Latent Class Model with Application to Speaker Diarization

In this paper, we apply a latent class model (LCM) to the task of speaker diarization. LCM is similar to Patrick Kenny's variational Bayes (VB) method in that it uses soft information and avoids premature hard decisions in its iterations. In contrast to the VB method, which is based on a generative model, LCM provides a framework allowing both generative and discriminative models. The discriminative property is realized through the use of i-vector (Ivec), probabilistic linear discriminative analysis (PLDA), and a support vector machine (SVM) in this work. Systems denoted as LCM-Ivec-PLDA, LCM-Ivec-SVM, and LCM-Ivec-Hybrid are introduced. In addition, three further improvements are applied to enhance its performance. 1) Adding neighbor windows to extract more speaker information for each short segment. 2) Using a hidden Markov model to avoid frequent speaker change points. 3) Using an agglomerative hierarchical cluster to do initialization and present hard and soft priors, in order to overcome the problem of initial sensitivity. Experiments on the National Institute of Standards and Technology Rich Transcription 2009 speaker diarization database, under the condition of a single distant microphone, show that the diarization error rate (DER) of the proposed methods has substantial relative improvements compared with mainstream systems. Compared to the VB method, the relative improvements of LCM-Ivec-PLDA, LCM-Ivec-SVM, and LCM-Ivec-Hybrid systems are 23.5%, 27.1%, and 43.0%, respectively. Experiments on our collected database, CALLHOME97, CALLHOME00 and SRE08 short2-summed trial conditions also show that the proposed LCM-Ivec-Hybrid system has the best overall performance

Latent Class Model with Application to Speaker Diarization

In this paper, we apply a latent class model (LCM) to the task of speaker diarization. LCM is similar to Patrick Kenny’s variational Bayes (VB) method in that it uses soft information and avoids premature hard decisions in its iterations. In contrast to the VB method, which is based on a generative model, LCM provides a framework allowing both generative and discriminative models. The discriminative property is realized through the use of i-vector (Ivec), probabilistic linear discriminative analysis (PLDA), and a support vector machine (SVM) in this work. Systems denoted as LCM-Ivec-PLDA, LCM-Ivec-SVM, and LCM-Ivec-Hybrid are introduced. In addition, three further improvements are applied to enhance its performance. (1) Adding neighbor windows to extract more speaker information for each short segment. (2) Using a hidden Markov model to avoid frequent speaker change points. (3) Using an agglomerative hierarchical cluster to do initialization and present hard and soft priors, in order to overcome the problem of initial sensitivity. Experiments on the National Institute of Standards and Technology Rich Transcription 2009 speaker diarization database, under the condition of a single distant microphone, show that the diarization error rate (DER) of the proposed methods has substantial relative improvements compared with mainstream systems. Compared to the VB method, the relative improvements of LCM-Ivec-PLDA, LCM-Ivec-SVM, and LCM-Ivec-Hybrid systems are 23.5%, 27.1%, and 43.0%, respectively. Experiments on our collected database, CALLHOME97, CALLHOME00, and SRE08 short2-summed trial conditions also show that the proposed LCM-Ivec-Hybrid system has the best overall performance

Speaker segmentation and clustering

This survey focuses on two challenging speech processing topics, namely: speaker segmentation and speaker clustering. Speaker segmentation aims at finding speaker change points in an audio stream, whereas speaker clustering aims at grouping speech segments based on speaker characteristics. Model-based, metric-based, and hybrid speaker segmentation algorithms are reviewed. Concerning speaker clustering, deterministic and probabilistic algorithms are examined. A comparative assessment of the reviewed algorithms is undertaken, the algorithm advantages and disadvantages are indicated, insight to the algorithms is offered, and deductions as well as recommendations are given. Rich transcription and movie analysis are candidate applications that benefit from combined speaker segmentation and clustering. © 2007 Elsevier B.V. All rights reserved

