Towards a vividness in synthesized speech for audiobooks

The goal of this study was to determine which acoustic parameters are significant in differentiating the speaking styles of a narrator and that of male and female characters as voiced by a reader of audiobooks. The study was initiated by a need to improve the expressivity and differentiation of speaking styles in fiction books read out by synthesized voices. The corpus used as research material was created from an audio novel, as read by a professional male voice artist. To determine whether it is possible to identify these speaking styles from the voice of the reader, a web-based perception test consisting of 48 sentences was conducted. The results showed that the listeners identified all three styles. For acoustic analysis, the openSMILE toolkit was used and 88 eGeMAPS-defined parameters were extracted for every sentence in the corpus. All styles were differentiated by 38 statistically significant parameters. To improve vividness, synthesizers aimed at reading fiction books could be trained to perform all three styles. Kokkuvõte. Hille Pajupuu, Rene Altrov ja Jaan Pajupuu: Teel audioraamatute sünteeskõne elavdamisele. Uurimuse eesmärk oli teada saada, milli sed olulisemad akustilised parameetrid eristavad audioraamatu lugeja hääles jutustaja kõnet ning mees- ja naistegelaste otsekõnet. Uurimuse tingis vajadus parandada sünteeshäälega loetavate juturaamatute väljendus rikkust ja kõnestiilide eristatavust. Uurimismaterjalina kasutati professionaalse meeshäälega loetud audioromaani „Tõde ja õigus I“ põhjal loodud korpust. Et teada saada, kas audioraamatu lugeja hääle põhjal on kuulaja võimeline eristama eri kõnestiile (jutustaja kõnet, mees- ja naistegelaste otsekõnet), koostati 48 lausest koosnev tajutest. Testi tulemused näitasid, et kuulajad tundsid ära kõik kolm kõnestiili. Akustiliseks analüüsiks kasutati kogu korpuse materjali. openSMILE’i tööriistaga ekstraheeriti kõnest iga lause jaoks 88 eGeMAPSis defineeritud parameetrit. Statistiliselt oluliselt eristasid kõnestiile 38 parameetrit, millest 18 oli seotud hääle kvaliteedi ja tämbriga, 11 hääle valjusega, 8 hääle kõrgusega ja 1 tempoga. Kuna tajutest ja akustiliste parameetrite analüüs näitasid, et audioraamatus eristusid nii jutustaja kõne, naistegelaste otsekõne kui ka meestegelaste otsekõne, võib pidada otstarbekaks õpetada juturaamatuid ettelugevaid süntesaatoreid esitama kõiki kolme kõnestiili. Märksõnad: audioraamatud, kõnestiil, otsekõne, karakteri kõne, GeMAPS, kõneanalüüs, ekspressiivne kõnesüntee

Measuring a decade of progress in Text-to-Speech

The Blizzard Challenge offers a unique insight into progress in text-to-speech synthesis over the last decade. By using a very large listening test to compare the performance of a wide range of systems that have been constructed using a common corpus of speech recordings, it is possible to make some direct comparisons between competing techniques. By reviewing over a hundred papers describing all entries to the Challenge since 2005, we can make a useful summary of the most successful techniques adopted by participating teams, as well as drawing some conclusions about where the Blizzard Challenge has succeeded, and where there are still open problems in cross-system comparisons of text-to-speech synthesisers.El Reto Blizzard (en inglés, Blizzard Challenge) ofrece una perspectiva única en cuanto al progreso realizado en la conversión texto-habla en la última década. Dicho Reto posibilita la comparación directa entre distintas técnicas que compiten, utilizando para ello un experimento auditivo a gran escala en el que se compara el rendimiento de un amplio abanico de sistemas construidos sobre un mismo corpus de grabaciones de habla. Este artículo presenta una revisión de más de cien artículos, representantes de todos los proyectos presentados al Reto desde 2005. Aquí se resumen las técnicas de mayor éxito adoptadas por los equipos participantes, y se extraen algunas conclusiones sobre los mayores logros del Reto Blizzard, así como de los problemas que aún quedan abiertos en la comparación cruzada de conversores texto-habla

