无需清洁参考,非侵入式语音评估方法对客观评估引起了很大的关注。最近,已经应用了深度神经网络(DNN)模型来构建非侵入式语音评估方法并确认提供了有希望的性能。但是,基于DNN的大多数方法都是针对正常听力侦听者设计的,而不考虑听力损失因素。在本研究中,我们提出了一种由双向长期内存(BLSTM)模型形成的DNN的助听器语音评估网络(HASA-Net),以根据输入语音信号和指定的同时预测语音质量和可懂度分数听力损失模式。据我们所知,Hasa-net是利用统一的DNN的非侵入性模型来融入质量和可智能性评估的第一项工作。实验结果表明,HASA-NET的预测语音质量和可智能性评分与两个公知的侵入性助听剂评估指标高度相关,助听器语音质量指数(HASQI)和助听器语音感知指数(HASPI)。
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在这项研究中,我们提出了一种跨域多目标语音评估模型,即MOSA-net,可以同时估算多个语音评估度量。更具体地,MOSA-Net旨在基于作为输入的测试语音信号来估计语音质量,可懂度和失真评估分数。它包括用于表示提取的卷积神经网络和双向长短期存储器(CNN-BLSTM)架构,以及每个评估度量的乘法注意层和完全连接的层。此外,来自自我监督学习模型的跨域特征(光谱和时域特征)和潜在的表示用作将丰富的声学信息与不同语音表示相结合的输入,以获得更准确的评估。实验结果表明,MOSA-Net可以精确地预测语音质量(PESQ),短时间客观可懂度(STOI)和语音失真指数(SDI)分数的感知评估,并且在噪声下进行了测试,并且在任何看法测试下都有增强的语音话语条件(测试扬声器和训练集中涉及的噪音类型)或看不见的测试条件(其中测试扬声器和噪声类型不参与训练集)。鉴于确认的预测能力,我们进一步采用了MOSA网的潜在表示来引导语音增强(SE)过程,并导出了质量清晰度(QI)-AWARE SE(QIA-SE)方法。实验结果表明,与客观评估指标和定性评估测试相比,QIA-SE与基线SE系统相比提供了卓越的增强性能。
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提高用户在嘈杂环境中理解语音的听力能力对于助听器设备的开发至关重要。为此,得出一个可以公平地预测HA用户语音清晰度的度量标准很重要。一种直接的方法是进行主观听力测试,并将测试结果用作评估度量。但是,进行大规模的听力测试是耗时且昂贵的。因此,将几个评估指标得出作为主观听力测试结果的替代物。在这项研究中,我们提出了一个多支链的语音可理解性预测模型(MBI-NET),以预测HA用户的主观可理解性评分。 MBI-NET由两个模型分支组成,每个分支由听力损失模型,跨域特征提取模块和语音可理解性预测模型组成,以从一个通道处理语音信号。两个分支的输出通过线性层融合,以获得预测的语音清晰度得分。实验结果证实了MBI-NET的有效性,MBI-NET的有效性比轨道1中的基线系统和轨道2在Clarity Preditation Challenge挑战2022数据集中产生的预测分数更高。
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最近,基于深度学习(DL)的非侵入性语音评估模型引起了极大的关注。许多研究报告说,这些基于DL的模型产生令人满意的评估性能和良好的灵活性,但是它们在看不见的环境中的性能仍然是一个挑战。此外,与质量分数相比,更少的研究详细阐述了深度学习模型以估计可理解性得分。这项研究提出了一个多任务语音可理解性预测模型,称为MTI-NET,用于同时预测人类和机器的可理解性度量。具体而言,鉴于语音话语,MTI-NET旨在预测人类的主观听力测试结果和单词错误率(WER)分数。我们还研究了几种可以改善MTI-NET预测性能的方法。首先,我们比较不同功能(包括自我监督学习(SSL)模型的低级功能和嵌入)和MTI-NET的预测目标。其次,我们探讨了转移学习和多任务学习对培训MTI-NET的影响。最后,我们研究了微调SSL嵌入的潜在优势。实验结果证明了使用跨域特征,多任务学习和微调SSL嵌入的有效性。此外,已经证实,MTI-NET预测的可理解性和WER得分与地面真实分数高度相关。
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以前的研究已经证实了利用明晰度信息达到改善的语音增强(SE)性能的有效性。通过使用铰接特征的地点/方式增强原始声学特征,可以引导SE过程考虑执行增强时输入语音的剖视特性。因此,我们认为关节属性的上下文信息应包括有用的信息,并可以进一步利用不同的语言。在这项研究中,我们提出了一个SE系统,通过优化英语和普通话的增强演讲中的上下文清晰度信息来提高其性能。我们通过联合列车与端到端的自动语音识别(E2E ASR)模型进行联合列车,预测广播序列(BPC)而不是单词序列的序列。同时,开发了两种培训策略,以基于基于BPC的ASR:多任务学习和深度特征培训策略来培训SE系统。 Timit和TMhint DataSet上的实验结果证实了上下文化学信息促进了SE系统,以实现比传统声学模型(AM)更好的结果。此外,与用单声道ASR培训的另一SE系统相比,基于BPC的ASR(提供上下文化学信息)可以在不同的信噪比(SNR)下更有效地改善SE性能。
