End-to-end Online Speaker Diarization with Target Speaker Tracking

This paper proposes an online target speaker voice activity detection system for speaker diarization tasks, which does not require a priori knowledge from the clustering-based diarization system to obtain the target speaker embeddings. By adapting the conventional target speaker voice activity detection for real-time operation, this framework can identify speaker activities using self-generated embeddings, resulting in consistent performance without permutation inconsistencies in the inference phase. During the inference process, we employ a front-end model to extract the frame-level speaker embeddings for each coming block of a signal. Next, we predict the detection state of each speaker based on these frame-level speaker embeddings and the previously estimated target speaker embedding. Then, the target speaker embeddings are updated by aggregating these frame-level speaker embeddings according to the predictions in the current block. Our model predicts the results for each block and updates the target speakers' embeddings until reaching the end of the signal. Experimental results show that the proposed method outperforms the offline clustering-based diarization system on the DIHARD III and AliMeeting datasets. The proposed method is further extended to multi-channel data, which achieves similar performance with the state-of-the-art offline diarization systems.Comment: Submitted to IEEE/ACM Transactions on Audio, Speech, and Language Processin

A Review of Deep Learning Techniques for Speech Processing

The field of speech processing has undergone a transformative shift with the advent of deep learning. The use of multiple processing layers has enabled the creation of models capable of extracting intricate features from speech data. This development has paved the way for unparalleled advancements in speech recognition, text-to-speech synthesis, automatic speech recognition, and emotion recognition, propelling the performance of these tasks to unprecedented heights. The power of deep learning techniques has opened up new avenues for research and innovation in the field of speech processing, with far-reaching implications for a range of industries and applications. This review paper provides a comprehensive overview of the key deep learning models and their applications in speech-processing tasks. We begin by tracing the evolution of speech processing research, from early approaches, such as MFCC and HMM, to more recent advances in deep learning architectures, such as CNNs, RNNs, transformers, conformers, and diffusion models. We categorize the approaches and compare their strengths and weaknesses for solving speech-processing tasks. Furthermore, we extensively cover various speech-processing tasks, datasets, and benchmarks used in the literature and describe how different deep-learning networks have been utilized to tackle these tasks. Additionally, we discuss the challenges and future directions of deep learning in speech processing, including the need for more parameter-efficient, interpretable models and the potential of deep learning for multimodal speech processing. By examining the field's evolution, comparing and contrasting different approaches, and highlighting future directions and challenges, we hope to inspire further research in this exciting and rapidly advancing field

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 /

Speaker Diarization

Disertační práce se zaměřuje na téma diarizace řečníků, což je úloha zpracování řeči typicky charakterizovaná otázkou "Kdo kdy mluví?". Práce se také zabývá související úlohou detekce překrývající se řeči, která je velmi relevantní pro diarizaci. Teoretická část práce poskytuje přehled existujících metod diarizace řečníků, a to jak těch offline, tak online, a přibližuje několik problematických oblastí, které byly identifikovány v rané fázi autorčina výzkumu. V práci je také předloženo rozsáhlé srovnání existujících systémů se zaměřením na jejich uváděné výsledky. Jedna kapitola se také zaměřuje na téma překrývající se řeči a na metody její detekce. Experimentální část práce předkládá praktické výstupy, kterých bylo dosaženo. Experimenty s diarizací se zaměřovaly zejména na online systém založený na GMM a na i-vektorový systém, který měl offline i online varianty. Závěrečná sekce experimentů také přibližuje nově navrženou metodu pro detekci překrývající se řeči, která je založena na konvoluční neuronové síti.ObhájenoThe thesis focuses on the topic of speaker diarization, a speech processing task that is commonly characterized as the question "Who speaks when?". It also addresses the related task of overlapping speech detection, which is very relevant for diarization. The theoretical part of the thesis provides an overview of existing diarization approaches, both offline and online, and discusses some of the problematic areas which were identified in early stages of the author's research. The thesis also includes an extensive comparison of existing diarization systems, with focus on their reported performance. One chapter is also dedicated to the topic of overlapping speech and the methods of its detection. The experimental part of the thesis then presents the work which has been done on speaker diarization, which was focused mostly on a GMM-based online diarization system and an i-vector based system with both offline and online variants. The final section also details a newly proposed approach for detecting overlapping speech using a convolutional neural network