A Situational Analysis of Current Speech-Synthesis Systems for Child Voices: A Scoping Review of Qualitative and Quantitative Evidence

Background: Speech synthesis has customarily focused on adult speech, but with the rapid development of speech-synthesis technology, it is now possible to create child voices with a limited amount of child-speech data. This scoping review summarises the evidence base related to developing synthesised speech for children. (2) Method: The included studies were those that were (1) published between 2006 and 2021 and (2) included child participants or voices of children aged between 2–16 years old. (3) Results: 58 studies were identified. They were discussed based on the languages used, the speech-synthesis systems and/or methods used, the speech data used, the intelligibility of the speech and the ages of the voices. Based on the reviewed studies, relative to adult-speech synthesis, developing child-speech synthesis is notably more challenging. Child speech often presents with acoustic variability and articulatory errors. To account for this, researchers have most often attempted to adapt adult-speech models, using a variety of different adaptation techniques. (4) Conclusions: Adapting adult speech has proven successful in child-speech synthesis. It appears that the resulting quality can be improved by training a large amount of pre-selected speech data, aided by a neural-network classifier, to better match the children’s speech. We encourage future research surrounding individualised synthetic speech for children with CCN, with special attention to children who make use of low-resource languages

Prosody generation for text-to-speech synthesis

The absence of convincing intonation makes current parametric speech synthesis systems sound dull and lifeless, even when trained on expressive speech data. Typically, these systems use regression techniques to predict the fundamental frequency (F0) frame-by-frame. This approach leads to overlysmooth pitch contours and fails to construct an appropriate prosodic structure across the full utterance. In order to capture and reproduce larger-scale pitch patterns, we propose a template-based approach for automatic F0 generation, where per-syllable pitch-contour templates (from a small, automatically learned set) are predicted by a recurrent neural network (RNN). The use of syllable templates mitigates the over-smoothing problem and is able to reproduce pitch patterns observed in the data. The use of an RNN, paired with connectionist temporal classification (CTC), enables the prediction of structure in the pitch contour spanning the entire utterance. This novel F0 prediction system is used alongside separate LSTMs for predicting phone durations and the other acoustic features, to construct a complete text-to-speech system. Later, we investigate the benefits of including long-range dependencies in duration prediction at frame-level using uni-directional recurrent neural networks. Since prosody is a supra-segmental property, we consider an alternate approach to intonation generation which exploits long-term dependencies of F0 by effective modelling of linguistic features using recurrent neural networks. For this purpose, we propose a hierarchical encoder-decoder and multi-resolution parallel encoder where the encoder takes word and higher level linguistic features at the input and upsamples them to phone-level through a series of hidden layers and is integrated into a Hybrid system which is then submitted to Blizzard challenge workshop. We then highlight some of the issues in current approaches and a plan for future directions of investigation is outlined along with on-going work

Robot reads ads: likability of calm and energetic audio advertising styles transferred to synthesized voices

The increasing prevalence of audio advertising has provided a challenge to find out more about voices and performance styles used in advertisements. In this study, we were interested in the listeners' preferences when a synthesizer performs the advertisements. As training an advertisement style synthesizer requires big corpora, the creation of which is time-consuming and expensive, we have chosen to use less resource-intensive style transfer on already extant synthesized voices trained on neutral speech. We used a corpus of advertisements created out of 120 male and 120 female voices reading one text in both an energetic and calm advertisement style, the styles most commonly provided by advertising agencies, to train four style transfer models: energetic and calm for both male and female voices. These were used to convert two synthesized female and two male voices that had been created using a Merlin-based speech synthesizer for Estonian. Each converted voice performed three short advertisements. Adult listeners rated the likability of the performances on a 7-point Likert scale. The results showed that the calm performance style was overwhelmingly preferred. We also ascertained the acoustic features of the calm and energetic performances using the open-source toolkit openSMILE to calculate the 88 parameters of the extended Geneva Minimalistic Acoustic Parameter Set. The calm style differed from the energetic in acoustic features that are related to a lower, quieter, and more sonorous voice and a more neutral speaking style. Considering the difference in style ratings, it is worth taking the target audiences' style preferences into account

