Deep Neural Networks for Automatic Speech-To-Speech Translation of Open Educational Resources

[ES] En los últimos años, el aprendizaje profundo ha cambiado significativamente el panorama en diversas áreas del campo de la inteligencia artificial, entre las que se incluyen la visión por computador, el procesamiento del lenguaje natural, robótica o teoría de juegos. En particular, el sorprendente éxito del aprendizaje profundo en múltiples aplicaciones del campo del procesamiento del lenguaje natural tales como el reconocimiento automático del habla (ASR), la traducción automática (MT) o la síntesis de voz (TTS), ha supuesto una mejora drástica en la precisión de estos sistemas, extendiendo así su implantación a un mayor rango de aplicaciones en la vida real. En este momento, es evidente que las tecnologías de reconocimiento automático del habla y traducción automática pueden ser empleadas para producir, de forma efectiva, subtítulos multilingües de alta calidad de contenidos audiovisuales. Esto es particularmente cierto en el contexto de los vídeos educativos, donde las condiciones acústicas son normalmente favorables para los sistemas de ASR y el discurso está gramaticalmente bien formado. Sin embargo, en el caso de TTS, aunque los sistemas basados en redes neuronales han demostrado ser capaces de sintetizar voz de un realismo y calidad sin precedentes, todavía debe comprobarse si esta tecnología está lo suficientemente madura como para mejorar la accesibilidad y la participación en el aprendizaje en línea. Además, existen diversas tareas en el campo de la síntesis de voz que todavía suponen un reto, como la clonación de voz inter-lingüe, la síntesis incremental o la adaptación zero-shot a nuevos locutores. Esta tesis aborda la mejora de las prestaciones de los sistemas actuales de síntesis de voz basados en redes neuronales, así como la extensión de su aplicación en diversos escenarios, en el contexto de mejorar la accesibilidad en el aprendizaje en línea. En este sentido, este trabajo presta especial atención a la adaptación a nuevos locutores y a la clonación de voz inter-lingüe, ya que los textos a sintetizar se corresponden, en este caso, a traducciones de intervenciones originalmente en otro idioma.[CA] Durant aquests darrers anys, l'aprenentatge profund ha canviat significativament el panorama en diverses àrees del camp de la intel·ligència artificial, entre les quals s'inclouen la visió per computador, el processament del llenguatge natural, robòtica o la teoria de jocs. En particular, el sorprenent èxit de l'aprenentatge profund en múltiples aplicacions del camp del processament del llenguatge natural, com ara el reconeixement automàtic de la parla (ASR), la traducció automàtica (MT) o la síntesi de veu (TTS), ha suposat una millora dràstica en la precisió i qualitat d'aquests sistemes, estenent així la seva implantació a un ventall més ampli a la vida real. En aquest moment, és evident que les tecnologies de reconeixement automàtic de la parla i traducció automàtica poden ser emprades per a produir, de forma efectiva, subtítols multilingües d'alta qualitat de continguts audiovisuals. Això és particularment cert en el context dels vídeos educatius, on les condicions acústiques són normalment favorables per als sistemes d'ASR i el discurs està gramaticalment ben format. No obstant això, al cas de TTS, encara que els sistemes basats en xarxes neuronals han demostrat ser capaços de sintetitzar veu d'un realisme i qualitat sense precedents, encara s'ha de comprovar si aquesta tecnologia és ja prou madura com per millorar l'accessibilitat i la participació en l'aprenentatge en línia. A més, hi ha diverses tasques al camp de la síntesi de veu que encara suposen un repte, com ara la clonació de veu inter-lingüe, la síntesi incremental o l'adaptació zero-shot a nous locutors. Aquesta tesi aborda la millora de les prestacions dels sistemes actuals de síntesi de veu basats en xarxes neuronals, així com l'extensió de la seva aplicació en diversos escenaris, en el context de millorar l'accessibilitat en l'aprenentatge en línia. En aquest sentit, aquest treball presta especial atenció a l'adaptació a nous locutors i a la clonació de veu interlingüe, ja que els textos a sintetitzar es corresponen, en aquest cas, a traduccions d'intervencions originalment en un altre idioma.[EN] In recent years, deep learning has fundamentally changed the landscapes of a number of areas in artificial intelligence, including computer vision, natural language processing, robotics, and game theory. In particular, the striking success of deep learning in a large variety of natural language processing (NLP) applications, including automatic speech recognition (ASR), machine translation (MT), and text-to-speech (TTS), has resulted in major accuracy improvements, thus widening the applicability of these technologies in real-life settings. At this point, it is clear that ASR and MT technologies can be utilized to produce cost-effective, high-quality multilingual subtitles of video contents of different kinds. This is particularly true in the case of transcription and translation of video lectures and other kinds of educational materials, in which the audio recording conditions are usually favorable for the ASR task, and there is a grammatically well-formed speech. However, although state-of-the-art neural approaches to TTS have shown to drastically improve the naturalness and quality of synthetic speech over conventional concatenative and parametric systems, it is still unclear whether this technology is already mature enough to improve accessibility and engagement in online learning, and particularly in the context of higher education. Furthermore, advanced topics in TTS such as cross-lingual voice cloning, incremental TTS or zero-shot speaker adaptation remain an open challenge in the field. This thesis is about enhancing the performance and widening the applicability of modern neural TTS technologies in real-life settings, both in offline and streaming conditions, in the context of improving accessibility and engagement in online learning. Thus, particular emphasis is placed on speaker adaptation and cross-lingual voice cloning, as the input text corresponds to a translated utterance in this context.Pérez González De Martos, AM. (2022). Deep Neural Networks for Automatic Speech-To-Speech Translation of Open Educational Resources [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/184019TESISPremios Extraordinarios de tesis doctorale

