Аналитический обзор методов решения проблемы малых наборов данных при создании систем автоматического распознавания речи для малоресурсных языков

В статье рассматриваются основные методы решения проблемы малых наборов обучающих данных для создания автоматических систем распознавания речи для так называемых малоресурсных языков. Рассматривается понятие малоресурсных языков и формулируется рабочая дефиниция на основании ряда работ по этой тематике. Определены основные трудности, связанные с применением классических схем автоматического распознавания речи к материалу малоресурсных языков, и очерчен круг основных методов, использующихся для решения обозначенных проблем. В статье подробно рассматриваются методы аугментации данных, переноса знаний и сбора речевого материала. В зависимости от конкретной задачи, выделяются методы аугментации аудиоматериала и текстовых данных, переноса знаний и мультизадачного обучения. Отдельный раздел статьи посвящен существующему информационному обеспечению, базам данных и основным принципам их организации с точки зрения работы с малоресурсными языками. Делаются выводы об оправданности методов аугментации данных и переноса знаний для языков с минимальным информационным обеспечением. В случае полного отсутствия данных для конкретного языка и родительских моделей структурно схожих языков предпочтительным вариантом является сбор новой базы данных, в том числе, при помощи краудсорсинга. Многозадачные модели переноса знаний оказываются эффективными в том случае, если исследователь располагает набольшими наборами данных. Если доступны данные по языку с достаточными ресурсами, предпочтительной является работа с языковой парой. Сделанные в результате данного обзора выводы в дальнейшем предполагается применить при работе с малоресурсным карельским языком, для которого авторы статьи создают систему автоматического распознавания речи

Аналитический обзор методов решения проблемы малых наборов данных при создании систем автоматического распознавания речи для малоресурсных языков

In this paper, principal methods for solving training data issues for the so-called low-resource languages are discussed, regarding elaboration of automatic speech recognition systems. The notion of low-resource languages is studied and a working definition is coined on the basis of a number of papers on this topic. The main difficulties associated with the application of classical approaches to automatic speech recognition to the material of low-resource languages are determined, and the principal methods used to solve these problems are outlined. The paper discusses the methods for data augmentation, transfer learning and collection of new language data in detail. Depending on specific tasks, methods for audio material and text data augmentation, transfer learning and multi-task learning are distinguished. In Section 4 of the paper the current information support methods, databases and the basic principles of their architecture are discussed with regard to low-resource languages. Conclusions are drawn about the justification of augmentation and knowledge transfer methods for languages with low information support. In the case of unavailability of language data or structurally similar parent models, the preferred option is to collect a new database, including the crowdsourcing technique. Multilanguage learning models are effective for small datasets. If big language data are available, the most efficient method is transfer learning within a language pair. The conclusions made in the course of this this review will be applied to the data of the low-resource Karelian language, for which an automatic speech recognition system has been being created by the authors of this paper since the beginning of the year 2022.В статье рассматриваются основные методы решения проблемы малых наборов обучающих данных для создания автоматических систем распознавания речи для так называемых малоресурсных языков. Рассматривается понятие малоресурсных языков и формулируется рабочая дефиниция на основании ряда работ по этой тематике. Определены основные трудности, связанные с применением классических схем автоматического распознавания речи к материалу малоресурсных языков, и очерчен круг основных методов, использующихся для решения обозначенных проблем. В статье подробно рассматриваются методы аугментации данных, переноса знаний и сбора речевого материала. В зависимости от конкретной задачи, выделяются методы аугментации аудиоматериала и текстовых данных, переноса знаний и мультизадачного обучения. Отдельный раздел статьи посвящен существующему информационному обеспечению, базам данных и основным принципам их организации с точки зрения работы с малоресурсными языками. Делаются выводы об оправданности методов аугментации данных и переноса знаний для языков с минимальным информационным обеспечением. В случае полного отсутствия данных для конкретного языка и родительских моделей структурно схожих языков предпочтительным вариантом является сбор новой базы данных, в том числе, при помощи краудсорсинга. Многозадачные модели переноса знаний оказываются эффективными в том случае, если исследователь располагает набольшими наборами данных. Если доступны данные по языку с достаточными ресурсами, предпочтительной является работа с языковой парой. Сделанные в результате данного обзора выводы в дальнейшем предполагается применить при работе с малоресурсным карельским языком, для которого авторы статьи создают систему автоматического распознавания речи