Prosodic and Voice Quality Cross-Language Analysis of Storytelling Expressive Categories Oriented to Text-To-Speech Synthesis

Durant segles, la interpretació oral de contes i històries ha sigut una tradició mundial lligada a l’entreteniment, la educació, i la perpetuació de la cultura. En les últimes dècades, alguns treballs s’han centrat en analitzar aquest estil de parla ric en matisos expressius caracteritzats per determinats patrons acústics. En relació a això, també hi ha hagut un interès creixent en desenvolupar aplicacions de contar contes, com ara les de contacontes interactius. Aquesta tesi està orientada a millorar aspectes claus d’aquest tipus d’aplicacions: millorar la naturalitat de la parla sintètica expressiva a partir d’analitzar la parla de contacontes en detall, a més a més de proporcionar un millor llenguatge no verbal a un avatar parlant mitjançant la sincronització de la parla i els gestos. Per aconseguir aquests objectius és necessari comprendre les característiques acústiques d’aquest estil de parla i la interacció de la parla i els gestos. Pel que fa a característiques acústiques de la parla de contacontes, la literatura relacionada ha treballat en termes de prosòdia, mentre que només ha estat suggerit que la qualitat de la veu pot jugar un paper important per modelar les subtileses d’aquest estil. En aquesta tesi, el paper tant de la prosòdia com de la qualitat de la veu en l’estil indirecte de la parla de contacontes en diferents idiomes és analitzat per identificar les principal categories expressives que la composen i els paràmetres acústics que les caracteritzen. Per fer-ho, es proposa una metodologia d’anotació per aquest estil de parla a nivell de oració basada en modes de discurs dels contes (mode narratiu, descriptiu, i diàleg), introduint a més sub-modes narratius. Considerant aquesta metodologia d’anotació, l’estil indirecte d’una història orientada a una audiència jove (cobrint versions en castellà, anglès, francès, i alemany) és analitzat en termes de prosòdia i qualitat de la veu mitjançant anàlisis estadístics i discriminants, després de classificar els àudios de les oracions de la història en les seves categories expressives. Els resultats confirmen l’existència de les categories de contes amb diferències expressives subtils en tots els idiomes més enllà dels estils personals dels narradors. En aquest sentit, es presenten evidències que suggereixen que les categories expressives dels contes es transmeten amb matisos expressius més subtils que en les emocions bàsiques, després de comparar els resultats obtinguts amb aquells de parla emocional. Els anàlisis també mostren que la prosòdia i la qualitat de la veu contribueixen pràcticament de la mateixa manera a l’hora de discriminar entre les categories expressives dels contes, les quals son expressades amb patrons acústics similars en tots els idiomes analitzats. Cal destacar també la gran relació observada en la selecció de categoria per cada oració que han fet servir els diferents narradors encara quan, que sapiguem, no se’ls hi va donar cap indicació. Per poder traslladar totes aquestes categories a un sistema de text a parla basat en corpus, caldria enregistrar un corpus per cada categoria. No obstant, crear diferents corpus ad-hoc esdevé un tasca molt laboriosa. En la tesi, s’introdueix una alternativa basada en una metodologia d’anàlisi orientada a síntesi dissenyada per derivar models de regles des de un petit però representatiu conjunt d’oracions, que poden poder ser utilitzats per generar parla amb estil de contacontes a partir de parla neutra. Els experiments sobre suspens creixent com a prova de concepte mostren la viabilitat de la proposta en termes de naturalitat i similitud respecte un narrador de contes real. Finalment, pel que fa a interacció entre parla i gestos, es realitza un anàlisi de sincronia i èmfasi orientat a controlar un avatar de contacontes en 3D. Al tal efecte, es defineixen indicadors de força tant per els gestos com per la parla. Després de validar-los amb tests perceptius, una regla d’intensitat s’obté de la seva correlació. A més a més, una regla de sincronia es deriva per determinar correspondències temporals entre els gestos i la parla. Aquests anàlisis s’han dut a terme sobre interpretacions neutres i agressives per part d’un actor per cobrir un gran rang de nivells