sudexpertТеория и практика судебной экспертизыTheory and Practice of Forensic Science1819-27852587-7275The Russian Federal Centre of Forensic Science10.30764//1819-2785-2019-14-4-125-136sudexpert-562Research ArticleЭКСПЕРТНАЯ ПРАКТИКАFORENSIC CASEWORKКриминалистическое исследование фонограмм формата MP3Forensic Investigation of MP3 Audio RecordingsБояровА. Г.BoyarovA. G.

Бояров Александр Григорьевич – старший государственный судебный эксперт лаборатории судебной экспертизы видео- и звукозаписей

Boyarov Alexander Grigorievich – Senior State Forensic Expert at Forensic Video and Audio Laboratory

sass2002@yandex.ruСипаровИ. С.SiparovI. S.

Сипаров Иван Сергеевич – государственный судебный эксперт

Siparov Ivan Sergeevich – State Forensic Expert

ivan@siparov.ruФедеральное бюджетное учреждение Российский федеральный центр судебной экспертизы при Министерстве юстиции Российской ФедерацииРоссияThe Russian Federal Centre of Forensic Science of the Ministry of Justice of the Russian FederationRussian FederationФедеральное бюджетное учреждение Северо-Западный региональный центр судебной экспертизы Министерства юстиции Российской ФедерацииРоссияNorth-West Regional Centre of Forensic Science of the Ministry of Justice of the Russian FederationRussian Federation201908012020144125136Copyright © Бояров А.Г., Сипаров И.С., 20202020Бояров А.Г., Сипаров И.С.Boyarov A.G., Siparov I.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.tipse.ru/jour/article/view/562

Рассмотрены специальные аспекты технического исследования фонограмм в формате MP3. Раскрыты особенности формирования и исследования MP3-фонограмм: следы кодирования MP3 во временной и спектральной областях, особенности анализа структуры MP3-файлов, методы обнаружения перекодирования MP3-записей, методы групповой идентификации MP3-рекордеров и MP3-кодеков.

Кодирование MP3 оставляет определенные следы его использования. Из-за психоакустической модели неразличимые спектральные компоненты удаляются из спектра сигнала. Следы использования психоакустических кодеков также хорошо видны на динамической спектрограмме в виде прямоугольных областей с близкой к нулевой энергией спектра. Представленные в статье методы позволяют определить точное положение фрейма MP3 в сигнале по его свойствам. Предлагаемые методы выявляют кодирование, множественное кодирование, а также редактирование аудио без перекодирования – путем исследования периодичности обнаруживаемых по карте размещения фреймов.

Формат файла MP3 определяет структуру заголовка фрейма, обеспечивая обнаружение любой периодичности всех особенностей MP3-фреймов. Инструмент, основанный на этом подходе, выявляет нарушения порядка в MP3-фреймах, обусловленные редактированием в «цифровой» области – ручным удалением аудиоинформации с помощью HEX-редактора.

Special aspects of MP3-recordings technical investigation are addressed. The following features of formation and research of MP3 phonograms are explained: traces of MP3 coding in time and spectral domain, special aspects of MP3-files structure analysis, detection methods of re-coding of MP3-recordings, methods of group identification of MP3-recorders and MP3-codecs.

MP3 coding leaves certain traces of its usage. Due to the psychoacoustic model inaudible spectral components are deleted from the signal spectrum. Traces of psychoacoustic codecs usage are also clearly seen via dynamic spectrogram as rectangular areas of zero spectral amplitude. The methods discussed in this paper enable the investigating expert to detect the exact position of the MP3 frame in the signal by its properties even without any information from the file header. This method reveals the coding itself, multiple coding and also audio editing by the investigation of the periodicity of the extracted frames’ positions.

MP3 file format specifies the structure of the frame header providing a perfect instrument to detect any periodicity of any peculiarities of MP3 frames. The tool based on this approach reveals MP3 frames disorder caused by editing in the “digital” domain – manual deletion of audio information using HEX editor.

