Scientific journal

Название журнала на английском

Характеристики четвёртой форманты лежат в основе биометрического образа личности, используемого в системе аутентификации по голосу. Их выделение осуществляется посредством специального программного модуля, разработанного авторами статьи. В ходе эксперимента, участниками которого стали 7 человек, их биометрические образы были выделены с использованием разработанного программного модуля и известной программы Bard. Полученные результаты проанализированы.

Анализ рынка биометрических продуктов показывает, что аутентификация по голосу признана одним из наиболее эффективных и экономичных методов биометрической аутентификации [1, 2]. Авторами разработан биометрический образ личности, который базируется на характеристиках четвёртой форманты [3]. Целесообразность использования частоты четвёртой форманты гласного звука доказана в работе [4].

Под формантой понимается концентрация энергии в ограниченной частотной области [5, 6], а под частотой четвёртой форманты гласного звука – частота, соответствующая максимальному значению амплитуды выброса энергии в четвёртой частотной области на спектрограмме.

Характеристики четвёртой форманты включают в себя частоту начала четвёртой частотной области на спектрограмме, частоту четвёртой форманты и частоту конца четвёртой частотной области на спектрограмме.

Данная статья посвящена выделению при помощи различных модулей частоты начала четвёртой частотной области на спектрограмме и частоты конца четвёртой частотной области на спектрограмме.

В работе применяются следующие обозначения:

– F₄ – частота четвёртой форманты;

– F_4s – частота, определяющая начало четвёртой ограниченной частотной области на спектрограмме;

– F_4f – частота, определяющая конец четвёртой ограниченной частотной области на спектрограмме.

Каждый из 7 человек, принявших участие в эксперименте, по 10 раз произносили каждый из трёх гласных звуков: «А», «О» и «Э».

Характеристики четвёртых формант данных гласных звуков автоматически выделены при помощи разработанного авторами данной статьи модуля [7].

В программе Bard [8] выделение соответствующих частот начала и конца четвёртой ограниченной частотной области на спектрограмме осуществляется в ручном режиме. В ходе проведения сравнительного анализа сформированы 42 таблицы (по 7 таблиц (так как 7 пользователей) на каждый гласный звук для представления значений частот начала четвёртой частотной области и аналогичным образом сформированные 21 таблица – для значений частот конца четвёртой частотной области). Пример одной из них – табл. 1.

Итоговый сравнительный анализ полученных результатов при сравнении полученных значений частоты начала четвёртой частотной области приведён в табл. 2.

Итоговый сравнительный анализ полученных результатов при сравнении полученных значений частоты конца четвёртой частотной области представлена в табл. 3.

Таблица 1

Сравнение величин частоты начала четвёртой частотной области гласного звука «Э», произнесённого первым пользователем, Гц

Таблица 2

Сравнительный анализ величин частоты начала четвёртой частотной области гласных звуков, Гц

Таблица 3

Сравнительный анализ величин частоты конца четвёртой частотной области гласных звуков, Гц

Эксперимент показал, что отличия между автоматическим и ручным способами выделения характеристик четвёртой форманты не превышают пределы нормы. Полученные средние величины отклонения, 37,08 Гц и 38,11 Гц, соответствуют погрешностям, обусловленным неточностями ручного измерения, то есть человеческим фактором. Модуль, разработанный авторами данной статьи, показал высокую эффективность при решении поставленной перед ним задачи.