d’èmfasi, com a primer pas per avaluar la integració d’un avatar parlant després del sistema de text a parla.Durante siglos, la interpretación oral de cuentos e historias ha sido una tradición mundial ligada al entretenimiento, la educación, y la perpetuación de la cultura. En las últimas décadas, algunos trabajos se han centrado en analizar este estilo de habla rico en matices expresivos caracterizados por determinados patrones acústicos. En relación a esto, también ha habido un interés creciente en desarrollar aplicaciones de contar cuentos, como las de cuentacuentos interactivos. Esta tesis está orientada a mejorar aspectos claves de este tipo de aplicaciones: mejorar la naturalidad del habla sintética expresiva a partir de analizar el habla de cuentacuentos en detalle, además de proporcionar un mejor lenguaje no verbal a un avatar parlante mediante la sincronización del habla y los gestos. Para conseguir estos objetivos es necesario comprender las características acústicas de este estilo de habla y la interacción del habla y los gestos. En cuanto a características acústicas del habla de narradores de cuentos, la literatura relacionada ha trabajado en términos de prosodia, mientras que sólo ha sido sugerido que la calidad de la voz puede jugar un papel importante para modelar las sutilezas de este estilo. En esta tesis, el papel tanto de la prosodia como de la calidad de la voz en el estilo indirecto del habla de cuentacuentos en diferentes idiomas es analizado para identificar las principales categorías expresivas que componen este estilo de habla y los parámetros acústicos que las caracterizan. Para ello, se propone una metodología de anotación a nivel de oración basada en modos de discurso de los cuentos (modo narrativo, descriptivo, y diálogo), introduciendo además sub-modos narrativos. Considerando esta metodología de anotación, el estilo indirecto de una historia orientada a una audiencia joven (cubriendo versiones en castellano, inglés, francés, y alemán) es analizado en términos de prosodia y calidad de la voz mediante análisis estadísticos y discriminantes, después de clasificar los audios de las oraciones de la historia en sus categorías expresivas. Los resultados confirman la existencia de las categorías de cuentos con diferencias expresivas sutiles en todos los idiomas más allá de los estilos personales de los narradores. En este sentido, se presentan evidencias que sugieren que las categorías expresivas de los cuentos se transmiten con matices expresivos más sutiles que en las emociones básicas, tras comparar los resultados obtenidos con aquellos de habla emocional. Los análisis también muestran que la prosodia y la calidad de la voz contribuyen prácticamente de la misma manera a la hora de discriminar entre las categorías expresivas de los cuentos, las cuales son expresadas con patrones acústicos similares en todos los idiomas analizados. Cabe destacar también la gran relación observada en la selección de categoría para cada oración que han utilizado los diferentes narradores aun cuando, que sepamos, no se les dio ninguna indicación. Para poder trasladar todas estas categorías a un sistema de texto a habla basado en corpus, habría que grabar un corpus para cada categoría. Sin embargo, crear diferentes corpus ad-hoc es una tarea muy laboriosa. En la tesis, se introduce una alternativa basada en una metodología de análisis orientada a síntesis diseñada para derivar modelos de reglas desde un pequeño pero representativo conjunto de oraciones, que pueden ser utilizados para generar habla de cuentacuentos a partir de neutra. Los experimentos sobre suspense creciente como prueba de concepto muestran la viabilidad de la propuesta en términos de naturalidad y similitud respecto a un narrador de cuentos real. Finalmente, en cuanto a interacción entre habla y gestos, se realiza un análisis de sincronía y énfasis orientado a controlar un avatar cuentacuentos en 3D. Al tal efecto, se definen indicadores de fuerza tanto para gestos como para habla. Después de validarlos con tests perceptivos, una regla de intensidad se obtiene de su correlación. Además, una regla de sincronía se deriva para determinar correspondencias temporales entre los gestos y el habla. Estos análisis se han llevado a cabo sobre interpretaciones neutras y agresivas por parte de un actor para cubrir un gran rango de niveles de