14、数字音频录制时间判定与离线签名验证技术

数字音频录制时间判定与离线签名验证技术

1. 数字音频录制时间判定：ENF 准则的应用与挑战

1.1 ENF 准则概述

电网以特定频率运行，即电网频率（ENF）。由于电能生产和消耗的不平衡，ENF 会随时间略有波动，且整个电网的波动模式相同。数字录音设备（包括市电和电池供电）能拾取 ENF，使其成为录音文件中的额外频率成分。通过带通滤波音频信号，可分离并获取 ENF 模式。基于 ENF 波动的随机性，这实际上为音频录制添加了时间戳，因为录制时的 ENF 模式是唯一的。

ENF 准则利用上述 ENF 波动来确定数字音频录制的时间。通过将录制的 ENF 模式与同一电网的数据库 ENF 模式进行比较，可以：
1. 验证（或证伪）有疑问的录制时间；
2. 确定未知的录制时间。

对于第一种情况，对录制和数据库 ENF 模式进行视觉比较通常就足够了；而对于第二种情况，则需要一个（自动）搜索程序来定位录制和数据库模式之间的最佳匹配。

1.2 ENF 模式数据库的构建

由于 ENF 是电网中电压水平振荡的频率，因此可以通过分析电压水平信号（例如来自电源插座的信号）来获取 ENF 模式。具体操作步骤如下：
1. 将衰减后的电压信号输入到采样频率设置为 8000 Hz 的 PC 声卡中。采样信号 $x[n]$（索引 $n$ 从 1 开始）可以建模为：
- $(
)
(
)
1
1
]
[
t
T
n
V
k
n
x
s +
-
⋅