New insights into hierarchical clustering and linguistic normalization for speaker diarization

Face au volume croissant de données audio et multimédia, les technologies liées à l'indexation de données et à l'analyse de contenu ont suscité beaucoup d'intérêt dans la communauté scientifique. Parmi celles-ci, la segmentation et le regroupement en locuteurs, répondant ainsi à la question 'Qui parle quand ?' a émergé comme une technique de pointe dans la communauté de traitement de la parole. D'importants progrès ont été réalisés dans le domaine ces dernières années principalement menés par les évaluations internationales du NIST. Tout au long de ces évaluations, deux approches se sont démarquées : l'une est bottom-up et l'autre top-down. L'ensemble des systèmes les plus performants ces dernières années furent essentiellement des systèmes types bottom-up, cependant nous expliquons dans cette thèse que l'approche top-down comporte elle aussi certains avantages. En effet, dans un premier temps, nous montrons qu'après avoir introduit une nouvelle composante de purification des clusters dans l'approche top-down, nous obtenons des performances comparables à celles de l'approche bottom-up. De plus, en étudiant en détails les deux types d'approches nous montrons que celles-ci se comportent différemment face à la discrimination des locuteurs et la robustesse face à la composante lexicale. Ces différences sont alors exploitées au travers d'un nouveau système combinant les deux approches. Enfin, nous présentons une nouvelle technologie capable de limiter l'influence de la composante lexicale, source potentielle d'artefacts dans le regroupement et la segmentation en locuteurs. Notre nouvelle approche se nomme Phone Adaptive Training par analogie au Speaker Adaptive TrainingThe ever-expanding volume of available audio and multimedia data has elevated technologies related to content indexing and structuring to the forefront of research. Speaker diarization, commonly referred to as the who spoke when?' task, is one such example and has emerged as a prominent, core enabling technology in the wider speech processing research community. Speaker diarization involves the detection of speaker turns within an audio document (segmentation) and the grouping together of all same-speaker segments (clustering). Much progress has been made in the field over recent years partly spearheaded by the NIST Rich Transcription evaluations focus on meeting domain, in the proceedings of which are found two general approaches: top-down and bottom-up. Even though the best performing systems over recent years have all been bottom-up approaches we show in this thesis that the top-down approach is not without significant merit. Indeed we first introduce a new purification component leading to competitive performance to the bottom-up approach. Moreover, while investigating the two diarization approaches more thoroughly we show that they behave differently in discriminating between individual speakers and in normalizing unwanted acoustic variation, i.e.\ that which does not pertain to different speakers. This difference of behaviours leads to a new top-down/bottom-up system combination outperforming the respective baseline system. Finally, we introduce a new technology able to limit the influence of linguistic effects, responsible for biasing the convergence of the diarization system. Our novel approach is referred to as Phone Adaptive Training (PAT).PARIS-Télécom ParisTech (751132302) / SudocSudocFranceF