énfasis, como primer paso para evaluar la integración de un avatar parlante después del sistema de texto a habla.For ages, the oral interpretation of tales and stories has been a worldwide tradition tied to entertainment, education, and perpetuation of culture. During the last decades, some works have focused on the analysis of this particular speaking style rich in subtle expressive nuances represented by specific acoustic cues. In line with this fact, there has also been a growing interest in the development of storytelling applications, such as those related to interactive storytelling. This thesis deals with one of the key aspects of audiovisual storytellers: improving the naturalness of the expressive synthetic speech by analysing the storytelling speech in detail, together with providing better non-verbal language to a speaking avatar by synchronizing that speech with its gestures. To that effect, it is necessary to understand in detail the acoustic characteristics of this particular speaking style and the interaction between speech and gestures. Regarding the acoustic characteristics of storytelling speech, the related literature has dealt with the acoustic analysis of storytelling speech in terms of prosody, being only suggested that voice quality may play an important role for the modelling of its subtleties. In this thesis, the role of both prosody and voice quality in indirect storytelling speech is analysed across languages to identify the main expressive categories it is composed of together with the acoustic parameters that characterize them. To do so, an analysis methodology is proposed to annotate this particular speaking style at the sentence level based on storytelling discourse modes (narrative, descriptive, and dialogue), besides introducing narrative sub-modes. Considering this annotation methodology, the indirect speech of a story oriented to a young audience (covering the Spanish, English, French, and German versions) is analysed in terms of prosody and voice quality through statistical and discriminant analyses, after classifying the sentence-level utterances of the story in their corresponding expressive categories. The results confirm the existence of storytelling categories containing subtle expressive nuances across the considered languages beyond narrators' personal styles. In this sense, evidences are presented suggesting that such storytelling expressive categories are conveyed with subtler speech nuances than basic emotions by comparing their acoustic patterns to the ones obtained from emotional speech data. The analyses also show that both prosody and voice quality contribute almost equally to the discrimination among storytelling expressive categories, being conveyed with similar acoustic patterns across languages. It is also worth noting the strong relationship observed in the selection of the expressive category per utterance across the narrators even when, up to our knowledge, no previous indications were given to them. In order to translate all these expressive categories to a corpus-based Text-To-Speech system, the recording of a speech corpus for each category would be required. However, building ad-hoc speech corpora for each and every specific expressive style becomes a very daunting task. In this work, we introduce an alternative based on an analysis-oriented-to-synthesis methodology designed to derive rule-based models from a small but representative set of utterances, which can be used to generate storytelling speech from neutral speech. The experiments conducted on increasing suspense as a proof of concept show the viability of the proposal in terms of naturalness and storytelling resemblance. Finally, in what concerns the interaction between speech and gestures, an analysis is performed in terms of time and emphasis oriented to drive a 3D storytelling avatar. To that effect, strength indicators are defined for speech and gestures. After validating them through perceptual tests, an intensity rule is obtained from their correlation. Moreover, a synchrony rule is derived to determine temporal correspondences between speech and gestures. These analyses have been conducted on aggressive and neutral performances to cover a broad range of emphatic levels as a first step to evaluate the integration of a speaking avatar after the expressive Text-To-Speech system