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Speech quality assessment has been a critical component in many voice communication related applications such as telephony and online conferencing. Traditional intrusive speech quality assessment requires the clean reference of the degraded utterance to provide an accurate quality measurement. This requirement limits the usability of these methods in real-world scenarios. On the other hand, non-intrusive subjective measurement is the ``golden standard" in evaluating speech quality as human listeners can intrinsically evaluate the quality of any degraded speech with ease. In this paper, we propose a novel end-to-end model structure called Convolutional Context-Aware Transformer (CCAT) network to predict the mean opinion score (MOS) of human raters. We evaluate our model on three MOS-annotated datasets spanning multiple languages and distortion types and submit our results to the ConferencingSpeech 2022 Challenge. Our experiments show that CCAT provides promising MOS predictions compared to current state-of-art non-intrusive speech assessment models with average Pearson correlation coefficient (PCC) increasing from 0.530 to 0.697 and average RMSE decreasing from 0.768 to 0.570 compared to the baseline model on the challenge evaluation test set.
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语音智能评估模型是研究人员的重要工具,用于评估和改进语音处理模型。在本研究中,我们提出了INQSS,一种语音智能性评估模型,它使用频谱图和散射系数作为输入特征。此外,INQSS使用了一个多任务学习网络,其中质量分数可以指导语音可智能性评估的培训。由此产生的模型可以预测智能性分数,而且可以预测演讲的质量评分。实验结果证实,散射系数和质量分数是信息性的。此外,我们释放了TMHINT-QI,这是一个中国语音数据集,记录了清洁,嘈杂和增强的演讲的质量和可懂度分数。
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基于深度学习(DL)的语音增强方法通常优化,以最小化干净和增强语音功能之间的距离。这些经常导致语音质量改善,但它们缺乏普遍化,并且可能无法在实际嘈杂情况下提供所需的语音可懂度。为了解决这些挑战,研究人员已经探索了智能性(I-O)丢失函数和用于更强大的语音增强(SE)的视听(AV)信息的集成。在本文中,我们介绍了基于DL的I-O SE算法利用AV信息,这是一种新颖且以前未开发的研究方向。具体而言,我们介绍了一个完全卷积的AV SE模型,它使用改进的短时客观可懂度(STOI)度量作为培训成本函数。据我们所知,这是第一个利用基于I-O的I-O的损耗函数的AV模式集成的第一项工作。比较实验结果表明,我们提出的I-O AV SE框架优于与传统距离的损耗功能训练的仅音频(AO)和AV模型,就标准客观的扬声器和噪声处理。
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最近在各种语音域应用中提出了卷积增强的变压器(构象异构体),例如自动语音识别(ASR)和语音分离,因为它们可以捕获本地和全球依赖性。在本文中,我们提出了一个基于构型的度量生成对抗网络(CMGAN),以在时间频率(TF)域中进行语音增强(SE)。发电机使用两阶段构象体块编码大小和复杂的频谱图信息,以模拟时间和频率依赖性。然后,解码器将估计分解为尺寸掩模的解码器分支,以滤除不需要的扭曲和复杂的细化分支,以进一步改善幅度估计并隐式增强相信息。此外,我们还包括一个度量歧视器来通过优化相应的评估评分来减轻度量不匹配。客观和主观评估表明,与三个语音增强任务(DeNoising,dereverberation和Super-Losity)中的最新方法相比,CMGAN能够表现出卓越的性能。例如,对语音库+需求数据集的定量降解分析表明,CMGAN的表现优于以前的差距,即PESQ为3.41,SSNR为11.10 dB。
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本文介绍了一种无监督的基于分段的稳健语音活动检测方法(RVAD)。该方法包括两个去噪之后的传递,然后是语音活动检测(VAD)阶段。在第一通道中,通过使用后验信噪比(SNR)加权能量差来检测语音信号中的高能段,并且如果在段内没有检测到间距,则该段被认为是高能量噪声段并设置为零。在第二种通过中,语音信号由语音增强方法进行去噪,探索了几种方法。接下来,具有间距的相邻帧被分组在一起以形成音调段,并且基于语音统计,俯仰段进一步从两端延伸,以便包括浊音和发声声音和可能的非语音部分。最后,将后验SNR加权能量差应用于用于检测语音活动的去噪语音信号的扩展桨距片段。我们使用两个数据库,大鼠和极光-2评估所提出的方法的VAD性能,该方法包含大量噪声条件。在扬声器验证性能方面进一步评估RVAD方法,在Reddots 2016挑战数据库及其噪声损坏版本方面。实验结果表明,RVAD与许多现有方法有利地比较。此外,我们介绍了一种修改版的RVAD,其中通过计算有效的光谱平坦度计算替换计算密集的俯仰提取。修改的版本显着降低了适度较低的VAD性能成本的计算复杂性,这是在处理大量数据并在低资源设备上运行时的优势。 RVAD的源代码被公开可用。
