On the use of voice descriptors for glottal source shape parameter estimation

International audienceThis paper summarizes the results of our investigations into estimating the shape of the glottal excitation source from speech signals. We employ the Liljencrants-Fant (LF) model describing the glottal flow and its derivative. The one-dimensional glottal source shape parameter Rd describes the transition in voice quality from a tense to a breathy voice. The parameter Rd has been derived from a statistical regression of the R waveshape parameters which parameterize the LF model. First, we introduce a variant of our recently proposed adaptation and range extension of the Rd parameter regression. Secondly, we discuss in detail the aspects of estimating the glottal source shape parameter Rd using the phase minimization paradigm. Based on the analysis of a large number of speech signals we describe the major conditions that are likely to result in erroneous Rd estimates. Based on these findings we investigate into means to increase the robustness of the Rd parameter estimation. We use Viterbi smoothing to suppress unnatural jumps of the estimated Rd parameter contours within short time segments. Additionally, we propose to steer the Viterbi algorithm by exploiting the covariation of other voice descriptors to improve Viterbi smoothing. The novel Viterbi steering is based on a Gaussian Mixture Model (GMM) that represents the joint density of the voice descriptors and the Open Quotient (OQ) estimated from corresponding electroglottographic (EGG) signals. A conversion function derived from the mixture model predicts OQ from the voice descriptors. Converted to Rd it defines an additional prior probability to adapt the partial probabilities of the Viterbi algorithm accordingly. Finally, we evaluate the performances of the phase minimization based methods using both variants to adapt and extent the Rd regression on one synthetic test set as well as in combination with Viterbi smoothing and each variant of the novel Viterbi steering on one test set of natural speech. The experimental findings exhibit improvements for both Viterbi approaches

Designing a spoken language interface for a tutorial dialogue system

We describe our work in building a spoken language interface for a tutorial dialogue system. Our goal is to allow natural, unrestricted student interaction with the computer tutor, which has been shown to improve the student’s learning gain, but presents challenges for speech recognition and spoken language understanding. We discuss the choice of system components and present the results of development experiments in both acoustic and language modelling for speech recognition in this domain. Index Terms: spoken dialogue system, speech recognition, computer tutoring, adaptatio

Discovering Dialog Rules by means of an Evolutionary Approach

Designing the rules for the dialog management process is oneof the most resources-consuming tasks when developing a dialog system. Although statistical approaches to dialog management are becoming mainstream in research and industrial contexts, still many systems are being developed following the rule-based or hybrid paradigms. For example, when developers require deterministic system responses to keep total control on the decisions made by the system, or because the infrastructure employed is designed for rule-based systems using technologies currently used in commercial platforms. In this paper, we propose the use of evolutionary algorithms to automatically obtain the dialog rules that are implicit in a dialog corpus. Our proposal makes it possible to exploit the benefits of statistical approaches to build rule-based systems. Our proposal has been evaluated with a practical spoken dialog system, for which we have automatically obtained a set of fuzzy rules to successfully manage the dialog.The research leading to these results has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 823907 (MENHIR project:https://menhir-project.eu

Speech Activity and Speaker Change Point Detection for Online Streams

Disertační práce je věnována dvěma si blízkým řečovým úlohám a následně jejich použití v online prostředí. Konkrétně se jedná o úlohy detekce řeči a detekce změny mluvčího. Ty jsou často nedílnou součástí systémů pro zpracování řeči (např. pro diarizaci mluvčích nebo rozpoznávání řeči), kde slouží pro předzpracování akustického signálu. Obě úlohy jsou v literatuře velmi aktivním tématem, ale většina existujících prací je směřována primárně na offline využití. Nicméně právě online nasazení je nezbytné pro některé řečové aplikace, které musí fungovat v reálném čase (např. monitorovací systémy).Úvodní část disertační práce je tvořena třemi kapitolami. V té první jsou vysvětleny základní pojmy a následně je nastíněno využití obou úloh. Druhá kapitola je věnována současnému poznání a je doplněna o přehled existujících nástrojů. Poslední kapitola se skládá z motivace a z praktického použití zmíněných úloh v monitorovacích systémech. V závěru úvodní části jsou stanoveny cíle práce.Následující dvě kapitoly jsou věnovány teoretickým základům obou úloh. Představují vybrané přístupy, které jsou buď relevantní pro disertační práci (porovnání výsledků), nebo jsou zaměřené na použití v online prostředí.V další kapitole je předložen finální přístup pro detekci řeči. Postupný návrh tohoto přístupu, společně s experimentálním vyhodnocením, je zde detailně rozebrán. Přístup dosahuje nejlepších výsledků na korpusu QUT-NOISE-TIMIT v podmínkách s nízkým a středním zašuměním. Přístup je také začleněn do monitorovacího systému, kde doplňuje svojí funkcionalitou rozpoznávač řeči.Následující kapitola detailně představuje finální přístup pro detekci změny mluvčího. Ten byl navržen v rámci několika po sobě jdoucích experimentů, které tato kapitola také přibližuje. Výsledky získané na databázi COST278 se blíží výsledkům, kterých dosáhl referenční offline systém, ale předložený přístup jich docílil v online módu a to s nízkou latencí.Výstupy disertační práce jsou shrnuty v závěrečné kapitole.The main focus of this thesis lies on two closely interrelated tasks, speech activity detection and speaker change point detection, and their applications in online processing. These tasks commonly play a crucial role of speech preprocessors utilized in speech-processing applications, such as automatic speech recognition or speaker diarization. While their use in offline systems is extensively covered in literature, the number of published works focusing on online use is limited.This is unfortunate, as many speech-processing applications (e.g., monitoring systems) are required to be run in real time.The thesis begins with a three-chapter opening part, where the first introductory chapter explains the basic concepts and outlines the practical use of both tasks. It is followed by a chapter, which reviews the current state of the art and lists the existing toolkits. That part is concluded by a chapter explaining the motivation behind this work and the practical use in monitoring systems; ultimately, this chapter sets the main goals of this thesis.The next two chapters cover the theoretical background of both tasks. They present selected approaches relevant to this work (e.g., used for result comparisons) or focused on online processing.The following chapter proposes the final speech activity detection approach for online use. Within this chapter, a detailed description of the development of this approach is available as well as its thorough experimental evaluation. This approach yields state-of-the-art results under low- and medium-noise conditions on the standardized QUT-NOISE-TIMIT corpus. It is also integrated into a monitoring system, where it supplements a speech recognition system.The final speaker change point detection approach is proposed in the following chapter. It was designed in a series of consecutive experiments, which are extensively detailed in this chapter. An experimental evaluation of this approach on the COST278 database shows the performance of approaching the offline reference system while operating in online mode with low latency.Finally, the last chapter summarizes all the results of this thesis