Экспертная практика.Экспертная практика
Криминалистическое исследование звукозаписей. Эксперты: Иванов И.Л., Попова А.Р.
Характерные вопросы экспертизы: 1. Выполнена ли представленная на исследование фонограмма на диктофоне "Panasonic….." ? (который также представлен на исследование) 2.Является ли представленная на исследование магнитная фонограмма оригиналом? 3.Нет ли признаков монтажа произведённых в процессе записи или после?
Вследствие проведения статистических подсчетов было выявлено, что приблизительно каждая вторая экспертиза содержит фонограммы с признаками оцифровки, каждая седьмая – с умышленным или не умышленным компьютерным монтажом.
Экспертная практика в течение последних четырёх лет показала, что направления исследований, связанные с поиском эффекта aliasing, признаков преобразования сигнала из цифровой формы представления в аналоговую, признаков, характерных для цифровых алгоритмов обработки сигнала, следов работы фильтров АЦП (т.е. срезов фильтров), исследования уровней шумов до и после звучащей фразы, не всегда приводят к утверждению о наличии или отсутствии каких-либо признаков, позволяющих однозначно ответить на поставленные вопросы. Указанные признаки если и находятся, то на тех фонограммах, которые были оцифрованы изначально и при этом в процессе исследования не возникает сомнений в этом факте и приходится просто искать подтверждения факта наличия оцифровки. В настоящее время почти все госорганы, занимающиеся санкционированным прослушиванием, записывают переговоры на ПЭВМ. Частота дискретизации в 8 кгц уже давно известна экспертам, но aliasing'а и других следов характерных АЦП на фонограммах не было обнаружено (даже в том случае, если точно известно, что фонограмма ранее была оцифрована). Возможно, эффект aliasing был выявлен и исследован в то время, когда на рынке использовались первые прототипы Sound blaster, возможно ещё и 8 bit, со встроенными фильтрами имеющими не качественные характеристики. Но парк Sound blaster продвинулся настолько, что параметры современных устройств широкого применения практически не оставляет следов эффекта aliasing. Т.о. поиск следов этого эффекта в настоящее время почти невозможен. К настоящему времени имеется только одна фонограмма с наличием признака aliasing.
Поэтому необходимы другие направления поиска указанных выше явлений. В данной статье будут отражены лишь несколько разработанных в экспертной практике методов.
1. Старт–стопные моменты. 2. Спектральные компоненты канала записи. 3. Непрерывность фазы непрерывной гармоники. 4. Разрыв фазы непрерывной гармоники. 5. Интерференция гармоник. 6. Частные признаки устройства записи.
Кстати, "специалистов", склеивающих ленты с целью монтажа фонограммы и представляющих её в суд как вещественное доказательство, как-то не встречалось. Может быть, кому-то и встретилось – то опишите или пришлите нам – посмеёмся вместе с вами или откроем раздел анекдотов.
Старт – стопные моменты К настоящему времени не поступало ни одной фонограммы со следами монтажа, произведённого с использованием перезаписи на магнитофон (идентификация монтажа по старт-стопным моментам), так как их скрыть практически невозможно. Нередко встречаются случаи, когда на одной магнитной ленте может быть представлено несколько фонограмм, или же мы видим в середине непрерывной фонограммы старт-стопную. Поскольку данные особенности фонограммы отображаются на экране, хорошо визуализируется, целесообразно их исследовать, сравнить и пополнить уже имеющуюся базу данных старт-стопных. Продуктивным методом является метод копирования и наложения. Для примера посмотрим на окно редактора: рис. №1
Рис 1.
Представлено 10 телефонных переговоров, изначально записанных с использованием ПЭВМ, а затем анных в один файл и за один проход сброшенных на магнитную ленту. (В настоящее время почти все госорганы, занимающиеся санкционированным прослушиванием, записывают переговоры на ПЭВМ, да и у нас в регионе у органов уже пошли в ход цифровые диктофоны, подключаемые к ПЭВМ для сброса фонограмм). При исследовании оказывается полное отсутствие старт-стопных моментов:
Рис 2.
