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新疆语音识别教程

来源: 发布时间:2023年11月17日

    美国**部下属的一个名为美国**高级研究计划局(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency,DARPA)的行政机构,在20世纪70年代介入语音领域,开始资助一项旨在支持语言理解系统的研究开发工作的10年战略计划。在该计划推动下,诞生了一系列不错的研究成果,如卡耐基梅隆大学推出了Harpy系统,其能识别1000多个单词且有不错的识别率。第二阶段:统计模型(GMM-HMM)到了20世纪80年代,更多的研究人员开始从对孤立词识别系统的研究转向对大词汇量连续语音识别系统的研究,并且大量的连续语音识别算法应运而生,例如分层构造(LevelBuilding)算法等。同时,20世纪80年代的语音识别研究相较于20世纪70年代,另一个变化是基于统计模型的技术逐渐替代了基于模板匹配的技术。统计模型两项很重要的成果是声学模型和语言模型,语言模型以n元语言模型(n-gram),声学模型以HMM。HMM的理论基础在1970年前后由Baum等人建立,随后由卡耐基梅隆大学(CMU)的Baker和IBM的Jelinek等人应用到语音识别中。在20世纪80年代中期,Bell实验室的.Rabiner等人对HMM进行了深入浅出的介绍。并出版了语音识别专著FundamentalsofSpeechRecognition,有力地推动了HMM在语音识别中的应用。语音识别与键盘、鼠标或触摸屏等应是融合关系。新疆语音识别教程

    什么是语音识别?语音识别(AutomaticSpeechRecognition,ASR):通俗地讲语音识别就是将人类的声音信号转化为文字或者指令的过程。语音识别以语音为研究对象,它是语音信号处理的一个重要研究方向,是模式识别的一个分支。语音识别的研究涉及微机技术、人工智能、数字信号处理、模式识别、声学、语言学和认知科学等许多学科领域,是一个多学科综合性研究领域。语音识别基本原理语音识别系统基本原理:其中:预处理模块滤除原始语音信号中的次要信息及背景噪音等,包括抗混叠滤波、预加重、模/数转换、自动增益控制等处理过程,将语音信号数字化;特征提取模块对语音的声学参数进行分析后提取出语音特征参数,形成特征矢量序列。特征提取和选择是构建系统的关键,对识别效果极为重要。由于语音信号本质上属于非平稳信号,目前对语音信号的分析是建立在短时平稳性假设之上的。在对语音信号作短时平稳假设后,通过对语音信号进行加窗,实现短时语音片段上的特征提取。这些短时片段被称为帧,以帧为单位的特征序列构成语音识别系统的输入。由于梅尔倒谱系数及感知线性预测系数能够从人耳听觉特性的角度准确刻画语音信号,已经成为目前主流的语音特征。为补偿帧间假设。新疆语音识别教程我们一般理解的语音识别其实都是狭义的语音转文字的过程,简称语音转文本识别。

    LSTM通过输入门、输出门和遗忘门可以更好的控制信息的流动和传递,具有长短时记忆能力。虽然LSTM的计算复杂度会比DNN增加,但其整体性能比DNN有相对20%左右稳定提升。BLSTM是在LSTM基础上做的进一步改进,考虑语音信号的历史信息对当前帧的影响,还要考虑未来信息对当前帧的影响,因此其网络中沿时间轴存在正向和反向两个信息传递过程,这样该模型可以更充分考虑上下文对于当前语音帧的影响,能够极大提高语音状态分类的准确率。BLSTM考虑未来信息的代价是需要进行句子级更新,模型训练的收敛速度比较慢,同时也会带来解码的延迟,对于这些问题,业届都进行了工程优化与改进,即使现在仍然有很多大公司使用的都是该模型结构。图像识别中主流的模型就是CNN,而语音信号的时频图也可以看作是一幅图像,因此CNN也被引入到语音识别中。要想提高语音识别率,就需要克服语音信号所面临的多样性,包括说话人自身、说话人所处的环境、采集设备等,这些多样性都可以等价为各种滤波器与语音信号的卷积。而CNN相当于设计了一系列具有局部关注特性的滤波器,并通过训练学习得到滤波器的参数,从而从多样性的语音信号中抽取出不变的部分。

