Age prediction by voice using deep learning

One of the main topics in artificial intelligence is the speech characterization. Moreover, it is a field of study with the minimal scope when the Catalan language is involved in. In this project, we try to perform an age classification by decades firstly in the Catalan CommonVoice Dataset and then add the Spanish Dataset and English Dataset to have more data. To reach our purpose Deep Learning techniques are used to implement the classifier. The most common backbones are used such as Resnet and VGG. Furthermore, we use an attention encoder to encode the Mel-Spectrogram features. In contrast to statistical pooling methods like average pooling, Attention Pooling layers and various Attention Mechanisms are used in all backbones to perform pooling and reduce the dimensionality of the feature vector derived from the Front-End architecture. In this study, we will compare two different models, the first with an AM-Softmax in the final layer and the other with an AM-Softmax combined with Ordinal Regression

Development of machine learning based speaker recognition system

In this thesis, we describe a biometric authentication system that is capable of recognizing its users??? voice using advanced machine learning and digital signal processing tools. The proposed system can both validate a person???s identity (i.e. verification) and recognize it from a larger known group of people (i.e. identification). We designed the entire speaker recognition system to be integrated into the Siebel Center???s infrastructure, and named it ???Biometric Authentication System for the Siebel Center (BASS)???. The main idea is to extract discriminative characteristics of an individual???s voiceprint, and employ them to train classifiers using binary classification. We formed the training data set by recording 11 speakers??? voices in a laboratory environment. The majority of the speakers were from different nations, with different language backgrounds and therefore various accents. They were considered to be a subset of the Siebel Center community. We asked them to speak 13 words including numeric digits (0-9) and proper nouns, and used triplet combinations of these words as passwords. We chose Mel-Frequency Cepstral Coefficients to represent the voice signals for forming frame-based feature vectors. With these we trained Support Vector Machine and Artificial Neural Network classifiers using ???One vs. all??? strategy. We tested our recognition models with unseen voice records from different speakers and found them very successful based on different criteria such as equal error rate, precision and recall values. In the scope of this work, we also assembled the hardware through which the software, including the algorithm and developed models, could operate. The hardware consists of several parts such as an infrared sensor that is used to sense the presence of users, a PIC microcontroller to communicate with the software and an LCD screen to display the passwords, etc. Based on the decision obtained from the software, BASS is also capable of opening the office door, where it is built to function

Exploring variabilities through factor analysis in automatic acoustic language recognition