Другой момент – явное наличие старт-стопных моментов. В таком случае при исследовании старт-стопных можно сделать следующие исследовательские выводы: - на одном и том же устройстве записи было произведено случайное затирание фрагмента фонограммы? - во время записи исходной фонограммы было произведено выключение устройства записи и включение на запись непосредственно сразу - или через большой промежуток времени (в пределах выключения 15 сек - исследуется асимптотическое поведение фазы гармоники, а если продолжительная пауза более 10 мин – изменение частоты непрерывной гармоники)? Так же можно ответить на вопрос, - что мы имеем: случайное стирание фрагмента после наличия непрерывной записи или же собственно монтаж – удаление (вставка) фрагмента с оценкой приблизительной длительности удалённого фрагмента (проверяется непрерывность фазы в месте стирания фрагмента)?
Рис 3. На рис. №3 представлена стартовая из базы данных (масштабированная по уровню (смещение по вертикали мы не трогали) – красная и исследуемый сигнал – синяя). При аналогичном анализе стоповых визуально, да наряду и с другими признаками, было однозначно идентифицировано звукозаписывающее устройство. В принципе, с учётом того, что мы можем накладывать несколько старт-стопных друг на друга и на исследуемый сигнал, визуально регулировать их положение, амплитуду, смещение по вертикали, цвет, масштабировать по Х и Y, измерять с любой точностью длительность переходных процессов, сравнивать их с базой данных старт-стопных моментов, на этом раздел статьи, посвященный старт-стопным, можно закончить и перейти к следующему разделу.
Спектральные компоненты канала записи Данный метод эффективно используется при решении вопросов: - Выполнена ли представленная на исследование фонограмма на диктофоне "Panasonic….." , также представленном на исследование? С этой целью: Производится контрольная запись на чистую кассету и производится анализ спектральных составляющих: Исследование канала записи представленного на исследование устройства – АЧХ, выявление всех гармоник канала записи и снятие старт-стопных моментов - позволяет обнаружить множество частных идентификационных признаков. (В экспертной практике был случай, когда контрольная запись на новую магнитную ленту не позволила обнаружить совпадение АЧХ и гармоник канала записи. Выход был найден путём записи контрольной фонограммы на исследуемую магнитную ленту, но с обратной, свободной от записи стороны. При этом однозначно было подтверждено совпадение всех идентификационных признаков). Экспертная практика показала, что нет ни одного устройства записи, не оставляющего после себя гармоник канала записи. Уровни гармоник визуализируются и идентифицируются на любых уровнях помех, среди любого уровня сплошного шума. Всё зависит от разрешающей возможности программного продукта, используемого при исследовании, качества Sound blaster'a, правильно оттестированного оборудования АРМ. Типично визуализируются от 4 до 12 гармоник канала записи. Естественно, разные модели устройств записи невозможно отрегулировать одинаково точно (взять хотя бы частоту подмагничивания, даже в самых качественных устройствах оказывается большой допуск на первоначальную установку, а с течением времени эксплуатации она всё равно плывёт по частоте оставаясь в пределах допустимых норм исходя из всех норм допусков). Наши возможности измерить их амплитуду и частоту с точностью до минус четвёртой степени после запятой и при этом отследить их изменение в течение некоторого времени (так называемый прогрев деталей генератора стирания – в основном из-за него появляются комбинационные составляющие, которые и проникают в канал записи), разряд аккумуляторов или элементов питания – позволяют набрать хороший букет идентификационных признаков исследуемого устройства записи. А если мы сможем обнаружить ещё и детонацию непрерывной гармоники в пределах 0.5 - 100 Hz и более и к тому же замерить её относительное значение (т.е. какой первичный или вторичный вал лентопротяжного механизма вращается с такой-то частотой и с такой-то относительной амплитудой), – то выводы можно оформлять более аргументировано. В последнее время разработана новая методика исследования представленного на исследование устройства записи. Она базируется на снятии "паспорта" канала устройства записи. Оказывается, что в одинаковых моделях, одной серии, одной поставки каналы записи абсолютно разные. Это связано с разбросом допусков заложенных в микросхемах и других полупроводниковых элементах, конденсаторах, сопротивлениях и т.д.– т.е. всё из чего состоит канал записи конкретного устройства. Оказалось, что двух одинаковых каналов не может существовать в природе. Т.о. снимается паспорт канала записи конкретного устройства, и можно им даже пополнить базу данных (как отпечатки пальцев) и затем использовать паспорт для идентификационного исследования.
