Phone-aware Neural Language Identification

Pure acoustic neural models, particularly the LSTM-RNN model, have shown great potential in language identification (LID). However, the phonetic information has been largely overlooked by most of existing neural LID models, although this information has been used in the conventional phonetic LID systems with a great success. We present a phone-aware neural LID architecture, which is a deep LSTM-RNN LID system but accepts output from an RNN-based ASR system. By utilizing the phonetic knowledge, the LID performance can be significantly improved. Interestingly, even if the test language is not involved in the ASR training, the phonetic knowledge still presents a large contribution. Our experiments conducted on four languages within the Babel corpus demonstrated that the phone-aware approach is highly effective.Comment: arXiv admin note: text overlap with arXiv:1705.0315

Phonetic Temporal Neural Model for Language Identification

Deep neural models, particularly the LSTM-RNN model, have shown great potential for language identification (LID). However, the use of phonetic information has been largely overlooked by most existing neural LID methods, although this information has been used very successfully in conventional phonetic LID systems. We present a phonetic temporal neural model for LID, which is an LSTM-RNN LID system that accepts phonetic features produced by a phone-discriminative DNN as the input, rather than raw acoustic features. This new model is similar to traditional phonetic LID methods, but the phonetic knowledge here is much richer: it is at the frame level and involves compacted information of all phones. Our experiments conducted on the Babel database and the AP16-OLR database demonstrate that the temporal phonetic neural approach is very effective, and significantly outperforms existing acoustic neural models. It also outperforms the conventional i-vector approach on short utterances and in noisy conditions.Comment: Submitted to TASL

Reconocimiento automático de idioma mediante redes neuronales

En este Trabajo Fin de Grado se presenta una comparación entre el rendimiento de cinco sistemas diferentes basados en redes neuronales compuestas principalmente por capas Long Short Term Memory (LSTM), para la tarea de la clasificación automática de idioma a través de secuencias de voz de 3 segundos. Para ello se ha utilizado la base de datos proporcionada por el National Institute of Standards and Technology (NIST) Language Recognition Evaluation (LRE) en 2009, de la cual se ha extraído información correspondiente a 8 idiomas objetivos que cuentan con una cantidad de datos igual o superior a 200 horas. Las características de entrada empleadas en los sistemas han sido MFCC, MFCC junto con sus derivadas tanto de primer como de segundo orden y bottlenecks extraídos de una red entrenada para clasificación de unidades fonéticas. La metodología seguida en el proceso del diseño de los diferentes experimentos ha sido empezar con un modelo simple y posteriormente ir aumentando la complejidad según los resultados obtenidos. Para la implementación de cada una de las redes se ha hecho uso principalmente de las librerías Keras y TensorFlow, las cuales son ampliamente utilizadas actualmente en el desarrollo de sistemas de machine learning. Keras actúa por encima de TensorFlow y permite una rápida experimentación a alto nivel y la posibilidad de ejecutar programas sobre GPUs. La evaluación del rendimiento se ha realizado a través de las medidas de accuracy y Cavg, las cuales permiten obtener una medida de referencia adecuada en problemas de clasificación de clases balanceadas como es el caso presente en este trabajo. El punto más relevante que se ha podido extraer a través de la realización de los diferentes experimentos ha sido que al utilizar los bottlenecks mencionados anteriormente como características de entrada, se ha conseguido una mejora relativa muy considerable (~36%) en comparación con los MFCC para la tarea de la identificación de idioma. La arquitectura que ha alcanzado un mejor rendimiento ha sido la compuesta por dos capas ocultas LSTM y una capa feed-forward a continuación, cada una de ellas compuesta por 512 unidades

Adaptation of speech recognition systems to selected real-world deployment conditions

Tato habilitační práce se zabývá problematikou adaptace systémů rozpoznávání řeči na vybrané reálné podmínky nasazení. Je koncipována jako sborník celkem dvanácti článků, které se touto problematikou zabývají. Jde o publikace, jejichž jsem hlavním autorem nebo spoluatorem, a které vznikly v rámci několika navazujících výzkumných projektů. Na řešení těchto projektů jsem se podílel jak v roli člena výzkumného týmu, tak i v roli řešitele nebo spoluřešitele. Publikace zařazené do tohoto sborníku lze rozdělit podle tématu do tří hlavních skupin. Jejich společným jmenovatelem je snaha přizpůsobit daný rozpoznávací systém novým podmínkám či konkrétnímu faktoru, který významným způsobem ovlivňuje jeho funkci či přesnost. První skupina článků se zabývá úlohou neřízené adaptace na mluvčího, kdy systém přizpůsobuje svoje parametry specifickým hlasovým charakteristikám dané mluvící osoby. Druhá část práce se pak věnuje problematice identifikace neřečových událostí na vstupu do systému a související úloze rozpoznávání řeči s hlukem (a zejména hudbou) na pozadí. Konečně třetí část práce se zabývá přístupy, které umožňují přepis audio signálu obsahujícího promluvy ve více než v jednom jazyce. Jde o metody adaptace existujícího rozpoznávacího systému na nový jazyk a metody identifikace jazyka z audio signálu. Obě zmíněné identifikační úlohy jsou přitom vyšetřovány zejména v náročném a méně probádaném režimu zpracování po jednotlivých rámcích vstupního signálu, který je jako jediný vhodný pro on-line nasazení, např. pro streamovaná data.This habilitation thesis deals with adaptation of automatic speech recognition (ASR) systems to selected real-world deployment conditions. It is presented in the form of a collection of twelve articles dealing with this task; I am the main author or a co-author of these articles. They were published during my work on several consecutive research projects. I have participated in the solution of them as a member of the research team as well as the investigator or a co-investigator. These articles can be divided into three main groups according to their topics. They have in common the effort to adapt a particular ASR system to a specific factor or deployment condition that affects its function or accuracy. The first group of articles is focused on an unsupervised speaker adaptation task, where the ASR system adapts its parameters to the specific voice characteristics of one particular speaker. The second part deals with a) methods allowing the system to identify non-speech events on the input, and b) the related task of recognition of speech with non-speech events, particularly music, in the background. Finally, the third part is devoted to the methods that allow the transcription of an audio signal containing multilingual utterances. It includes a) approaches for adapting the existing recognition system to a new language and b) methods for identification of the language from the audio signal. The two mentioned identification tasks are in particular investigated under the demanding and less explored frame-wise scenario, which is the only one suitable for processing of on-line data streams