La problématique traitée par la Reconnaissance de la Langue (LR) porte sur la définition découverte de la langue contenue dans un segment de parole. Cette thèse se base sur des paramètres acoustiques de courte durée, utilisés dans une approche d adaptation de mélanges de Gaussiennes (GMM-UBM). Le problème majeur de nombreuses applications du vaste domaine de la re- problème connaissance de formes consiste en la variabilité des données observées. Dans le contexte de la Reconnaissance de la Langue (LR), cette variabilité nuisible est due à des causes diverses, notamment les caractéristiques du locuteur, l évolution de la parole et de la voix, ainsi que les canaux d acquisition et de transmission. Dans le contexte de la reconnaissance du locuteur, l impact de la variabilité solution peut sensiblement être réduit par la technique d Analyse Factorielle (Joint Factor Analysis, JFA). Dans ce travail, nous introduisons ce paradigme à la Reconnaissance de la Langue. Le succès de la JFA repose sur plusieurs hypothèses. La première est que l information observée est décomposable en une partie universelle, une partie dépendante de la langue et une partie de variabilité, qui elle est indépendante de la langue. La deuxième hypothèse, plus technique, est que la variabilité nuisible se situe dans un sous-espace de faible dimension, qui est défini de manière globale.Dans ce travail, nous analysons le comportement de la JFA dans le contexte d un dispositif de LR du type GMM-UBM. Nous introduisons et analysons également sa combinaison avec des Machines à Vecteurs Support (SVM). Les premières publications sur la JFA regroupaient toute information qui est amélioration nuisible à la tâche (donc ladite variabilité) dans un seul composant. Celui-ci est supposé suivre une distribution Gaussienne. Cette approche permet de traiter les différentes sortes de variabilités d une manière unique. En pratique, nous observons que cette hypothèse n est pas toujours vérifiée. Nous avons, par exemple, le cas où les données peuvent être groupées de manière logique en deux sous-parties clairement distinctes, notamment en données de sources téléphoniques et d émissions radio. Dans ce cas-ci, nos recherches détaillées montrent un certain avantage à traiter les deux types de données par deux systèmes spécifiques et d élire comme score de sortie celui du système qui correspond à la catégorie source du segment testé. Afin de sélectionner le score de l un des systèmes, nous avons besoin d un analyses détecteur de canal source. Nous proposons ici différents nouveaux designs pour engendrées de tels détecteurs automatiques. Dans ce cadre, nous montrons que les facteurs de variabilité (du sous-espace) de la JFA peuvent être utilisés avec succès pour la détection de la source. Ceci ouvre la perspective intéressante de subdiviser les5données en catégories de canal source qui sont établies de manière automatique. En plus de pouvoir s adapter à des nouvelles conditions de source, cette propriété permettrait de pouvoir travailler avec des données d entraînement qui ne sont pas accompagnées d étiquettes sur le canal de source. L approche JFA permet une réduction de la mesure de coûts allant jusqu à généraux 72% relatives, comparé au système GMM-UBM de base. En utilisant des systèmes spécifiques à la source, suivis d un sélecteur de scores, nous obtenons une amélioration relative de 81%.Language Recognition is the problem of discovering the language of a spoken definitionutterance. This thesis achieves this goal by using short term acoustic information within a GMM-UBM approach.The main problem of many pattern recognition applications is the variability of problemthe observed data. In the context of Language Recognition (LR), this troublesomevariability is due to the speaker characteristics, speech evolution, acquisition and transmission channels.In the context of Speaker Recognition, the variability problem is solved by solutionthe Joint Factor Analysis (JFA) technique. Here, we introduce this paradigm toLanguage Recognition. The success of JFA relies on several assumptions: The globalJFA assumption is that the observed information can be decomposed into a universalglobal part, a language-dependent part and the language-independent variabilitypart. The second, more technical assumption consists in the unwanted variability part to be thought to live in a low-dimensional, globally defined subspace. In this work, we analyze how JFA behaves in the context of a GMM-UBM LR framework. We also introduce and analyze its combination with Support Vector Machines(SVMs).The first JFA publications put all unwanted information (hence the variability) improvemen tinto one and the same component, which is thought to follow a Gaussian distribution.This handles diverse kinds of variability in a unique manner. But in practice,we observe that this hypothesis is not always verified. We have for example thecase, where the data can be divided into two clearly separate subsets, namely datafrom telephony and from broadcast sources. In this case, our detailed investigations show that there is some benefit of handling the two kinds of data with two separatesystems and then to elect the output score of the system, which corresponds to the source of the testing utterance.For selecting the score of one or the other system, we need a channel source related analyses detector. We propose here different novel designs for such automatic detectors.In this framework, we show that JFA s variability factors (of the subspace) can beused with success for detecting the source. This opens the interesting perspectiveof partitioning the data into automatically determined channel source categories,avoiding the need of source-labeled training data, which is not always available.The JFA approach results in up to 72% relative cost reduction, compared to the overall resultsGMM-UBM baseline system. Using source specific systems followed by a scoreselector, we achieve 81% relative improvement.AVIGNON-Bib. numérique (840079901) / 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 /

