IX International Conference on Forensic Computer Science - ICoFCS’15, BRAS ´ ILIA, DF M´ etodo para An´ alise Ac´ ustica e Reconhecimento de Vogais em Exames de Comparac¸˜ ao de Locutores Andr´ ea Alves Guimar˜ aes Dresch, Hugo Vieira Neto, Andr´ e Eugˆ enio Lazzaretti e Rubens Alexandre de Faria Resumo— Exames de Comparac¸˜ ao Forense de Locutores apre- sentam caracter´ısticas complexas, demandando an´ alises demo- radas quando realizadas manualmente. Prop˜ oe-se um m´ etodo para reconhecimento autom´ atico de vogais com extrac¸˜ ao de caracter´ısticas para an´ alises ac ´ usticas, objetivando-se contribuir com uma ferramenta de apoio nesses exames. A proposta baseia- se na medic¸˜ ao dos formantes atrav´ es de LPC, seletivamente por detecc¸˜ ao da frequˆ encia fundamental, taxa de passagem por zero, largura de banda e continuidade. Realiza-se o agrupamento das amostras atrav´ es do m´ etodo k-means, com centros iniciais determinados a partir dos histogramas dos primeiros forman- tes. Experimentos preliminares com uma base de dados pr´ e- classificados forneceram resultados promissores, com localizac¸˜ ao de regi˜ oes correspondentes ` as vogais anteriores e posterior m´ edia- baixa, propiciando a visualizac¸˜ ao do comportamento do trato vocal de um falante. Palavras-Chave— Fon´ etica Forense, Exame de Comparac¸˜ ao de Locutores, An´ alise Ac ´ ustica, Trap´ ezio Fon´ etico, software Praat. Abstract— Forensic Speaker Comparison exams have complex characteristics, demanding a long time for manual analysis. A method for automatic recognition of vowels, providing feature extraction for acoustics analysis is proposed, aiming to contribute as a support tool in these exams. The proposal is based in formant measurements by LPC, selectively by fundamental frequency detection, zero crossing rate, bandwidth and continuity. The k-means method is used for clustering, with initial centers determined from the first formants’ histograms. Preliminary ex- periments, using a pre-classified database, have shown promising results, in which regions corresponding to front and lower-middle back vowels were successfully detected, providing visualization of a speaker’s vocal tract behavior. Keywords— Forensic Phonetics, Forensic Speaker Comparison Exam, Acoustic analysis, Phonetic Trapezium, Praat software. I. I NTRODUC¸˜ AO A produc¸˜ ao de provas por meio de registros de ´ audio, em especial ap´ os a promulgac¸˜ ao da Lei 9296/96 que trata das interceptac¸˜ oes telefˆ onicas [1], tem crescido e consequente- mente intensificado as demandas da ´ area forense referente ` as per´ıcias audiovisuais para atribuic¸˜ ao de autorias. O exame de Comparac¸˜ ao de Locutores (CL) tem por finali- dade verificar se dois registros de voz e fala foram produzidos por um mesmo indiv´ıduo, consistindo na comparac¸˜ ao entre um registro de ´ audio denominado questionado (sobre o qual pairam d ´ uvidas quanto ` a autoria das falas) e um registro padr˜ ao Andr´ ea Alves Guimar˜ aes Dresch, ICPR (Instituto de Criminal´ıstica do Paran´ a) e UTFPR (Universidade Federal Tecnol´ ogica do Paran´ a). Hugo Vieira Neto, UTFPR. Andr´ e Eugˆ enio Lazzaretti LACTEC (Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento). Rubens Alexandre de Faria, UTFPR. Curitiba- PR, Brasil. Emails: andrea.dresch@ic.pr.gov.br, hvieir@utfpr.edu.br, lazza- retti@lactec.org.br, rubens@utfpr.edu.br. (registros de fala de identidade conhecida). A importˆ ancia desse exame reside na possibilidade de associar ou desvincular um indiv´ıduo a um fato delituoso materializado atrav´ es de um registro de ´ audio [2]. Relat´ orios de diagn´ ostico da Seguranc¸a P´ ublica e da Per´ıcia Criminal brasileira apontam a carˆ encia de peritos criminais [3] [4], que consequentemente culmina em passivo de laudos nos Institutos de Criminal´ıstica. O represamento de materiais a serem examinados prejudica a celeridade necess´ aria para a produc¸˜ ao de provas, o que, de acordo com Vargas e colabora- dores [5], contribui para a morosidade de um processo penal. Nesse contexto, agravado pela complexidade das an´ alises envolvidas, uma vez que o exame de CL requer um tempo de execuc¸˜ ao muito superior ` a m´ edia dos demais exames periciais, a gest˜ ao de recursos humanos de Sec¸˜ oes de Per´ıcias Audiovisuais ´ e dificultada, analogamente ao constatado por Vrubel e colaboradores em relac¸˜ ao ` a Sec¸˜ ao de Computac¸˜ ao Forense [6]. Principalmente devido ` a interdisciplinaridade inerente a esse exame [7], e ` a construc¸˜ ao de conhecimento que exige, o n´ umero reduzido de peritos criminais alocados para o mesmo ´ e insuficiente. ´ E desej´ avel, portanto, que se busque o aperfeic¸oamento das t´ ecnicas adotadas, para se otimizar a realizac¸˜ ao do exame - qualitativa e quantitativamente. Em pesquisa realizada por Gold e French [8], foi efetu- ado um levantamento das t´ ecnicas utilizadas internacional- mente para esse exame em 13 pa´ıses, sendo constatada a preponderˆ ancia da utilizac¸˜ ao das an´ alises classificadas como perceptivo-auditiva e ac´ ustico-instrumental. Os autores obser- varam que mesmo quando algum sistema de reconhecimento autom´ atico ´ e utilizado, algum tipo de an´ alise humana ´ e feita, e que no Brasil s˜ ao adotados os m´ etodos perceptivo-auditivo e ac´ ustico-instrumental combinadamente. A an´ alise perceptivo-auditiva requer um profissional capaci- tado para identificar propriedades da qualidade da voz, trac¸os lingu´ısticos, padr˜ oes articulat´ orios, entre outros atributos. Por sua vez, a an´ alise ac´ ustico-instrumental, ou simplesmente an´ alise ac´ ustica, engloba medic¸˜ oes de curto e de longo termo, nos dom´ınios temporal e espectral. Para realizac¸˜ ao dessa tarefa o software Praat ´ e amplamente difundido [9], tanto no ambiente acadˆ emico como no forense. Contudo, algumas an´ alises requerem extensiva segmentac¸˜ ao de trechos com fonemas a serem submetidos ` a extrac¸˜ ao de parˆ ametros, o que, dependendo do volume do material, pode tornar o exame extremamente laborioso. Sendo assim, a proposta desta pesquisa ´ e o desenvolvimento de uma ferramenta para aux´ılio de an´ alises ac´ usticas que facilite a visualizac¸˜ ao de caracter´ısticas ´ uteis para o exame