 12 dB.

Magnetofon z mikrofonem/mikro-

fonami umieszczono na drewnianym

stoliku, a ten w pomieszczeniu o wy-

miarach d³. 5 m/szer. 5 m/wys. 3 m

(ryc. 3), œcianach otynkowanych i po-

malowanych farb¹ emulsyjn¹, trzech

oknach na jednej œcianie, zastawio-

nym dwoma drewnianymi szafkami

biurowymi o zamkniêtych drzwicz-

kach (wspó³czynnik poch³aniania

dŸwiêku 1024 Hz wynosi w tym po-

mieszczeniu ok. 0,33).

Podczas nagrania w pomieszcze-

niu znajdowa³ siê realizator nagrania

i spiker, którego zadaniem by³o od-

czytywanie tekstu ze sta³ym tempem

i g³oœnoœci¹ wypowiedzi, bez modu-

lacji barwy g³osu. Przechodzi³ on po

pokoju w piêæ miejsc, zgodnie z wyty-

czon¹ trajektori¹ (ryc. 3). W trakcie

zmiany usytuowania spikera nastê-

powa³a przerwa w czytaniu. Po zajê-

ciu miejsca odczytywa³ on tekst przez

dziesiêæ sekund, przerwa na zmianê

pozycji trwa³a ok. trzech sekund.

zna³y za³o¿enia spisywania treœci na-

grañ zgodnie z metod¹ ods³uchu mo-

wy intensywnie zak³óconej i znie-

kszta³conej.

Wszystkim uczestnikom testy pre-

zentowano przez s³uchawki. Ich za-

stosowanie sprawia, ¿e pojawia siê

Ryc. 3. Trajektoria ruchu spikera w pomieszczeniu, w którym dokonano nagrañ testowych

Fig. 3. Speaker movement trajectory in test recording room

Czynnoœæ spikera powtórzono

i zarejestrowano dwukrotnie, naj-

pierw monofonicznie, póŸniej stereo-

fonicznie.

efekt internalizacji. S³uchacz ma wra-

¿enie, ¿e dŸwiêk pojawia siê we-

wn¹trz g³owy, wzglêdnie przemiesz-

cza siê po osi ³¹cz¹cej uszy (laterali-

zacja) [3]. S³uchacze nie uczestni-

czyli w rejestracji testowej, nie znali

trajektorii spikera. Nie poinformowa-

no ich, ¿e zaprezentowane nagrania

ró¿ni¹ siê liczb¹ mikrofonów u¿ytych

do rejestracji. Prezentacja nagrañ od-

bywa³a siê w kolejnoœci: jako pierw-

sze mono-, póŸniej stereofoniczne.

Zale¿nie od indywidualnych potrzeb

s³uchacza, nagranie analizowano kil-

kakrotnie. Do ods³uchu zastosowano

s³uchawki firmy Sennheiser, typ

HD580, pod³¹czone do zestawu na-

grywaj¹cego. Zadaniem s³uchacza

by³o samodzielne ustalenie, sk¹d do-

chodzi g³os spikera (kierunek i odle-

g³oœæ), a nastêpnie sporz¹dzenie

Prezentacja nagrañ testowych

s³uchaczom

Utrwalone cyfrowo testy pos³u¿y³y

jako przedmiot oceny audytywnej

przez osoby nieznaj¹ce celu i za³o-

¿eñ teoretycznych eksperymentu.

Potencjalnie w³aœciwa lokalizacja

Ÿród³a dŸwiêku w przestrzeni wyma-

ga jedynie fizjologicznej sprawnoœci

narz¹du, dlatego o doborze uczestni-

ków eksperymentu nie przes¹dza³a

praktyka fonoskopijna. Nagranie za-

prezentowano siedemnastu s³ucha-

czom o percepcji s³uchowej w grani-

cach normy, tylko dwie z tych osób

PROBLEMY KRYMINALISTYKI 247/05

Z PRAKTYKI

szkiców trajektorii, pierwszego po

wys³uchaniu zapisu mono-, drugiego

po wys³uchaniu zapisu stereofonicz-

nego. S³uchacz, który choæ raz us³y-

sza³ testy stereofoniczne, nie móg³

ju¿ nanosiæ poprawek na szkicu wy-

konanym na podstawie nagrania mo-

nofonicznego.

1 i 3 trajektorii) – 5 b³êdnych wska-

zañ.

2. W pozosta³ych pozycjach (punk-

ty 2, 4 i 5) kierunek dobiegania

dŸwiêku by³ wskazywany zgodnie

z rzeczywistym.

3. Bezwzglêdne relacje odleg³oœci

punktów 1–5 od siebie i od mikrofo-

nów zasadniczo nie zosta³y oddane

poprawnie.

4. S³uchacze wychwycili wzglêdne

ró¿nice odleg³oœci punktów trajekto-

rii, np. ¿e punkt 1 jest najdalej od mi-

krofonów, ¿e odleg³oœæ od punktów

2 i 4 jest podobna.