Unsupervised video indexing on audiovisual characterization of persons

Cette thèse consiste à proposer une méthode de caractérisation non-supervisée des intervenants dans les documents audiovisuels, en exploitant des données liées à leur apparence physique et à leur voix. De manière générale, les méthodes d'identification automatique, que ce soit en vidéo ou en audio, nécessitent une quantité importante de connaissances a priori sur le contenu. Dans ce travail, le but est d'étudier les deux modes de façon corrélée et d'exploiter leur propriété respective de manière collaborative et robuste, afin de produire un résultat fiable aussi indépendant que possible de toute connaissance a priori. Plus particulièrement, nous avons étudié les caractéristiques du flux audio et nous avons proposé plusieurs méthodes pour la segmentation et le regroupement en locuteurs que nous avons évaluées dans le cadre d'une campagne d'évaluation. Ensuite, nous avons mené une étude approfondie sur les descripteurs visuels (visage, costume) qui nous ont servis à proposer de nouvelles approches pour la détection, le suivi et le regroupement des personnes. Enfin, le travail s'est focalisé sur la fusion des données audio et vidéo en proposant une approche basée sur le calcul d'une matrice de cooccurrence qui nous a permis d'établir une association entre l'index audio et l'index vidéo et d'effectuer leur correction. Nous pouvons ainsi produire un modèle audiovisuel dynamique des intervenants.This thesis consists to propose a method for an unsupervised characterization of persons within audiovisual documents, by exploring the data related for their physical appearance and their voice. From a general manner, the automatic recognition methods, either in video or audio, need a huge amount of a priori knowledge about their content. In this work, the goal is to study the two modes in a correlated way and to explore their properties in a collaborative and robust way, in order to produce a reliable result as independent as possible from any a priori knowledge. More particularly, we have studied the characteristics of the audio stream and we have proposed many methods for speaker segmentation and clustering and that we have evaluated in a french competition. Then, we have carried a deep study on visual descriptors (face, clothing) that helped us to propose novel approches for detecting, tracking, and clustering of people within the document. Finally, the work was focused on the audiovisual fusion by proposing a method based on computing the cooccurrence matrix that allowed us to establish an association between audio and video indexes, and to correct them. That will enable us to produce a dynamic audiovisual model for each speaker

Evaluation of innovative computer-assisted transcription and translation strategies for video lecture repositories

