Audio Forensics con strumenti Open Source

Audio Forensics
con strumenti
Open Source
Udine, 29 novembre 2014
Paolo Dal Checco
Consulente Informatico Forense

Open Source Day - 29 novembre 2014 - Udine
Chi sono
• PhD in Computer & Network Security
• Consulente Informatico Forense
• Procure, Tribunali, Avvocati, Aziende, Privati
• Co-Titolare Digital Forensics Bureau (DiFoB)
• DEFT Association e Osservatorio ONIF
• Socio IISFA, AIP, CLUSIT
Audio Forensics con Strumenti Open Source - Paolo Dal Checco

Perché Audio Forensics
• Per passione personale ed estendere le attività di
Studio, abbiamo cominciato a occuparci anche di
audio forensics:
• Pulizia del suono (noise/crackle/click/clip/hum/
reverb removal)
• Rilevamento contraffazioni audio (tagli,
sovrapposizioni, composizioni)
• Confronto timbrico e riconoscimento vocale
• Trascrizioni e riconoscimento parole

Miti e realtà dell’audio forensics

Il suono
• Variazione, rispetto a un valore costante,
della pressione dell’aria

Il suono
• La variazione ha andamento sinusoidale

Il suono
• Il numero di cicli al secondo è la frequenza

Il suono
• Il periodo è il tempo impiegato per un ciclo

Il suono
• La lunghezza d’onda è la distanza tra due punti
corrispondenti (per esempio due massimi successivi)

Il suono
• L’ampiezza è lo scostamento massimo
dalla posizione neutra di equilibrio

Campionamento
• Convertire tempo e ampiezza da continui a
discreti, quantizzandoli in base all’esigenza

Campionamento
• Maggiore è la frequenza, migliore il campionamento

Campionamento
• Errori di campionamento dovuti a frequenza di
campionamento più bassa di quella del segnale
• Frequenza di Nyquist: la frequenza di campionamento deve essere
almeno il doppio della max frequenza presente nel segnale

Rappresentazioni del suono
• Tempo-Ampiezza (Waveform)

• Tempo-Frequenza (Spectrogram)
Lineare

• Tempo-Frequenza (Spectrogram)
Logaritmico

• Per farci un’idea
indicativa dello
spettrogramma,
pensiamo a un
carillon: il tempo
scorre e i buchi sulla
piastra indicano le
note da suonare

Software Commerciali
• Sony Sound Forge + Spectra Tools
• Adobe Audition
• Avid Pro Tools
• iZotope RX 4
• Speech Pro
• Multi Speech 3700

Software Open Source
• Audacity
• PRAAT
• Sonic Visualizer
• Speech Filing System
• SoX

• Multipiattaforma
• Open Source
• Plugin, filtri ed effetti (anche VST)
• Multitraccia
• Potenti funzioni di analisi e visualizzazione

Audacity
• Waveform

Audacity
• Spettrogramma

Audacity
• Waveform + Spettrogramma

Audacity
• Plot Spectrum

Audacity
• Livello del suono in uscita (RMS Value)
CR: media livello
CP: livello
corrente
RP: livello recente
MP: livello
massimo
CR CP MP ML

Audacity
• Riproduzione continua: SELECT + SHIFT + PLAY

Audacity
• Noise Removal

Audacity
• Rimozione frequenze alte/basse (low/high pass)

Audacity
• Rimozione frequenze specifiche (ad esempio disturbi da linea elettrica)

Audacity
• Riproduzione a rallentatore o velocizzata

Audacity
• Funzioni di analisi e audio forensics

Audacity
• Filtri ed effetti

Audacity
• Filtri ed effetti di terze
parti

PRAAT
• Scritto da Paul Boersma e David Weenink,
Phonetic Sciences, University of Amsterdam
• Potente per analisi e sintesi fonetica
• Con un po’ di lavoro arriva
ai livelli dei sw professionali
• Supporta scripting
• Sì, ha un logo assurdo…

PRAAT
• Una volta caricato
il file è possibile
scegliere tra
numerose attività,
per ora ci limitiamo
alla visualizzazione
delle forme d’onda
e degli
spettrogrammi

PRAAT

PRAAT
• Disegno di
spettrogrammi
di un intervallo
• Seleziono
intervallo:
Spectrum ->
View Spectral
Slice

PRAAT
• Sullo
spettrogramma
possiamo
decidere di
ascoltare
soltanto le
frequenze
desiderate
isolando le altre

PRAAT
• Esempio di utilizzo nell’audio forensics: valutare se
esiste un taglio nella registrazione utilizzando
intensità o frequenze caratteristiche

PRAAT
• Esempio di utilizzo nell’audio forensics: segmentare
le parole per riconoscere il parlato e confrontarlo

PRAAT
• Frequenze “formanti”: frequenze di risonanza delle vocali
che dipendono dalla conformazione del tratto vocalico,
sono i picchi di energia più forti
!
• Frequenza “fondamentale”: frequenza di vibrazione delle
corde vocali
• spazia in genere tra 70 e 150 Hz per voce maschile, 150
e 250 Hz per voce femminile, 250 e 350 Hz per voce di
bambino.

SOX - Sound Exchange
• “Coltellino svizzero” dell’audio processing
• Conversione da numerosi formati
• Applicazione di effetti
• Disegno di spettrogrammi
• Open Source

• Applicazione di effetti a
catena
• sox telefonata.wav
out.wav remix - norm
-3 highpass 22 gain -3
rate 48k norm -3 dither
• sox telefonata.wav
test.wav reverse reverb

• Sintesi del
suono (es. LA-7
con suono di
organo)
• play -n -c1 synth
sin %-12 sin %-9
sin %-5 sin %-2
fade h 0.1 1 0.1

sox telefonata.wav -n spectrogram

Immagini e suoni
• I suoni possono essere visualizzati come
immagine, editati e ricodificati/ascoltati (es. per
rimuovere/copiare/incollare frequenze)
• Spectra Layers, RX4, ma anche con PRAAT e
Audacity
• Questo significa che si può “sintetizzare”
un’immagine e ascoltarne il contenuto dove la
posizione dei pixel indica le frequenze e il colore
l’intensità del suono

Immagini e suoni
Uniformo scritta e tolgo sfondo
Inverto i colori

Immagini e suoni

Immagini e suoni
• Free & OS
• imageSpectrogram: https://github.com/plurSKI/imageSpectrogram
• Free
• Audio Paint: http://www.nicolasfournel.com/audiopaint.htm
• Virtual Ans: http://www.warmplace.ru/soft/ans/
• Commerciali
• PhotoSounder: http://photosounder.com/
• MetaSynth: http://www.uisoftware.com/MetaSynth/index.php
• Audible Ink: https://itunes.apple.com/it/app/audible-ink/id331533183
• SonicPhoto: http://www.skytopia.com/software/sonicphoto/

Q & A
• Domande? Suggerimenti? Osservazioni?
• Donazioni alla DEFT Association
(www.deftlinux.net)?
!
!
• Contatti?
paolo@dalchecco.it - @forensico

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