Wyniki analizy nagrania monofo-

nicznego:

7. ¯aden uk³ad odwzorowany przez

s³uchaczy nie odzwierciedla³ rzeczy-

wistej trajektorii spikera.

8. Nikt nie zlokalizowa³ piêciu po-

zycji spikera w jednym punkcie prze-

strzeni.

9. W przewa¿aj¹cej grupie wyni-

ków (12 osób) trajektoriê ruchu spike-

ra przedstawiano jako liniê prostopa-

d³¹ do stolika ze sprzêtem audio.

10. Czêœæ osób umiejscowi³a kolej-

ne pozycje spikera w skupisku wokó³

osi g³owy.

Wyniki i dyskusja

Uzyskane wyniki przedstawiono

na szeœciu schematach reprezenta-

tywnych dla badanej grupy (ryc. 4–9).

Ryc. 4–6. Postrzeganie trajektorii ruchu spikera w ods³uchu nagrania stereo – kolor niebieski, faktyczna trajektoria – kolor czerwony

Fig. 4–6. Perception of speaker movement when hearing the stereo-recording – blue; real trajectory – red

Ryc. 7–9. Postrzeganie trajektorii ruchu spikera w ods³uchu nagrania mono – kolor niebieski, faktyczna trajektoria – kolor czerwony

Fig. 7–9. Perception of speaker movement when hearing the mono-recording – blue; real trajectory – red

Wyniki uzyskane na podstawie na-

grania stereofonicznego s¹ nastêpu-

j¹ce:

5. Uczestnicy eksperymentu nie

postulowali, ¿e szum wytwarzany

przez generator – intensywniejszy

na prawe ucho – utrudnia³ im zada-

nie.

6. Nie stwierdzono, ¿eby pog³os

pomieszczenia wp³yn¹³ negatywnie

na lokalizacjê przestrzenn¹ mówcy.

Wyniki w du¿ej mierze potwierdzi-

³y mo¿liwoœæ przestrzennej lokalizacji

Ÿród³a mowy – zgodnej z rzeczywist¹

– pod warunkiem zastosowania zapi-

su stereofonicznego.

Nagranie monofoniczne pozwala

jedynie oceniaæ ró¿nice natê¿enia sy-

gna³u mowy dobiegaj¹cego z kolej-

1. Lokalizacja kierunku usytuowa-

nia Ÿród³a sprawia³a problem jedynie

wtedy, gdy mówca znajdowa³ siê

w osi na wprost mikrofonów (punkty

PROBLEMY KRYMINALISTYKI 247/05

Z PRAKTYKI

nych miejsc przestrzeni. Efektem –

zaobserwowanym w wynikach do-

œwiadczenia – by³a przypadkowoœæ

wskazañ.

Zmiana natê¿enia dŸwiêku (punk-

ty 1 i 3) nie by³a wystarczaj¹c¹ cech¹

ró¿nicuj¹c¹ dla dwóch s³uchaczy,

tak¿e w przypadku ods³uchu nagra-

nia stereofonicznego.

Szum zak³ócaj¹cy percepcjê s³u-

chow¹ wypowiedzi spikera nie wp³y-

n¹³ istotnie na lokalizacjê przestrzen-

n¹ mówcy, co dobrze rokuje dla mo¿-

liwoœci prowadzenia analogicznych

analiz w przypadku stereofonicznych

nagrañ dowodowych o stosunkowo

niskiej jakoœci parametrów technicz-

noelektroakustycznych.

Najmniejsza ró¿nica k¹tów miêdzy

usytuowaniem dwóch punktów tra-

jektorii spikera wzglêdem mikrofonów

wynosi³a ok. 11 stopni (punkty 4 i 5).

Szesnaœcie z badanych osób rozró¿-

ni³o te lokalizacje i prawid³owo wska-

za³o zmianê kierunku dobiegania

dŸwiêku. Uzyskany wynik jest na-

miastk¹ precyzji dzia³ania narz¹du

s³uchu i mózgu cz³owieka. Piœmien-

nictwo podaje, ¿e minimalna percy-

powana ró¿nica k¹tów – dla sygna³u

w paœmie mowy – przy wolno poru-

szaj¹cym siê Ÿródle (prêdkoœæ k¹to-

wa ok. 2,8 stopnia/s) to 2–4 stopnie

[3].

Ciekawych wyników (do celów re-

jestracji z wykorzystaniem odpowied-

nio zakamuflowanych w pomieszcze-

niu mikrofonów) mog³oby dostarczyæ

porównanie lokalizacji Ÿród³a sygna³u

w nagraniach stereo, z zastosowa-

niem dwóch ró¿nych technik: X–Y

i pary mikrofonów rozstawionych na

odleg³oœæ istotnie wiêksz¹ ni¿ szero-

koœæ g³owy. Zagadnienie to wykra-

cza³o poza cel niniejszego ekspery-

mentu.

mówcy w sytuacji modelowej, istotnie

odbiegaj¹cej od rzeczywistoœci

utrwalanej w zapisach dowodowych.