Nowadays, the technology enhanced learning area has experienced a strong growth with many new learning approaches like blended learning, flip teaching, massive open online courses, and open educational resources to complement face-to-face lectures. Specifically, video lectures are fast becoming an everyday educational resource in higher education for all of these new learning approaches, and they are being incorporated into existing university curricula around the world. Transcriptions and translations can improve the utility of these audiovisual assets, but rarely are present due to a lack of cost-effective solutions to do so. Lecture searchability, accessibility to people with impairments, translatability for foreign students, plagiarism detection, content recommendation, note-taking, and discovery of content-related videos are examples of advantages of the presence of transcriptions. For this reason, the aim of this thesis is to test in real-life case studies ways to obtain multilingual captions for video lectures in a cost-effective way by using state-of-the-art automatic speech recognition and machine translation techniques. Also, we explore interaction protocols to review these automatic transcriptions and translations, because unfortunately automatic subtitles are not error-free. In addition, we take a step further into multilingualism by extending our findings and evaluation to several languages. Finally, the outcomes of this thesis have been applied to thousands of video lectures in European universities and institutions.Hoy en día, el área del aprendizaje mejorado por la tecnología ha experimentado un fuerte crecimiento con muchos nuevos enfoques de aprendizaje como el aprendizaje combinado, la clase inversa, los cursos masivos abiertos en línea, y nuevos recursos educativos abiertos para complementar las clases presenciales. En concreto, los videos docentes se están convirtiendo rápidamente en un recurso educativo cotidiano en la educación superior para todos estos nuevos enfoques de aprendizaje, y se están incorporando a los planes de estudios universitarios existentes en todo el mundo. Las transcripciones y las traducciones pueden mejorar la utilidad de estos recursos audiovisuales, pero rara vez están presentes debido a la falta de soluciones rentables para hacerlo. La búsqueda de y en los videos, la accesibilidad a personas con impedimentos, la traducción para estudiantes extranjeros, la detección de plagios, la recomendación de contenido, la toma de notas y el descubrimiento de videos relacionados son ejemplos de las ventajas de la presencia de transcripciones. Por esta razón, el objetivo de esta tesis es probar en casos de estudio de la vida real las formas de obtener subtítulos multilingües para videos docentes de una manera rentable, mediante el uso de técnicas avanzadas de reconocimiento automático de voz y de traducción automática. Además, exploramos diferentes modelos de interacción para revisar estas transcripciones y traducciones automáticas, pues desafortunadamente los subtítulos automáticos no están libres de errores. Además, damos un paso más en el multilingüismo extendiendo nuestros hallazgos y evaluaciones a muchos idiomas. Por último, destacar que los resultados de esta tesis se han aplicado a miles de vídeos docentes en universidades e instituciones europeas.Hui en dia, l'àrea d'aprenentatge millorat per la tecnologia ha experimentat un fort creixement, amb molts nous enfocaments d'aprenentatge com l'aprenentatge combinat, la classe inversa, els cursos massius oberts en línia i nous recursos educatius oberts per tal de complementar les classes presencials. En concret, els vídeos docents s'estan convertint ràpidament en un recurs educatiu quotidià en l'educació superior per a tots aquests nous enfocaments d'aprenentatge i estan incorporant-se als plans d'estudi universitari existents arreu del món. Les transcripcions i les traduccions poden millorar la utilitat d'aquests recursos audiovisuals, però rara vegada estan presents a causa de la falta de solucions rendibles per fer-ho. La cerca de i als vídeos, l'accessibilitat a persones amb impediments, la traducció per estudiants estrangers, la detecció de plagi, la recomanació de contingut, la presa de notes i el descobriment de vídeos relacionats són un exemple dels avantatges de la presència de transcripcions. Per aquesta raó, l'objectiu d'aquesta tesi és provar en casos d'estudi de la vida real les formes d'obtenir subtítols multilingües per a vídeos docents d'una manera rendible, mitjançant l'ús de tècniques avançades de reconeixement automàtic de veu i de traducció automàtica. A més a més, s'exploren diferents models d'interacció per a revisar aquestes transcripcions i traduccions automàtiques, puix malauradament els subtítols automàtics no estan lliures d'errades. A més, es fa un pas més en el multilingüisme estenent els nostres descobriments i avaluacions a molts idiomes. Per últim, destacar que els resultats d'aquesta tesi s'han aplicat a milers de vídeos docents en universitats i institucions europees.Valor Miró, JD. (2017). Evaluation of innovative computer-assisted transcription and translation strategies for video lecture repositories [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90496TESI

Emotion Recognition from Speech Signals and Perception of Music

This thesis deals with emotion recognition from speech signals. The feature extraction step shall be improved by looking at the perception of music. In music theory, different pitch intervals (consonant, dissonant) and chords are believed to invoke different feelings in listeners. The question is whether there is a similar mechanism between perception of music and perception of emotional speech. Our research will follow three stages. First, the relationship between speech and music at segmental and supra-segmental levels will be analyzed. Secondly, the encoding of emotions through music shall be investigated. In the third stage, a description of the most common features used for emotion recognition from speech will be provided. We will additionally derive new high-level musical features, which will lead us to an improvement of the recognition rate for the basic spoken emotions

Models and analysis of vocal emissions for biomedical applications

This book of Proceedings collects the papers presented at the 3rd International Workshop on Models and Analysis of Vocal Emissions for Biomedical Applications, MAVEBA 2003, held 10-12 December 2003, Firenze, Italy. The workshop is organised every two years, and aims to stimulate contacts between specialists active in research and industrial developments, in the area of voice analysis for biomedical applications. The scope of the Workshop includes all aspects of voice modelling and analysis, ranging from fundamental research to all kinds of biomedical applications and related established and advanced technologies

Subject-independent modeling of sEMG signals for the motion of a single robot joint through GMM Modelization

This thesis evaluates the use of a probabilistic model, the Gaussian Mixture Model (GMM), trained through Electromyography (EMG) signals to estimate the bending angle of a single human joint. The GMM is created from the EMG signals collected by different people and the goal is to create a general model based on the data of different subjects. The model is then tested on new, unseen data. The goodness of the estimated data is evaluated by means of Normalized Mean Square Errorope