On Codebook Design to Improve Speaker Adaptation

음성 인식 시스템의 화자 적응 성능 향상을 위한 코드북 설계

The purpose of this paper is to propose a method improving the performance of a semi-continuous hidden Markov model(SCHMM) speaker adaptation system which uses Bayesian Parameter reestimation approach. The performance of Bayesian speaker adaptation could be degraded in case that the features of a new speaker are severely different from those of a reference codebook. The excessive codewords of the reference codebook still remain after adaptation proess. which cause confusion in recognition process. To solve such problems, the proposed method uses formant information which is extracted from the cepstral coefficients of the reference codebook and adaptation data. The reference codebook is adapted to represent the formant distribution of a new speaker and it is used for Bayesian speaker adaptation as an initial codebook. The proposed method provides accurate correspondence between reference codebook and adaptation data. It was observed that the excessive codewords were not selected during recognition process. The experimental results showed that the proposed method improved the recognition performance.

본 논문에서는 반연속 HMM(semi-continuous Hidden Markov Model) 음성 인식 시스템에 적용되는 베이시안 화자 적응(Bayesian speaker adaptation)의 성능 향상을 위해 코드북 변환 알고리즘을 제안하였다. 기존 베이시안 화자 적응 알고리즘의 경우 새로운 화자의 특징 분포와 코드북 사전 밀도의 차이가 큰 경우 적응 데이터와 코드북간의 잘못된 대응 관계를 얻을 수 있으며, 기준(reference) 코드북에 필요 이상으로 많은 코드워드가 존재하는 경우 적응된 코드북에도 불필요한 코드워드들이 남아 인식 과정에 혼란을 줄 수 있다. 이 문제점을 해결하기 위하여 제안된 코드북 변환 알고리즘에서는 주파수 영역의 포만트 정보를 이용하였다. 화자 적응을 수행하기 앞서 코드북의 켑스트럼으로부터 포만트를 추출해 내고, 이들의 분포를 적응 화자의 포만트 분포와 일치되도록 변환시켜 주었다. 이 변환된 포만트들로부터 다시 켑스트럼을 구하여 변환된 코드북을 얻고, 이를 화자 적응의 초기 코드북으로 사용하였다. 제안된 알고리즘을 이용하였을 경우 코드북과 적응 화자의 음성 간의 정확한 대응 관계를 찾을 수 있었고, 불필요한 코드워드들이 인식 과정에서 사용되지 않도록 변환되어 인식률이 향상되는 것을 실험을 통해 확인하였다.