Accurate synthesis of Dysarthric Speech for ASR data augmentation

Dysarthria is a motor speech disorder often characterized by reduced speech intelligibility through slow, uncoordinated control of speech production muscles. Automatic Speech recognition (ASR) systems can help dysarthric talkers communicate more effectively. However, robust dysarthria-specific ASR requires a significant amount of training speech, which is not readily available for dysarthric talkers. This paper presents a new dysarthric speech synthesis method for the purpose of ASR training data augmentation. Differences in prosodic and acoustic characteristics of dysarthric spontaneous speech at varying severity levels are important components for dysarthric speech modeling, synthesis, and augmentation. For dysarthric speech synthesis, a modified neural multi-talker TTS is implemented by adding a dysarthria severity level coefficient and a pause insertion model to synthesize dysarthric speech for varying severity levels. To evaluate the effectiveness for synthesis of training data for ASR, dysarthria-specific speech recognition was used. Results show that a DNN-HMM model trained on additional synthetic dysarthric speech achieves WER improvement of 12.2% compared to the baseline, and that the addition of the severity level and pause insertion controls decrease WER by 6.5%, showing the effectiveness of adding these parameters. Overall results on the TORGO database demonstrate that using dysarthric synthetic speech to increase the amount of dysarthric-patterned speech for training has significant impact on the dysarthric ASR systems. In addition, we have conducted a subjective evaluation to evaluate the dysarthric-ness and similarity of synthesized speech. Our subjective evaluation shows that the perceived dysartrhic-ness of synthesized speech is similar to that of true dysarthric speech, especially for higher levels of dysarthriaComment: arXiv admin note: text overlap with arXiv:2201.1157

Pengenalan Viseme Dinamis Bahasa Indonesia Menggunakan Convolutional Neural Network

There has been very little researches on automatic lip reading in Indonesian language, especially the ones based on dynamic visemes. To improve the accuracy of a recognition process, for certain problems, choosing suitable classifiers or combining of some methods may be required. This study aims to classify five dynamic visemes of Indonesian language using a CNN (Convolutional Neural Network) and to compare the results with an MLP (Multi Layer Perceptron). Varying some parameters theoretically improving the recognition accuracy was attempted to obtain the best result. The data includes videos on pronunciation of daily words in Indonesian language by 28 subjects recorded in frontal view. The best recognition result gives 96.44% of validation accuracy using the CNN classifier with three convolution layers

SYNTHESIZING DYSARTHRIC SPEECH USING MULTI-SPEAKER TTS FOR DSYARTHRIC SPEECH RECOGNITION

Dysarthria is a motor speech disorder often characterized by reduced speech intelligibility through slow, uncoordinated control of speech production muscles. Automatic Speech recognition (ASR) systems may help dysarthric talkers communicate more effectively. However, robust dysarthria-specific ASR requires a significant amount of training speech is required, which is not readily available for dysarthric talkers. In this dissertation, we investigate dysarthric speech augmentation and synthesis methods. To better understand differences in prosodic and acoustic characteristics of dysarthric spontaneous speech at varying severity levels, a comparative study between typical and dysarthric speech was conducted. These characteristics are important components for dysarthric speech modeling, synthesis, and augmentation. For augmentation, prosodic transformation and time-feature masking have been proposed. For dysarthric speech synthesis, this dissertation has introduced a modified neural multi-talker TTS by adding a dysarthria severity level coefficient and a pause insertion model to synthesize dysarthric speech for varying severity levels. In addition, we have extended this work by using a label propagation technique to create more meaningful control variables such as a continuous Respiration, Laryngeal and Tongue (RLT) parameter, even for datasets that only provide discrete dysarthria severity level information. This approach increases the controllability of the system, so we are able to generate more dysarthric speech with a broader range. To evaluate their effectiveness for synthesis of training data, dysarthria-specific speech recognition was used. Results show that a DNN-HMM model trained on additional synthetic dysarthric speech achieves WER improvement of 12.2% compared to the baseline, and that the addition of the severity level and pause insertion controls decrease WER by 6.5%, showing the effectiveness of adding these parameters. Overall results on the TORGO database demonstrate that using dysarthric synthetic speech to increase the amount of dysarthric-patterned speech for training has a significant impact on the dysarthric ASR systems