Непрерывность фазы непрерывной гармоники. Разрыв фазы непрерывной гармоники Вначале следует ответить на вопрос: что же такое непрерывная гармоника? Возможно, кому-то этот термин непонятен. Немного теории (правда, пока нет ни одного источника, к которому я бы мог вас отослать, в литературе это не описано). В предыдущем разделе мы упоминали, что любой канал записи оставляет свои следы в виде набора непрерывных частот, иногда по уровню очень слабых, визуально не отображаемых. Но это не означает, что наш АРМ их не видит. У него глаза другие. Итак, генерируем в новом файле гармонику, например, 50 Hz (а в принципе можно любую до частоты Найквиста) – ту, от какой все устройства записи хотят избавиться, но у них это не получается до конца, и так амплитудой 200, длинной 20сек. Спектр представлен на рисунке. Вот это есть "представительница" непрерывной гармоники.
Рис 4.
Красным цветом – фаза +44.82 град, зелёным – амплитуда, как видим, 199.95 отсчёта (вспомните, что мы генерировали). Теперь по осям можно разобраться, где отсчёты и градусы фазы и секунды. Разобрались? Далее с третьей по пятую секунду мы вырезаем кусочек и вставляем его на десятой секунде – и что мы видим на рисунке ниже - слева?
Рис 5,6.
На третьей секунде произошёл разрыв фазы в 59.57 град, на десятой – ещё больше, на двенадцатой – поменьше (у вас должны быть другие результаты, поэкспериментируйте и не забывайте, что у вас есть команда отставить Undo). Вот таким образом с использованием ПЭВМ можно делать монтаж: что-то удалить (что не нужно), а потом в нужном месте вставить (что нужно), подретушировать шумы в месте удаления и в месте вставки – и монтаж готов. Аналогично можно сделать при помощи двух записывающих устройств. А как будет выглядеть фаза, если мы, прослушивая запись, случайно нажмём кнопку записи (частый случай у оперативных работников при прослушивании и установлении дословного содержания)? На правом рисунке обнулён участок с 15 по 18 секунду (т.е. стёрт случайным нажатием) – но фаза после удалением не изменилась – как была 45 рад до удаления, так и осталась после него. Таким образом, возможно синтезировать фазу даже при отсутствии сигнала (асимптотическое поведение). Итак, начало есть – что-то вырезали (в буфер с 3 по 5сек), потом вставили (на 10 сек из буфера), стёрли кусочек (с 15 по 18 сек) – см. рисунки. Таким образом, понимается непрерывность фазы. Т.е. происходит мгновенное измерение фазы любой непрерывной гармоники в любой точке сигнала, а также её мгновенного значения частоты и амплитуды. Физика и математика при этом простая: в каждом отсчёте или выборке берётся два соседних с ними отсчёта, по ним проводится плавная огибающая, затем она описывается математической формулой – плавной кривой, от плавной кривой берётся спектр, и рассчитывается частота и фаза среднего значения кривой, а оно совпадает с измеряемым отсчётом). Исследование возможно не только на идеальном, но и на зашумленном сигнале. Проводим те же действия, но зашумляем сигнал сильным белым шумом, чтобы визуально исследуемая гармоника была не различимой – или до такого уровня, что мы её теряем из виду (генерируете сигнал белого шума, амплитудой примерно 10000 тысяч отсчётов, т.е. начните попроще, и микшируйте т.е. скопируйте его и наложите на ранее созданный). На нижнем рисунке явно просматривается воздействие шума на фазу гармоники, но фаза её прекрасно визуализируется. Также было сделано вырезание сигнала с 3 по 5 секунду и вставка его на 10 секунде и обнуление (стирание) в районе 15 секунды. Все места монтажа и стирания достаточно точно визуализируются (вспомните физику: минус 180 град равны плюс 180 град, поэтому виден заворот фазы сверху вниз, но её можно вручную сдвинуть вверх или вниз). Вопросы количественного измерения фазы, амплитуды, частоты исследуемой гармоники остаются достаточно точными (т.е. верны три-четыре знака после запятой). (Для более точного замера выделите участок для усреднения)
Рис 7.
Проанализируем данный тип исследования фонограммы не только в теории, как было сделано выше, но и на практике. Для начала рассмотрим, например, частоту нашей электрической сети, т.е. включим на несколько минут на запись, сигнал подавать не будем, и исследуем: что же твориться с нашей наводкой 50Hz или кратной ей. Мы увидим следующий рисунок.
Рис 8.