Exploring Disentanglement with Multilingual and Monolingual VQ-VAE

This work examines the content and usefulness of disentangled phone and speaker representations from two separately trained VQ-VAE systems: one trained on multilingual data and another trained on monolingual data. We explore the multi- and monolingual models using four small proof-of-concept tasks: copy-synthesis, voice transformation, linguistic code-switching, and content-based privacy masking. From these tasks, we reflect on how disentangled phone and speaker representations can be used to manipulate speech in a meaningful way. Our experiments demonstrate that the VQ representations are suitable for these tasks, including creating new voices by mixing speaker representations together. We also present our novel technique to conceal the content of targeted words within an utterance by manipulating phone VQ codes, while retaining speaker identity and intelligibility of surrounding words. Finally, we discuss recommendations for further increasing the viability of disentangled representations.Comment: Accepted to Speech Synthesis Workshop 2021 (SSW11

SpeechGen: Unlocking the Generative Power of Speech Language Models with Prompts

Large language models (LLMs) have gained considerable attention for Artificial Intelligence Generated Content (AIGC), particularly with the emergence of ChatGPT. However, the direct adaptation of continuous speech to LLMs that process discrete tokens remains an unsolved challenge, hindering the application of LLMs for speech generation. The advanced speech LMs are in the corner, as that speech signals encapsulate a wealth of information, including speaker and emotion, beyond textual data alone. Prompt tuning has demonstrated notable gains in parameter efficiency and competitive performance on some speech classification tasks. However, the extent to which prompts can effectively elicit generation tasks from speech LMs remains an open question. In this paper, we present pioneering research that explores the application of prompt tuning to stimulate speech LMs for various generation tasks, within a unified framework called SpeechGen, with around 10M trainable parameters. The proposed unified framework holds great promise for efficiency and effectiveness, particularly with the imminent arrival of advanced speech LMs, which will significantly enhance the capabilities of the framework. The code and demos of SpeechGen will be available on the project website: \url{https://ga642381.github.io/SpeechPrompt/speechgen}Comment: Work in progress. The first three authors contributed equall