Advances in Subspace-based Solutions for Diarization in the Broadcast Domain

La motivación de esta tesis es la necesidad de soluciones robustas al problema de diarización. Estas técnicas de diarización deben proporcionar valor añadido a la creciente cantidad disponible de datos multimedia mediante la precisa discriminación de los locutores presentes en la señal de audio. Desafortunadamente, hasta tiempos recientes este tipo de tecnologías solamente era viable en condiciones restringidas, quedando por tanto lejos de una solución general. Las razones detrás de las limitadas prestaciones de los sistemas de diarización son múltiples. La primera causa a tener en cuenta es la alta complejidad de la producción de la voz humana, en particular acerca de los procesos fisiológicos necesarios para incluir las características discriminativas de locutor en la señal de voz. Esta complejidad hace del proceso inverso, la estimación de dichas características a partir del audio, una tarea ineficiente por medio de las técnicas actuales del estado del arte. Consecuentemente, en su lugar deberán tenerse en cuenta aproximaciones. Los esfuerzos en la tarea de modelado han proporcionado modelos cada vez más elaborados, aunque no buscando la explicación última de naturaleza fisiológica de la señal de voz. En su lugar estos modelos aprenden relaciones entre la señales acústicas a partir de un gran conjunto de datos de entrenamiento. El desarrollo de modelos aproximados genera a su vez una segunda razón, la variabilidad de dominio. Debido al uso de relaciones aprendidas a partir de un conjunto de entrenamiento concreto, cualquier cambio de dominio que modifique las condiciones acústicas con respecto a los datos de entrenamiento condiciona las relaciones asumidas, pudiendo causar fallos consistentes en los sistemas.Nuestra contribución a las tecnologías de diarización se ha centrado en el entorno de radiodifusión. Este dominio es actualmente un entorno todavía complejo para los sistemas de diarización donde ninguna simplificación de la tarea puede ser tenida en cuenta. Por tanto, se deberá desarrollar un modelado eficiente del audio para extraer la información de locutor y como inferir el etiquetado correspondiente. Además, la presencia de múltiples condiciones acústicas debido a la existencia de diferentes programas y/o géneros en el domino requiere el desarrollo de técnicas capaces de adaptar el conocimiento adquirido en un determinado escenario donde la información está disponible a aquellos entornos donde dicha información es limitada o sencillamente no disponible.Para este propósito el trabajo desarrollado a lo largo de la tesis se ha centrado en tres subtareas: caracterización de locutor, agrupamiento y adaptación de modelos. La primera subtarea busca el modelado de un fragmento de audio para obtener representaciones precisas de los locutores involucrados, poniendo de manifiesto sus propiedades discriminativas. En este área se ha llevado a cabo un estudio acerca de las actuales estrategias de modelado, especialmente atendiendo a las limitaciones de las representaciones extraídas y poniendo de manifiesto el tipo de errores que pueden generar. Además, se han propuesto alternativas basadas en redes neuronales haciendo uso del conocimiento adquirido. La segunda tarea es el agrupamiento, encargado de desarrollar estrategias que busquen el etiquetado óptimo de los locutores. La investigación desarrollada durante esta tesis ha propuesto nuevas estrategias para estimar el mejor reparto de locutores basadas en técnicas de subespacios, especialmente PLDA. Finalmente, la tarea de adaptación de modelos busca transferir el conocimiento obtenido de un conjunto de entrenamiento a dominios alternativos donde no hay datos para extraerlo. Para este propósito los esfuerzos se han centrado en la extracción no supervisada de información de locutor del propio audio a diarizar, sinedo posteriormente usada en la adaptación de los modelos involucrados.<br /