    比如兼容性方面新兴公司做的会更加彻底,这种兼容性对于一套产品同时覆盖国内国外市场是相当有利的。类比过去的Android,语音交互的平台提供商们其实面临更大的挑战,发展过程可能会更加的曲折。过去经常被提到的操作系统的概念在智能语音交互背景下事实上正被赋予新的内涵,它日益被分成两个不同但必须紧密结合的部分。过去的Linux以及各种变种承担的是功能型操作系统的角色,而以Alexa为的新型系统则承担的则是智能型系统的角色。前者完成完整的硬件和资源的抽象和管理,后者则让这些硬件以及资源得到具体的应用,两者相结合才能输出终用户可感知的体验。功能型操作系统和智能型操作系统注定是一种一对多的关系,不同的AIoT硬件产品在传感器(深度摄像头、雷达等)、显示器上(有屏、无屏、小屏、大屏等)具有巨大差异,这会导致功能型系统的持续分化(可以和Linux的分化相对应)。这反过来也就意味着一套智能型系统,必须同时解决与功能型系统的适配以及对不同后端内容以及场景进行支撑的双重责任。这两边在操作上,属性具有巨大差异。解决前者需要参与到传统的产品生产制造链条中去,而解决后者则更像应用商店的开发者。这里面蕴含着巨大的挑战和机遇。

   目前的主流语音识别系统多采用隐马尔可夫模型HMM进行声学模型建模。

    使处理后的信号更完全地反映语音的本质特征提取。智能语音系统的未来实现人机之间的自由语音交互将成为未来AI的发展趋势,新技术投入市场会带来一些热情,但有一定的改善空间。首先,智能语音市场需要对特定人群适当地改变特定的场景。现在人机交互在实时性、正确性等方面也需要提高。其次,语音输入的内容与各种专业知识相关,智能语音系统在理解人类语言的表面意义的基础上,认识到更深的意义,因此智能语音系统的知识图谱也是一大挑战,对输入输出、编译代码提出了很高的要求,语音识别技术利用高速发展的信息网,可以实现计算机全球网络和信息资源的共享,因此应用的系统有语音输入和控制系统、电销机器人、智能手机查询系统、智能家电和玩具等智能手机机器人以房地产、金融、电商、保险、汽车等都是电话销售行业的形式,改变着隐含的影响和我们的生活。因此,语言识别功能是非常有潜力的技术。我们在平时的生活中可以在很多地方使用它,可以方便我们的生活和工作,如智能手机、智能冰箱和空调、自动门、汽车导航、机器人控制、医疗实施、设备等。21世纪不能说是语音识别普及的时代,但语音识别产品和设备也以独特的魅力时代潮流,成为跟上时代的宠儿和焦点。它融合了语言学、计算机科学和电气工程领域的知识和研究。新疆语音识别教程

为了能够更加清晰的定义语音识别的任务,先来看一下语音识别的输入和输出都是什么。新疆语音识别教程

    语音识别是一门综合性学科,涉及的领域非常广,包括声学、语音学、语言学、信号处理、概率统计、信息论、模式识别和深度学习等。语音识别的基础理论包括语音的产生和感知过程、语音信号基础知识、语音特征提取等,关键技术包括高斯混合模型(GaussianMixtureModel,GMM)、隐马尔可夫模型(HiddenMarkovModel,HMM)、深度神经网络(DeepNeuralNetwork,DNN),以及基于这些模型形成的GMM-HMM、DNN-HMM和端到端(End-to-End,E2E)系统。语言模型和解码器也非常关键,直接影响语音识别实际应用的效果。为了让读者更好地理解语音信号的特性,接下来我们首先介绍语音的产生和感知机制。语音的产生和感知人的发音qi官包括:肺、气管、声带、喉、咽、鼻腔、口腔和唇。肺部产生的气流冲击声带,产生振动。声带每开启和闭合一次的时间是一个基音周期(Pitchperiod)T,其倒数为基音频率(F0=1/T,基频),范围在70Hz~450Hz。基频越高,声音越尖细,如小孩的声音比大人尖,就是因为其基频更高。基频随时间的变化,也反映声调的变化。人的发音qi官声道主要由口腔和鼻腔组成,它是对发音起重要作用的qi官,气流在声道会产生共振。前面五个共振峰频率(F1、F2、F3、F4和F5)。反映了声道的主要特征。新疆语音识别教程