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尽管最近的神经文本到语音(TTS)系统已经实现了高质量的语音合成,但存在TTS系统产生低质量语音的情况,主要是由知识蒸馏期间有限的训练数据或信息丢失引起的。因此,我们提出了一种新的方法,通过在感知损失的监督下通过培训TTS模型来改善语音质量,这测量了最大可能的语音质量分数和预测的距离。我们首先预先训练平均意见评分(MOS)预测模型,然后使用预先训练的MOS预测模型训练TTS模型以最大化合成语音的MOS。所提出的方法可以普遍应用(即,无论TTS模型架构还是语音质量校准的原因)和有效地应用(即,不增加推理时间或模型复杂性)。 MOS和手机错误率的评估结果表明,我们的建议方法在自然和可懂度方面提高了以前的模型。
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Single-channel, speaker-independent speech separation methods have recently seen great progress. However, the accuracy, latency, and computational cost of such methods remain insufficient. The majority of the previous methods have formulated the separation problem through the time-frequency representation of the mixed signal, which has several drawbacks, including the decoupling of the phase and magnitude of the signal, the suboptimality of time-frequency representation for speech separation, and the long latency in calculating the spectrograms. To address these shortcomings, we propose a fully-convolutional time-domain audio separation network (Conv-TasNet), a deep learning framework for end-to-end time-domain speech separation. Conv-TasNet uses a linear encoder to generate a representation of the speech waveform optimized for separating individual speakers. Speaker separation is achieved by applying a set of weighting functions (masks) to the encoder output. The modified encoder representations are then inverted back to the waveforms using a linear decoder. The masks are found using a temporal convolutional network (TCN) consisting of stacked 1-D dilated convolutional blocks, which allows the network to model the long-term dependencies of the speech signal while maintaining a small model size. The proposed Conv-TasNet system significantly outperforms previous time-frequency masking methods in separating two-and three-speaker mixtures. Additionally, Conv-TasNet surpasses several ideal time-frequency magnitude masks in two-speaker speech separation as evaluated by both objective distortion measures and subjective quality assessment by human listeners. Finally, Conv-TasNet has a significantly smaller model size and a shorter minimum latency, making it a suitable solution for both offline and real-time speech separation applications. This study therefore represents a major step toward the realization of speech separation systems for real-world speech processing technologies.
