语法信息与韵律结构的分析与预测

韵律结构的自动预测是高自然度文语转换(TTS)系统的关键组成部分,直接影响到合成语音的自然度和表现力。该文建立了一个同时具有语法信息与韵律结构标注的汉语语料库。在这一语料库的基础上,对汉语的韵律结构组成、韵律结构与语法语义之间的关系进行了分析,并进行了预测试验。研究发现,汉语的韵律结构虽与语法结构不同,但是有着密切的联系,韵律结构可以通过语法结构进行预测。韵律结构除与语法结构有关之外,还要受到语句语义的制约。     

基于韵律特征和语法信息的韵律边界检测模型

韵律短语边界的自动检测,对语音合成中语料库的韵律标注以及语音识别中韵律短语的自动划分都有重要意义。本文通过对影响韵律短语边界的声学、韵律等参量的分析,得到和韵律短语边界关联性较大的一组声学特征参数、韵律环境参数和语法信息;同时引入语音合成中的韵律预测思想,在假定所有音节边界均为非韵律短语边界时,预测每个音节的基频。最后使用决策树模型,将音节边界处的韵律环境信息、语法信息以及预测结果作为决策树的输入,利用决策树综合判定当前音节边界是否为韵律短语的边界。实验表明,这种方法对于基于确定性文本(text-dependent)的语音韵律短语边界的检测,具有较好效果,同时可以显著提高语音合成中语料库的标注效率和标注结果的一致性。     

基于约束模型的韵律短语预测

本文提出了基于语法约束和长度约束的韵律短语预测模型。在语法约束模型中,我们引入了组块作为基本的节律分析单元。韵律短语的长度约束模型是利用隐马尔科夫模型对语句中韵律短语的长度规划进行建模,这个模型对短语的长度分布及韵律词与韵律短语的关系进行了描述。最后,利用一个称为k-候选的方法来融合这两个约束模型。整个方法充分利用了韵律短语的语法约束和长度约束,并将之有机地结合起来。试验表明,该预测模型达到了很好的效果,韵律短语边界识别的调和平均值达到82.9%。     

汉语朗读话语重音自动分类研究

汉语的重音由于受到声调、语调以及韵律单元层级的干扰和制约,对于重音的自动感知一直是比较困难的问题。针对标准的朗读普通话语,本文在广义韵律结构的框架下研究了重音的声学表现,设计并实现了重音的自动感知模型。本文提出的基于分类树结构的区分度模型能有效地结合韵律单元结构对重音的制约。研究结果表明,音高高线、调域、音长是表达重音最重要线索,利用这些线索能有效地实现对重音的自动感知。我们的模型能一般能达到80 %左右的重音检出水平。     

基于语法树高度的汉语韵律短语预测

在文语转换系统中,从文本中预测出准确的韵律结构对于提高合成语音的自然度具有重要的作用。利用10 000句标注了词性标记的文本语料,在语言学专家的指导下,人工标注了语料的韵律词和韵律短语。选择了标注结果一致性最高的500句语句,标注了语法层级结构,并利用语法树高度描述语法词之间连接的紧密程度。通过分析韵律短语边界与语法结构的关系,发现韵律短语边界受语法树高度、语法词词性和语法词词长的影响,因此选择了这三个特征,利用TBL算法和400句训练语句训练了预测模型。测试集上的预测结果表明,提出的方法在小规模训练语料下,韵律短语预测的精确率达到了75.2%,召回率达到了77.1%,F-Score达到了76.1%。     

基于最大熵模型的韵律短语边界预测

语音合成系统中,由于韵律短语边界预测的水平不高,阻碍了合成语音自然度的进一步提高。本文根据韵律短语边界预测的特点,提出了基于最大熵模型的预测方法。为考察该方法的能力,在较大规模的数据集上,使用相同的属性集,对比了其与主流的决策树方法的预测效果。还考察了词面信息的贡献,以及选择特征时的不同阈值对最大熵模型的影响。实验表明,使用相同的属性信息,最大熵方法比传统的决策树方法在F-Score上有5.5%的提高,加入了词面信息的最大熵模型则有9.4%的提高。最后指出,最大熵模型相当于一个带权重的规则系统,可以很好的解决规则冲突问题。     

基于依存句法分析的汉语韵律层级自动预测技术研究

不同的韵律层级可以将文本划分成适合朗读与理解的韵律组块,从而保证合成语音能够以自然的节奏表现出来。目前对韵律层级预测所采用的特征绝大多数是较为浅层的特征,如词性、词长等,但这些浅层特征对有的韵律层次如韵律短语的预测能力比较弱。实际上,句法结构同韵律层级之间有着非常紧密的联系,二者相互影响,相互制约。本文根据依存句法分析的结果,抽取出若干同韵律层级相关的深层句法特征对韵律层级进行预测。实验证明,其中内弧跨度和内弧类型等特征,对浅层特征较难解决的类似韵律短语这种中间层次的韵律单元划分问题,可以起到很大的提高作用,使韵律短语标注的综合F值提高了11%。     

