W si esta batanet dificil, hasta donde se necesitas un DSP (Digital Signal Processor) para analizar la señal, para digitalizarla no hay mucho problema cualquier grabadora digital lo hace, creo que seria mas facil usar las armonicas de la voz que la amplitud y la frecuencia porque son variables que diferentes personas pueden igualar, para hacer el analisis de armonicas puedes utilizar matlab.
No es mucho pero espero que te sitrva