Как мы видим, частота сети постоянно "гуляет". За две минуты фаза изменилась более чем на 720 град, а частота, которая в начале была 49,99048 Hz, в конце повысилась до 50,02605, т.е. более чем на 0,03 Hz (коричневый цвет графика). Из этих наблюдений можно сделать следующие выводы (суммирую наблюдения за час исследования)(в Demo подкаталоге на лазерном диске лежит архивированный файл 2х часовой записи) 1. Фаза (соответственно и частота) нестабильна, меняется на 360 град за период около минуты. 2. Минимум 0.01Hz изменяется частота сети за минуту. 3. Длительное наблюдение (за 1 час) позволяет отследить изменение частоты питающей сети до 1.5-2.5 Hz. А теперь можете представить, как будет выглядеть фаза, если будет удалён маленький или большой кусочек сигнала. В первом случае будет разрыв фазы – частота не успела сильно изменится (а если удаленный кусок около 10-15 сек, то и асимптотическое поведение наклона фазы при малоизменённой частоте), во втором случае – разрыв фазы и резкое изменение частоты исследуемой гармоники.ярярпа Привлекающий внимание пример: в производстве очередная экспертиза (находящаяся в данный момент в производстве): Послушали, впечатление нормальное - никаких аномалий – так рука и хочет написать в выводах "Изменений произведённых в процессе записи или после не имеется". А теперь давайте на неё посмотрим под другим углом зрения. (Реальные примеры из экспертной практики уложены в Demo подкаталоге на лазерном диске, на сайте только два примера - т.к. много места занимают)
Рис 9.
Мы здесь видим резкое, скачкообразное изменение частоты с 49,97446 до 50,06583 что явно видно на графике частоты (коричневый цвет), соответственно, фаза с этого места полезла вверх (очевидно, немного вырезали приблизительно около минуты). А вот ещё один фрагмент той же фонограммы рисунок ниже. Здесь полный букет: и разрыв фазы, и резкое изменение частоты. На данный момент найдено 6 мест (из них 5 удалений и 1 вставка) а исследование ещё не закончено. Ну а когда мы к этим шести местам конкретным прислушались повнимательней, то и лингвист сказала, что в двух местах действительно обнаружена характерная смена акустической обстановки (вы понимаете это хорошо, когда фонограмма более 30 мин а вам говорят: слушайте конкретное место), хотя уровень шума до и после остаётся неизменный, и никакого эффекта aliasing, также нет признаков преобразования сигнала из цифровой формы представления в аналоговую, и нет следов работы фильтров АЦП (т. е. срезов фильтров). В общем, профессионально сделано.
Рис 10.
Интерференция гармоник Итак, опять генерируем, например, 50 Hz уровнем 200 и 50.01Hz уровнем 300, смешиваем их, смотрим, что получится. А получается интерференция гармоник.
Рис 11.
Что мы наблюдаем: верхний график – осциллограмма, ниже амплитуда и фаза, ещё ниже спектр. Обратите внимание: выставлена штриховая вертикальная сетка и раздвинута по минимумам амплитуды, а значение частоты между отдельными вертикальными сетки оказалось 0.01 Hz (как видно в окошке на графике). А если вспомнить, что мы генерировали: 50.01-50=0.01Hz – т.е. мы видим две близко расположенные гармоники по частоте, с разными амплитудами (вычислить параметры частоты, фазы, амплитуды по отдельности каждой, глядя на рисунок, – элементарно, т.е. простая физика 9 класса). Как нам говорили на занятиях: "а при этом должно быть раздвоение пиков на спектре…" - давайте на окне в более 1000000 гармоник посмотрим это раздвоение:
Рис 12.
Раздвоения на рисунке я как-то не вижу, а вы его видите? На этом принципе и построено (и не только на этом, но это ещё целая статья) определение того, оригиналом или копией является фонограмма. При перезаписи добавляется новая 50Hz-овая гармоника с другой частотой, амплитудой, начальной фазой, а если уровень их приличный, то и дополнительные признаки в случае монтажа можно найти. Для того, что бы закрепить данный материал, внимательно рассмотрим несколько следующих рисунков одного и того же фрагмента с разными начальными фазами (что бы вас не запутать – это один и тот же фрагмент, но под разными углами зрения, изменяется только начальная фаза просмотра):
Рис 13,14,15.
