语音识别入门概述

1、语音识别的定义

Automatic Speech Recognition（ASR）或Speech to Text（STT），将语音转换为文本的任务。

2、语音识别的常用评估标准：

（1）Accuracy（准确率）

• 音素错误率（Phone Error Rate）
• 词错误率（Word Error Rate，WER）
• 字错误率（Character Error Rate，CER）
• 句错误率（Sentence Error Rate，SER）

（2）Efficiency（效率）

• 实时率（Real-time Factor，RTF）

3、语音生成

（1）音素：一种语言中语音的“最小”单元。音素可以分为辅音音素和元音音素，不同的语言中音素的数量不完全相同

（2）词素：一种语言中最小的具有语义的结构单元

（3）共振峰：指声音的频谱中能量相对集中的一些区域

（4）协同发音：人的发音过程中，受类似惯性的影响，每一个发音都会受到前面发音和后面发音的影响，音素在声学上的实现和上下文是强相关的

（5）音节：一个更大颗粒度的单位，元音和辅音结合构成一个音节

在中文中，一个汉字读音为一个带调音节，普通话约1300多个带调音节，如果去掉声调，即基础音节，普通话约400个基础音节。

4、语音感知

（1）响度：人主管感受不同频率成分声音的物理量

（2）音色：由声音波形的谐波频谱和包络决定

（3）音调：对于频率的感知，非线性的，近似对数函数

f：物理频率
Tmel：音调
Mel：单位

5、语音识别的深度学习时代

2006年，多伦多大学Geoffrey Hinton教授在Nature上发表论文，为神经网络提供了有效的预训练算法，标志着语音识别进入深度学习时代。这个阶段声学架构从GMM-HMM转变为DNN-HMM，语言模型也转变为ngram NNLM。在深度学习时代，语音识别错误率在众多Benchmark上取得新低，目前在IBM，Switchboard数据集上词错误率已达到5.0%，语音系统开始逐步从混合系统（Hybrid）发展到端到端系统。

6、现代语音识别框架

（1）统计模型：

如果是指声学特征向量（观测向量）的序列，表示一个单词序列，则最有可能的单词序列由以下公式计算而来：

应用贝叶斯定理推导：

其中，为声学模型，为语言模型。

现代的统计模型使用声学模型、语言模型、发音词典，通过给定的声学特征向量X，获取最有可能的词序列。

（2）端到端系统：

用一个神经网络直接讲输入声学特征向量X映射为词序列。

7、语料库与工具包

（1）英文数据：

• TIMIT：音素识别，LDC版权
• WSJ：新闻播报，LDC版权
• Switchboard：电话对话，LDC版权
• Librispeech：有声读物，1000小时，开源（http://openslr.org/12/）
• AMI：会议，开源（http://openslr.org/16/）
• TED-LIUM：演讲，开源（http://openslr.org/19/）
• CHiME-4：平板远讲，需申请
• CHiME-5/6：聚会聊天，需申请

（2）中文数据：

• THCHS-30，30小时，开源（http://openslr.org/18/）
• HKUST，150小时，电话对话，LDC版权
• AIShell-1，178小时，开源（http://openslr.org/33/）
• AIShell-2，1000小时，开源需申请（http://www.aishelltech.com/aishell_2）
• aidatatang_200zh，200小时，开源（http://openslr.org/62/）
• MAGICDATA，755小时，开源（http://openslr.org/68/）

（3）工具包：

• HTK：http://htk.eng.cam.ac.uk/（C）
• Kaldi：http://kaldi-asr.org/（C ，Python）（目前使用最广泛的工具包）
• ESPNet：https://github.com/espnet/（Pytorch based）（主要针对端到端系统）
• Lingvo：https://github.com/tensorflow/lingvo.git（Tensorflow based）

这篇好文章是转载于：学新通技术网