支持重音合成的汉语语音合成系统

针对基于单元挑选的汉语语音合成系统中重音预测及实现,本文采用了知识指导下的数据驱动建模策略。首先,采用经过感知结果优化的重音检测器,实现了语音数据库的自动标注;其次,利用重音标注数据库,训练得到支持重音预测的韵律预测模型;用重音韵律预测模型替代原语音合成系统中的相应模型,从而构成了支持重音合成的语音合成系统。实验结果分析表明,基于感知结果优化的重音检测器的标注结果是可靠的;支持重音的韵律声学预测模型是合理的;新的合成系统能够合成出带有轻重变化的语音。     

汉语韵律边界的声学实验研究

本文以带有韵律标注的语料库ASCCD为基础,从语音信号分析的角度,研究了汉语普通话韵律间断模式在语音的时长、基频和音强等三个方面的表现特征,并在大量统计分析的基础上建立了识别分类的决策树模型,实验证明,这些特征能较好地描述朗读话语的韵律间断模式。     

汉语韵律短语的时长与音高研究

语句和篇章的韵律结构和信息结构的分析及模型化是提高语音合成的自然度、降低自然语言识别错误率的关键。该文在带有韵律标注ASCCD语料库的基础上对韵律短语的时长和音高特性进行了研究,得到并验证了如下一些结论:(1)韵律短语边界对音节时长有明显的延长作用,不同声调对音节的时长延长作用不同,并且不同的重音级别对音节时长的延长作用也不同。(2)韵律短语边界处中断的时长在较小的韵律边界表现的更为明显。韵律短语的边界处发生了明显的音高重置现象,韵律短语的音高低线总是下降的,而音高高线只是在重音后下降,并且重音处的音域大而且音高高线的位置高。     

普通话韵律结构对声韵母时长影响的分析

该研究基于大规模语音数据库,通过建立普通话连续语流中的声韵母时长预测模型,考察声韵母时长的影响因素,探讨普通话声韵母在连续语流中的时长变化类型与话语韵律结构之间的关系。初步研究结果表明 话语的韵律结构对声母时长的影响较小,而对韵母时长的影响较为显著,这种影响主要体现为 韵律单元末音节的韵母时长是否发生显著延长与话语的韵律结构密切相关,韵律大短语和语调短语末尾的音节通常会发生显著的韵母延长,韵律词内以及韵律词末尾的音节通常不会发生韵母延长;韵律小短语末尾的音节在韵母时长方面的表现比较混乱,规律性不明显,可能需要进一步做分化处理。     

语音合成中的韵律关联模型

基于大规模语音数据库的文语转换系统(Text-to-Speech , TTS)中,如何选取合适的语音基元是提高合成语音自然度的重要因素。本文研究了连续语流中的韵律关联现象,提出了包含韵律关联参数的汉语韵律特征参数集,基于数据挖掘中的关联规则模型(Association Rules Model)建立韵律关联模型,并将该模型应用于基元选取。实验表明,该方法有效地利用了语音基元的韵律及关联信息,符合人耳的知觉感受,使得合成语音自然度的主观评测MOS(Mean Opinion Score)得分与不考虑韵律关联时的结果相比提高了12.22%(3.49/3.11)。     

基于韵律信息的连续语流调型评测研究

汉语连续语流中的调型评测是汉语语音评测的一个重要环节,利用连续语流中韵律耦合效应和韵律结构紧密相关这一特性,以韵律词为基本建模单元,建立基于多空间概率分布的HMM调型模型(MSD-HMM),使得汉语普通话水平评测系统针对标准连续语流的调型识别率从82.0% 提升至84.6%;针对有方言背景的非标准发音,机器评分与专家评分的相关度绝对提升超过3.0%。     

维吾尔语双音节词韵律特征声学分析

该文从文本分析模块入手,利用“维吾尔语语音声学参数库”,选择了以开音节和闭音节结尾的969个双音节词的韵律参数,包括元音时长、音高和音强进行了统计分析,归纳了其元音时长、音高和音强分布模式,探讨了维吾尔语双音节词的韵律节奏模式与双音节词重音之间的关系问题,其目的是为了提高语音合成的自然度。我们相信本项研究对维吾尔语语言乃至整个阿尔泰语系语言的韵律研究具有较高的参考价值。