Badany czynnik zosta³ wyizolowany

z szeregu wspó³wystêpuj¹cych oko-

licznoœci nagrania, ocenianych przez

eksperta jako u¿yteczne w badaniach

œladu akustycznego b¹dŸ utrudniaj¹-

ce ich przeprowadzenie.

Cech¹ nagrañ dowodowych jest,

udzia³ w konkretnym zdarzeniu kilku-

-kilkunastu rozmówców. Gdy roœnie

liczba uczestników dyskusji, narasta

problem przypisania wypowiedzi po-

szczególnym mówcom. W identyfika-

cji mówców w obrêbie materia³u do-

wodowego ekspert wykorzystuje

analizê aktywnoœci psychicznej i jê-

zykow¹ [4]. Ekspresja emocji i od-

stêpstwa od norm jêzykowych stano-

wi¹ Ÿród³o informacji o poszczegól-

nych mówcach nawet przy niskiej ja-

koœci nagrañ skomprymowanych,

o zatartych ró¿nicach barwy g³osu.

Wymogiem prowadzenia analizy ak-

tywnoœci psychicznej i jêzykowej jest

jednak dysponowanie obszernymi

wypowiedziami spontanicznymi. Gdy

warunek ten jest spe³niony, bieg³y

mo¿e traktowaæ lokalizacjê prze-

strzenn¹ jako czynnik pomocniczy.

Ale gdy nagranie jest krótkie, a eks-

pert fonoskopii ma problem z ekstrak-

cj¹ kompleksów cech indywidual-

nych, wzrasta rola lokalizacji prze-

strzennej w ustaleniu liczby rozmów-

ców. W³aœciwie przeprowadzona

identyfikacja w obrêbie materia³u do-

wodowego jest podstaw¹ póŸniejszej

identyfikacji z wykorzystaniem wypo-

wiedzi porównawczych, gdzie wyka-

zanie ró¿nic miêdzyosobniczych do-

datkowo jest mo¿liwe z zastosowa-

niem analizy korelacji czêstotliwoœci

formantowych [4].

Praktyka eksperta fonoskopii po-

kazuje, ¿e ka¿de nagranie cechuje

indywidualnoœæ jakoœci zapisu, tema-

tu rozmowy, relacji interpersonalnych

miêdzy uczestnikami dyskusji, spo-

sobu mówienia i myœlenia rozmów-

ców, iloœci i rodzaju ich wypowiedzi

itd. Przed wstêpnymi badaniami fo-

noskopijnymi, a tym bardziej przed

utrwaleniem konkretnego zdarzenia

akustycznego, nie sposób przes¹-

dziæ, czy materia³ badawczy spe³ni

wymogi techniczne i merytoryczne do

uzyskania odpowiedzi na pytania

sformu³owane w postanowieniu o za-

siêgniêciu opinii. Dlatego jeszcze

przed zrealizowaniem nagrania nie

nale¿y ograniczaæ pola badawczego

ekspertom.

Realizator nagrania utrwalanego

do celów s¹dowych nie ma wp³ywu

na szereg aspektów technicznych,

komplikuj¹cych póŸniejsze badania

fonoskopijne. Uwzglêdniaj¹c jednak

ewentualne wykorzystanie tego do-

wodu w procesie karnym, nie powi-

nien wprowadzaæ kolejnych utrud-

nieñ. Tak jak wa¿ne jest korzystanie

z niezawodnego rejestratora, odpo-

wiednio pojemnego noœnika, w³aœci-

we umiejscowienie mikrofonów

wzglêdem rozmówców, ograniczenie

Ÿróde³ zak³óceñ (np. szumowych)

w pomieszczeniu, tak te¿ zawsze,

gdy to mo¿liwe, utrwalanie strony

dŸwiêkowej zdarzenia powinno odby-

waæ siê z wykorzystaniem rejestracji

stereofonicznej.

Jacek Rzeszotarski

Tadeusz Sikora

BIBLIOGRAFIA

1. Butler T.: Po³¹czenia. Podstawy

profesjonalnej elektroakustyki i nag³a-

œniania, Fender Musical Instruments Cor-

poration 1994, wydanie polskie: Mega

Music Ltd, Sopot 1996.

2. Lindsay P.H., Norman D.A.: Pro-

cesy przetwarzania informacji u cz³owie-

ka, Pañstwowe Wydawnictwo Naukowe,

Warszawa 1984.

3. Ozimek E.: DŸwiêk i jego percep-

cja, Wydawnictwo Naukowe PWN, War-

szawa–Poznañ 2002.

4. Rzeszotarski J., Witkowska-Pa-

wlak W.: Identyfikacja mówców w obrê-

bie materia³u dowodowego, „Problemy

Kryminalistyki” 2004, nr 246, s. 15.

Podsumowanie

Przeprowadzone doœwiadczenie

wykaza³o zalety stereofonii jako tech-

niki rejestracji umo¿liwiaj¹cej prze-

strzenn¹ lokalizacjê tego samego

PROBLEMY KRYMINALISTYKI 247/05

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: