没有任何一个公司可以全线打造所有的产品。语音识别的产业趋势当语音产业需求四处开花的同时,行业的发展速度反过来会受限于平台服务商的供给能力。跳出具体案例来看,行业下一步发展的本质逻辑是:在具体每个点的投入产出是否达到一个普遍接受的界限。离这个界限越近,行业就越会接近滚雪球式发展的临界点,否则整体增速就会相对平缓。不管是家居、金融、教育或者其他场景,如果解决问题都是非常高投入并且长周期的事情,那对此承担成本的一方就会犹豫,这相当于试错成本过高。如果投入后,没有可感知的新体验或者销量促进,那对此承担成本的一方也会犹豫,显然这会影响值不值得上的判断。而这两个事情,归根结底都必须由平台方解决,产品方或者解决方案方对此无能为力,这是由智能语音交互的基础技术特征所决定。从技术来看,整个语音交互链条有五项单点技术:唤醒、麦克风阵列、语音识别、自然语言处理、语音合成,其它技术点比如声纹识别、哭声检测等数十项技术通用性略弱,但分别出现在不同的场景下,并会在特定场景下成为关键。看起来关联的技术已经相对庞杂,但切换到商业视角我们就会发现,找到这些技术距离打造一款体验上佳的产品仍然有绝大距离。由于语音交互提供了更自然、更便利、更高效的沟通形式,语音识别必定将成为未来主要的人机互动接口之一。湖南语音识别字
CNN本质上也可以看作是从语音信号中不断抽取特征的一个过程。CNN相比于传统的DNN模型,在相同性能情况下,前者的参数量更少。综上所述,对于建模能力来说,DNN适合特征映射到空间,LSTM具有长短时记忆能力,CNN擅长减少语音信号的多样性,因此一个好的语音识别系统是这些网络的组合。端到端时代语音识别的端到端方法主要是代价函数发生了变化,但神经网络的模型结构并没有太大变化。总体来说,端到端技术解决了输入序列的长度远大于输出序列长度的问题。端到端技术主要分成两类:一类是CTC方法,另一类是Sequence-to-Sequence方法。传统语音识别DNN-HMM架构里的声学模型,每一帧输入都对应一个标签类别,标签需要反复的迭代来确保对齐更准确。采用CTC作为损失函数的声学模型序列,不需要预先对数据对齐,只需要一个输入序列和一个输出序列就可以进行训练。CTC关心的是预测输出的序列是否和真实的序列相近,而不关心预测输出序列中每个结果在时间点上是否和输入的序列正好对齐。CTC建模单元是音素或者字,因此它引入了Blank。对于一段语音,CTC**后输出的是尖峰的序列,尖峰的位置对应建模单元的Label,其他位置都是Blank。上海语音识别工具一个连续语音识别系统大致包含了四个主要部分:特征提取、声学模型、语言模型和解码器等。
即在解码端通过搜索技术寻找优词串的方法。连续语音识别中的搜索,就是寻找一个词模型序列以描述输入语音信号,从而得到词解码序列。搜索所依据的是对公式中的声学模型打分和语言模型打分。在实际使用中,往往要依据经验给语言模型加上一个高权重,并设置一个长词惩罚分数。语音识别本质上是一种模式识别的过程,未知语音的模式与已知语音的参考模式逐一进行比较,佳匹配的参考模式被作为识别结果。当今语音识别技术的主流算法,主要有基于动态时间规整(DTW)算法、基于非参数模型的矢量量化(VQ)方法、基于参数模型的隐马尔可夫模型(HMM)的方法、以及近年来基于深度学习和支持向量机等语音识别方法。站在巨人的肩膀上:开源框架目前开源世界里提供了多种不同的语音识别工具包,为开发者构建应用提供了很大帮助。但这些工具各有优劣,需要根据具体情况选择使用。下表为目前相对流行的工具包间的对比,大多基于传统的HMM和N-Gram语言模型的开源工具包。对于普通用户而言,大多数人都会知道Siri或Cortana这样的产品。而对于研发工程师来说,更灵活、更具专注性的解决方案更符合需求,很多公司都会研发自己的语音识别工具。(1)CMUSphinix是卡内基梅隆大学的研究成果。
LSTM)的循环神经网络RNN,能够通过遗忘门和输出门忘记部分信息来解决梯度消失的问题。由LSTM也衍生出了许多变体,较为常用的是门控循环单元(GatedRecurrentUnit,GRU),在训练数据很大的情况下GRU相比LSTM参数更少,因此更容易收敛,从而能节省很多时间。LSTM及其变体使得识别效果再次得到提升,尤其是在近场的语音识别任务上达到了可以满足人们日常生活的标准。另外,时延神经网络(TimeDelayNeuralNetwork,TDNN)也获得了不错的识别效果,它可以适应语音的动态时域变化,能够学习到特征之间的时序依赖。深度学习技术在近十几年中,一直保持着飞速发展的状态,它也推动语音识别技术不断取得突破。尤其是近几年,基于端到端的语音识别方案逐渐成了行业中的关注重点,CTC(ConnectionistTemporalClassification)算法就是其中一个较为经典的算法。在LSTM-CTC的框架中,后一层往往会连接一个CTC模型,用它来替换HMM。CTC的作用是将Softmax层的输出向量直接输出成序列标签,这样就实现了输入语音和输出结果的直接映射,也实现了对整个语音的序列建模。2012年,Graves等人又提出了循环神经网络变换器RNNTransducer,它是CTC的一个扩展,能够整合声学模型与语言模型,同时进行优化。其识别精度和速度都达不到实际应用的要求。
包括语法词典的构建、语音识别引擎的初始化配置、音频数据的采集控制和基本语义的解析等;应用数据库是用户的数据中心,作为语音识别数据的源头,语音控制模块从中提取用户关键数据,并以此为基础构建本地语法词典;语音识别离线引擎是语音转换为文字的关键模块,支持在离线的情况下,根据本地构建的语法网络,完成非特定人连续语音识别功能,同时具备语音数据前、后端点检测、声音除噪处理、识别门限设置等基本功能;音频采集在本方案中属于辅助模块,具备灵活、便捷的语音控制接口,支持在不同采样要求和采样环境中,对实时音频数据的采集。(2)关键要素分析本方案工作于离线的网络环境中,语音数据的采集、识别和语义的解析等功能都在终端完成,因此设备性能的优化和语音识别的准度尤为重要。在具体的实现过程中,存在以下要素需要重点关注。(1)用户构建的语法文档在引擎系统初始化时,编译成语法网络送往语音识别器,语音识别器根据语音数据的特征信息,在识别网络上进行路径匹配,识别并提取用户语音数据的真实信息,因此语法文档的语法结构是否合理,直接关系到识别准确率的高低;(2)应用数据库是作为语音识别数据的源头,其中的关键数据如果有变化。语音识别是项融合多学科知识的前沿技术,覆盖了数学与统计学、声学与语言学、计算机与人工智能等基础学科。江苏云语音识别
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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。湖南语音识别字