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人类脑中脑中的背景利用异质感官信息,以有效地执行包括视觉和听力的认知任务。例如,在鸡尾酒会党的情况下,人类听觉Cortex上下文中的视听(AV)提示才能更好地感知言论。最近的研究表明,与音频SE模型相比,AV语音增强(SE)模型可以显着提高信噪比(SNR)环境的极低信号的语音质量和可懂度。然而,尽管在AV SE的领域进行了显着的研究,但具有低延迟的实时处理模型的开发仍然是一个强大的技术挑战。在本文中,我们为低延迟扬声器的独立AV SE提供了一种新颖的框架,可以概括一系列视觉和声学噪声。特别地,提出了一种生成的对抗性网络(GaN)来解决AV SE的视觉缺陷的实际问题。此外,我们提出了一种基于神经网络的深度神经网络的实时AV SE模型,考虑到从GaN的清洁的视觉语音输出来提供更强大的SE。拟议的框架使用客观语音质量和可懂度指标和主观上市测试对合成和真实嘈杂的AV语料库进行评估。比较仿真结果表明,我们的实时AV SE框架优于最先进的SE方法,包括最近的基于DNN的SE模型。
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来自双耳信号的非侵入式语音可懂度(SI)预测在许多应用中都很有用。然而,大多数现有的基于信号的措施被设计为应用于单通道信号。专门设计用于考虑信号的双耳属性的措施通常是侵扰的,其特征在于需要访问清洁语音信号 - 并且通常依赖于在进行预测之前将两个通道组合到单通道信号中。本文提出了一种非侵入式SI测量,其使用矢量量化(VQ)和对比预测编码(CPC)方法的组合计算来自双耳输入信号的特征。 VQ-CPC功能提取不依赖于听觉系统的任何模型,而是培训以最大化输入信号和输出功能之间的相互信息。计算的VQ-CPC特征被输入到由神经网络参数化的预测功能。本文考虑了两种预测功能。两个特征提取器和预测功能都接受了具有各向同性噪声的模拟双耳信号。它们在具有各向同性和真实噪声的模拟信号上进行测试。对于所有信号,地面真相分数是(侵入式)确定性化双耳stoi。结果以相关性和MSE提供给出,并证明VQ-CPC功能能够捕获与建模SI相关的信息,并且越优于所有被考虑的基准 - 即使在评估包括不同噪声场类型的数据时也是如此。
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在情感文本到语音和语音转换之类的应用中,需要对语音的情绪分类和情感强度评估。提出了基于支持向量机(SVM)的情绪属性排名函数,以预测情绪语音语料库的情绪强度。但是,训练有素的排名函数并未推广到新的域,这限制了应用程序范围,尤其是对于室外或看不见的语音。在本文中,我们提出了一个数据驱动的深度学习模型,即PRENTECHNET,以改善对可见和看不见的语音的情绪强度评估的概括。这是通过来自各个领域的情绪数据融合来实现的。我们遵循多任务学习网络体系结构,其中包括声学编码器,强度预测指标和辅助情感预测指标。实验表明,所提出的强度网的预测情绪强度与可见和看不见的言语的地面真实分数高度相关。我们在以下位置发布源代码:https://github.com/ttslr/strengthnet。
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最近,基于扩散的生成模型已引入语音增强的任务。干净的语音损坏被建模为固定的远期过程,其中逐渐添加了越来越多的噪声。通过学习以嘈杂的输入为条件的迭代方式扭转这一过程,可以产生干净的语音。我们以先前的工作为基础,并在随机微分方程的形式主义中得出训练任务。我们对基础分数匹配目标进行了详细的理论综述,并探索了不同的采样器配置,以解决测试时的反向过程。通过使用自然图像生成文献的复杂网络体系结构,与以前的出版物相比,我们可以显着提高性能。我们还表明,我们可以与最近的判别模型竞争,并在评估与培训不同的语料库时获得更好的概括。我们通过主观的听力测试对评估结果进行补充,其中我们提出的方法是最好的。此外,我们表明所提出的方法在单渠道语音覆盖中实现了出色的最新性能。我们的代码和音频示例可在线获得,请参见https://uhh.de/inf-sp-sgmse