И так, что мы видим: 1. Явное наличие разрыва фазы, да и при том ещё в нескольких подряд местах. 2. Амплитуда (зелёный график) измеряемой гармоники участками примерно постоянна, а участками начинает меняться по непонятному закону. 3. Обратим своё внимание на минимумы амплитуды гармоники, по ним расставлены маркеры и соотнесите их к моментам разрыва фаз гармоники по трём рисункам. Если вы присмотрелись, то в каждом минимуме амплитуды, мы имеем наличие разрыва фазы. 4. И если присмотримся внимательно ко всему участку, где меняется амплитуда гармоники, то вначале и в конце мы обнаруживаем то же разрыв фазы. И так, что то это нам напоминает из первого рисунка этого раздела, Рис 11.
Если внимательно вы разобрались на рисунках, то получите правильный ответ: Мы имеем наложение на сигнал другого фрагмента, с другой 50Hz частотой, со своей начальной фазой, другой амплитудой и своим законом изменения амплитуды и частоты по времени. В местах минимумов амплитуды наблюдается сдвиг фазы. А почему, вы спросите: как это они с разной амплитудой? А вот ответ на рисунке:
Рис 16
При сложении двух гармоник с одинаковыми амплитудами в моментах минимума амплитуды, фаза изменяется на 180 град, а если их амплитуды отличаются, то этот сдвиг уменьшается. Таким образом можно выявить наличие наложения одной фонограммы на другую, например смену акустической обстановки (записывали в помещении а наложили обстановку записанную на улице или на природе - кузнечики чирикают или из одного фрагмента скопировали фразу и наложили её в другом месте этой же или другой фонограммы).
Частные признаки устройства записи Сразу смотрим на рисунок (беру первую фонограмму, что найду в архиве): Обратите внимание на сетку и на фазу. Фаза оказывается чем-то промодулирована. Вертикальная сетка выставлена по максимумам фазы (можно выставить и по максимумам частоты - коричневый цвет). Что может модулировать фазу частотой 1.18Hz? – да с такой частотой вращается бабина в кассете. И если при смене кассеты этот признак останется, то, вы понимаете, что левый или правый валы, на которые надеваются бабины, вращаются немного неравномерно (или зубчик помялся в ЛПМ, или попала грязь, или сносился ЛПМ). А если мы обнаруживаем модуляцию с более высокими частотами, то это уже биения других, скоростных валов (на практике обнаруживались 6,2; 12; 18,4; 24,3 Hz и др. частоты, всё зависит от марки устройства и разболтанности ЛПМ). Если приглядеться к частотной огибающей (коричневый цвет) мы видим девиацию частоты, то там какие-то ещё есть биения.
Рис 17
Сбросим частотную (коричневую) огибающую в отдельный файл, возьмём от ней спектр – и увидим следующее
Рис 18
Вот они!!! - валы ЛПМ, и где то 1.18 Hz то же видна – на ней маркёр стоит, только надо внимательно разобраться (если есть возможность, вскрыть устройство записи, пересчитать зубчики или померить диаметры валов, каждой составляющей можно найти соответствующий шпиндель – не подумайте, что такие картинки видны на каждой записи, и не забудьте вначале исследовать собственный ЛПМ, а то будете видеть свои, а списывать их на чужие). Амплитуда каждой составляющей различна в двух одинаковых устройствах записи (даже одной марки устройств различна). В перспективе возможно в этом направлении исследовать фонограммы на монтаж. В данной статье были представлены основные направления исследования на монтаж (в сжатом виде, в противном случае материала достанет не на статью, а на отдельную книгу). Для начинающих сразу вопрос на засыпку: «откуда на фонограмме микрокассеты временами появляется 50Hz составляющая, если её записали на диктофон?» Возможные ответы: - или вы исследуете собственную помеху появившуюся в процессе оцифровки. - или вы имеете дело с копией. Ну что выбрали правильный ответ. Если да то смотрите правильный ответ: А вот и не угадали, при микроскопическом исследовании оказалось что амплитуда её меняется т.е. не фиксирована амплитуда по времени и меняется при смене расположения диктофона (то в сумочке, то достали из сумочки, положили на стол, убрали руку с диктофона, передвинули на столе, положили диктофон в сумочку, а выходя из помещения амплитуда по экспоненте стала убывать а потом исчезла вообще. Так что мы в руках держим оригинал с наличием 50 Hz помехой. Откуда может взяться регулярная помеха на диктофон или другое устройство? Да откуда угодно, даже из гудящего дросселя дневной лампы, или хорошей электромагнитной наводке. Экспериментируйте, пробуйте, буду рад услышать ваши наработки или вопросы. |