экспертиза видео- и звукозаписейэкспертиза цифровых фонограммMP3- кодированиепоиск монтажазаголовки MP3-фреймованализ сдвига границ фреймовНС-фрагменткарта размещения фреймов MP3-файловPN-формулаforensic video and audio examinationdigital audio forensicsMP3-encodingdetection of double MP3 compressiontampering detectionaudio authenticity analysisMP3-frames headersframe shift offsetsSC-fragmentMP3 file frame allocation mapPN-formulaReferencesБояров А.Г. Особенности технического исследования фонограмм формата MP3 // Теория и практика судебной экспертизы. 2013. № 3 (31). С. 70–83.Boyarov A.G. Forensic Analysis of MP3 Audio Files. Theory and Practice of Forensic Science. 2013. No. 3 (31). P. 70–83. (In Russ.)Ho A.T.S., Li S. (eds). Handbook of Digital Forensics of Multimedia Data and Devices. Guildford: Wiley, 2015. 670 p. https://doi.org/10.1002/9781118705773Ho A.T.S., Li S. (eds). Handbook of Digital Forensics of Multimedia Data and Devices. Guildford: Wiley, 2015. 670 p. https://doi.org/10.1002/9781118705773Maher R. Audio Forensic Examination // IEEE Signal Processing Magazine. 2009. Vol. 26. No. 2. P. 84–94. https://doi.org/10.1109/msp.2008.931080Maher R. Audio Forensic Examination. IEEE Signal Processing Magazine. 2009. Vol. 26. No. 2. P. 84–94. https://doi.org/10.1109/msp.2008.931080Gupta S., Cho S., Kuo C-C.J. Current Developments and Future Trends in Audio Authentication. IEEE Multimedia. 2012. Vol. 19. No. 1. P. 50–59. https://doi.org/10.1109/mmul.2011.74Gupta S., Cho S., Kuo C-C.J. Current Developments and Future Trends in Audio Authentication. IEEE Multimedia. 2012. Vol. 19. No. 1. P. 50–59. https://doi.org/10.1109/mmul.2011.74Grigoras C. Applications of ENF Criterion in Forensic Audio, Video, Computer and Telecommunication Analysis // Forensic Science International. 2007. Vol. 167. No. 2-3. P. 136–145. https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2006.06.033Grigoras C. Applications of ENF Criterion in Forensic Audio, Video, Computer and Telecommunication Analysis. Forensic Science International. 2007. Vol. 167. No. 2-3. P. 136–145. https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2006.06.033Бессонов А.А., Бояров А.Г., Степанов М.В. Метод производства судебной экспертизы фонограмм с использованием данных о частоте электрического тока сети // Теория и практика судебной экспертизы. 2019. Т. 14. №2. C. 43–50. https://doi.org/10.30764/1819-2785-2019-14-2-43-50Bessonov A.A., Boyarov A.G., Stepanov M.V. The Electric Network Frequency Based Method of Forensic Audio Analysis. Theory and Practice of Forensic Science. 2019. Vol. 14. No. 2. P. 43– 50. (In Russ.). https://doi.org/10.30764/1819-2785-2019-14-2-43-50Bykhovsky D., Cohen A. Electrical Network Frequency (ENF) Maximum-Likelihood Estimation Via a Multitone Harmonic Model // IEEE Transactions on Information Forensics and Security. 2013. Vol. 8. No. 5. P. 744–753. https://doi.org/10.1109/tifs.2013.2253462Bykhovsky D., Cohen A. Electrical Network Frequency (ENF) Maximum-Likelihood Estimation Via a Multitone Harmonic Model. IEEE Transactions on Information Forensics and Security. 2013. Vol. 8. No. 5. P. 744–753. https://doi.org/10.1109/tifs.2013.2253462Grigoras C., Smith J.M. Digital Imaging: Enhancement and Authentication. In: Siegel J.A., Saukko P.J., Houck M.M. (eds). Encyclopedia of Forensic Sciences. Academic Press, 2013. P. 303–314. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-382165-2.00127-6Grigoras C., Smith J.M. Digital Imaging: Enhancement and Authentication. In: Siegel J.A., Saukko P.J., Houck M.M. (eds). Encyclopedia of Forensic Sciences. Academic Press, 2013. P. 303–314. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-382165-2.00127-6Huijbregtse M., Geradts Z. Using the ENF Criterion for Determining the Time of Recording of Short Digital Audio Recordings. In: Geradts Z.J.M.H., Franke K.Y., Veenman C.J. (eds). Computational Forensics. IWCF 2009. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 5718. Berlin: Springer, 2009. P. 116–124. https://doi.org/10.1007/978-3-642-03521-011Huijbregtse M., Geradts Z. Using the ENF Criterion for Determining the Time of Recording of Short Digital Audio Recordings. In: Geradts Z.J.M.H., Franke K.Y., Veenman C.J. (eds). Computational Forensics. IWCF 2009. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 5718. Berlin: Springer, 2009. P. 116–124. https://doi.org/10.1007/978-3-642-03521-0_11Pan X., Zhang X., Lyu S. Detecting Splicing in Digital Audios Using Local Noise Level Estimation / 2012 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing. 2012. https://doi.org/10.1109/icassp.2012.6288260Pan X., Zhang X., Lyu S. Detecting Splicing in Digital Audios Using Local Noise Level Estimation. 2012 IEEE International Conference on Acoustics. Speech and Signal Processing. 2012. https://doi.org/10.1109/icassp.2012.6288260Malik H. Acoustic Environment Identification and Its Applications to Audio Forensics // IEEE Transactions on Information Forensics and Security. 2013. Vol. 8. No. 11. P. 1827–1837. https://doi.org/10.1109/tifs.2013.2280888Malik H. Acoustic Environment Identification and Its Applications to Audio Forensics. IEEE Transactions on Information Forensics and Security. 2013. Vol. 8. No. 11. P. 1827–1837. https://doi.org/10.1109/tifs.2013.2280888Ikram S., Malik H. Digital Audio Forensics Using Background Noise. 2010 IEEE International Conference on Multimedia and Expo. IEEE, 2010. https://doi.org/10.1109/icme.2010.5582981Ikram S., Malik H. Digital Audio Forensics Using Background Noise. 2010 IEEE International Conference on Multimedia and Expo. IEEE, 2010. https://doi.org/10.1109/icme.2010.5582981Yang R., Qu Z., Huang J. Exposing MP3 Audio Forgeries Using Frame Offsets // ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications, and Applications. 2012. Vol. 8. No. 2S. P. 1–20. https://doi.org/10.1145/2344436.2344441Yang R., Qu Z., Huang J. Exposing MP3 Audio Forgeries Using Frame Offsets // ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications, and Applications. 2012. Vol. 8. No. 2S. P. 1–20. https://doi.org/10.1145/2344436.2344441Liu Q., Sung A.H., Qiao M. Detection of Double MP3 Compression // Cognitive Computation. 2010. Vol. 2. No. 4. P. 291–296. https://doi.org/10.1007/s12559-010-9045-4Liu Q., Sung A.H., Qiao M. Detection of Double MP3 Compression. Cognitive Computation. 2010. Vol. 2. No. 4. P. 291–296. https://doi.org/10.1007/s12559-010-9045-4Бояров А.Г. Обнаружение и анализ следов сжатия звуковых сигналов кодеками MP3, AAC, WMA и VORBIS (методические рекомендации для экспертов) // Теория и практика судебной экспертизы. 2016. № 1 (41). С. 78–86.Boyarov A.G. Detection and Analysis of MP3, WMA, OGG AND VORBIS Codecs Traces in Audio Signal. Theory and Practice of Forensic Science. 2016. No. 1 (41). P. 78–86. (In Russ.)Korycki R. Detection of Montage in Lossy Compressed Digital Audio Recordings // Archives of Acoustics. 2015. Vol. 39. No. 1. P. 65–72. https://doi.org/10.2478/aoa-2014-0007Boyarov A.G. Detection and Analysis of MP3, WMA, OGG AND VORBIS Codecs Traces in Audio Signal. Theory and Practice of Forensic Science. 2016. No. 1 (41). P. 78–86. (In Russ.)Korycki R. Detection of Montage in Lossy Compressed Digital Audio Recordings. Archives of Acoustics. 2015. Vol. 39. No. 1. P. 65–72. https://doi.org/10.2478/aoa-2014-0007Korycki R. Detection of Montage in Lossy Compressed Digital Audio Recordings. Archives of Acoustics. 2015. Vol. 39. No. 1. P. 65–72. https://doi.org/10.2478/aoa-2014-0007Korycki R. Detection of Montage in Lossy Compressed Digital Audio Recordings. Archives of Acoustics. 2015. Vol. 39. No. 1. P. 65–72. https://doi.org/10.2478/aoa-2014-0007Korycki R. Detection of Montage in Lossy Compressed Digital Audio Recordings. Archives of Acoustics. 2015. Vol. 39. No. 1. P. 65–72. https://doi.org/10.2478/aoa-2014-0007

The authors declare that there are no conflicts of interest present.