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情绪转换(EVC)寻求转换话语的情绪状态,同时保留语言内容和扬声器身份。在EVC,情绪通常被视为离散类别,忽略了言论也传达了听众可以感知的各种强度水平的情绪。在本文中,我们的目标是明确地表征和控制情绪强度。我们建议解开语言内容的扬声器风格,并将扬声器风格编码成一个嵌入的嵌入空间,形成情绪嵌入的原型。我们进一步从情感标记的数据库中了解实际的情感编码器,并研究使用相对属性来表示细粒度的情绪强度。为确保情绪可理解性,我们将情感分类损失和情感嵌入了EVC网络培训中的相似性损失。根据需要,所提出的网络控制输出语音中的细粒度情绪强度。通过目标和主观评估,我们验证了建议网络的情感表达和情感强度控制的有效性。
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许多压缩和加速策略在各个领域的分类任务中取得了出色的结果,例如计算机视觉和语音信号处理。尽管如此,相同的策略在回归任务中产生了未展现的性能,因为这些和分类任务之间的性质不同。在本文中,提出了一种新的签名唯一浮点网络(SEOFP-Net)技术来压缩模型大小并加速语音增强的推理时间,是语音信号处理的回归任务。该方法通过在训练期间量化单精度浮点参数的分数比量来压缩深神经网络(DNN)的语音增强模型的大小。在推理实现之前,略微调整训练SEOFP-NET模型中的所有参数,以通过用整数加法器替换浮点乘法器来加速推理时间。为了概括,SEOFP-NET技术被引入到不同模特架构下的语音信号处理中的不同语音增强任务。实验结果表明,在没有明显降级其语音增强性能的情况下,SEOFP-Net模型的大小可以显着压缩,并且与基线模型相比,推理时间可以加速至1.212x。结果还验证建议的SEOFP-NET可以与其他效率策略合作,以实现模型压缩的协同效果。此外,仅适用于用户学习实验的刚刚明显的差异(JND),以统计分析语音增强对听力的影响。结果表明,听众不能轻松地区分基线模型处理的增强语音信号和所提出的SEOFP网之间。
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隔离架构在语音分离中显示出非常好的结果。像其他学习的编码器模型一样,它使用了短帧,因为它们已被证明在这些情况下可以获得更好的性能。这导致输入处有大量帧,这是有问题的。由于隔离器是基于变压器的,因此其计算复杂性随着较长的序列而大大增加。在本文中,我们在语音增强任务中采用了隔离器,并表明,通过以短期傅立叶变换(STFT)表示替换学习式编码器的功能,我们可以使用长帧而不会损害感知增强性能。我们获得了同等的质量和清晰度评估得分,同时将10秒的话语减少了大约8倍。
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对语音增强系统的培训通常不会纳入人类感知的知识,因此可能导致不自然的声音结果。通过预测网络将精神上动机的语音感知指标纳入模型培训的一部分,最近引起了人们的兴趣。但是,此类预测因子的性能受到培训数据中出现的度量分数的分布的限制。在这项工作中,我们提出了Metricgan +/-(Metricgan+的扩展,一个这样的度量动机系统),该系统引入了一个额外的网络 - 一个“脱发器”,该网络试图改善预测网络的稳健性(并通过扩展。发电机)通过确保观察训练中更广泛的度量得分。VoiceBank数据集的实验结果显示,PESQ得分的相对改善为3.8%(3.05 vs 3.22 PESQ得分),以及更好地概括对看不见的噪音和语音。
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