Robust speaker diarization for meetings

Aquesta tesi doctoral mostra la recerca feta en l'àrea de la diarització de locutor per a sales de reunions. En la present s'estudien els algorismes i la implementació d'un sistema en diferit de segmentació i aglomerat de locutor per a grabacions de reunions a on normalment es té accés a més d'un micròfon per al processat. El bloc més important de recerca s'ha fet durant una estada al International Computer Science Institute (ICSI, Berkeley, Caligornia) per un període de dos anys.La diarització de locutor s'ha estudiat força per al domini de grabacions de ràdio i televisió. La majoria dels sistemes proposats utilitzen algun tipus d'aglomerat jeràrquic de les dades en grups acústics a on de bon principi no se sap el número de locutors òptim ni tampoc la seva identitat. Un mètode molt comunment utilitzat s'anomena "bottom-up clustering" (aglomerat de baix-a-dalt), amb el qual inicialment es defineixen molts grups acústics de dades que es van ajuntant de manera iterativa fins a obtenir el nombre òptim de grups tot i acomplint un criteri de parada. Tots aquests sistemes es basen en l'anàlisi d'un canal d'entrada individual, el qual no permet la seva aplicació directa per a reunions. A més a més, molts d'aquests algorisms necessiten entrenar models o afinar els parameters del sistema usant dades externes, el qual dificulta l'aplicabilitat d'aquests sistemes per a dades diferents de les usades per a l'adaptació.La implementació proposada en aquesta tesi es dirigeix a solventar els problemes mencionats anteriorment. Aquesta pren com a punt de partida el sistema existent al ICSI de diarització de locutor basat en l'aglomerat de "baix-a-dalt". Primer es processen els canals de grabació disponibles per a obtindre un sol canal d'audio de qualitat major, a més dínformació sobre la posició dels locutors existents. Aleshores s'implementa un sistema de detecció de veu/silenci que no requereix de cap entrenament previ, i processa els segments de veu resultant amb una versió millorada del sistema mono-canal de diarització de locutor. Aquest sistema ha estat modificat per a l'ús de l'informació de posició dels locutors (quan es tingui) i s'han adaptat i creat nous algorismes per a que el sistema obtingui tanta informació com sigui possible directament del senyal acustic, fent-lo menys depenent de les dades de desenvolupament. El sistema resultant és flexible i es pot usar en qualsevol tipus de sala de reunions pel que fa al nombre de micròfons o la seva posició. El sistema, a més, no requereix en absolute dades d´entrenament, sent més senzill adaptar-lo a diferents tipus de dades o dominis d'aplicació. Finalment, fa un pas endavant en l'ús de parametres que siguin mes robusts als canvis en les dades acústiques. Dos versions del sistema es van presentar amb resultats excel.lents a les evaluacions de RT05s i RT06s del NIST en transcripció rica per a reunions, a on aquests es van avaluar amb dades de dos subdominis diferents (conferencies i reunions). A més a més, es fan experiments utilitzant totes les dades disponibles de les evaluacions RT per a demostrar la viabilitat dels algorisms proposats en aquesta tasca.This thesis shows research performed into the topic of speaker diarization for meeting rooms. It looks into the algorithms and the implementation of an offline speaker segmentation and clustering system for a meeting recording where usually more than one microphone is available. The main research and system implementation has been done while visiting the International Computes Science Institute (ICSI, Berkeley, California) for a period of two years. Speaker diarization is a well studied topic on the domain of broadcast news recordings. Most of the proposed systems involve some sort of hierarchical clustering of the data into clusters, where the optimum number of speakers of their identities are unknown a priory. A very commonly used method is called bottom-up clustering, where multiple initial clusters are iteratively merged until the optimum number of clusters is reached, according to some stopping criterion. Such systems are based on a single channel input, not allowing a direct application for the meetings domain. Although some efforts have been done to adapt such systems to multichannel data, at the start of this thesis no effective implementation had been proposed. Furthermore, many of these speaker diarization algorithms involve some sort of models training or parameter tuning using external data, which impedes its usability with data different from what they have been adapted to.The implementation proposed in this thesis works towards solving the aforementioned problems. Taking the existing hierarchical bottom-up mono-channel speaker diarization system from ICSI, it first uses a flexible acoustic beamforming to extract speaker location information and obtain a single enhanced signal from all available microphones. It then implements a train-free speech/non-speech detection on such signal and processes the resulting speech segments with an improved version of the mono-channel speaker diarization system. Such system has been modified to use speaker location information (then available) and several algorithms have been adapted or created new to adapt the system behavior to each particular recording by obtaining information directly from the acoustics, making it less dependent on the development data.The resulting system is flexible to any meetings room layout regarding the number of microphones and their placement. It is train-free making it easy to adapt to different sorts of data and domains of application. Finally, it takes a step forward into the use of parameters that are more robust to changes in the acoustic data. Two versions of the system were submitted with excellent results in RT05s and RT06s NIST Rich Transcription evaluations for meetings, where data from two different subdomains (lectures and conferences) was evaluated. Also, experiments using the RT datasets from all meetings evaluations were used to test the different proposed algorithms proving their suitability to the task.Postprint (published version