Redução de dimensionalidade aplicada à diarização de locutor

Abstract

Atualmente existe uma grande quantidade de dados multimídia sendo geradas todos os dias. Estes dados são oriundos de diversas fontes, como transmissões de rádio ou televisão, gravações de palestras, encontros, conversas telefônicas, vídeos e fotos capturados por celular, entre outros. Com isto, nos últimos anos o interesse pela transcrição de dados multimídia tem crescido, onde, no processamento de voz, podemos destacar as áreas de Reconhecimento de Locutor, Reconhecimento de Fala, Diarização de Locutor e Rastreamento de Locutores. O desenvolvimento destas áreas vem sendo impulsionado e direcionado pelo NIST, que periodicamente realiza avaliações sobre o estado-da-arte. Desde 2000, a tarefa de Diarização de Locutor tem se destacado como uma das principáis frentes de pesquisa em transcrição de dados de voz, tendo sido avaliada pelo NIST por diversas vezes na última década. O objetivo desta tarefa é encontrar o número de locutores presentes em um áudio, e rotular seus respectivos trechos de fala, sem que nenhuma informação tenha sido previamente fornecida. Em outras palavras, costuma-se dizer que o objetivo é responder a questão "Quem falou e quando?". Um dos grandes problemas nesta área é se conseguir obter um bom modelo para cada locutor presente no áudio, dada a pouca quantidade de informações e a alta dimensionalidade dos dados. Neste trabalho, além da criação de um Sistema de Diarização de Locutor, iremos tratar este problema mediante à redução de dimensionalidade através de análises estatísticas. Usaremos a Análise de Componentes Principáis, a Análise de Discriminantes Lineares e a recém apresentada Análise de Semi-Discriminantes Lineares. Esta última utiliza um método de inicialização estático, iremos propor o uso de um método dinâmico, através da detecção de pontos de troca de locutor. Também investigaremos o comportamento destas análises sob o uso simultâneo de múltiplas parametrizações de curto prazo do sinal acústico. Os resultados obtidos mostram que é possível preservar - ou até melhorar - o desempenho do sistema, mesmo reduzindo substâncialmente o número de dimensões. Isto torna mais rápida a execução de algoritmos de Aprendizagem de Máquina e reduz a quantidade de memória necessária para armezenar os dados.

Currently, there is a large amount of multimedia data being generated everyday. These data come from various sources, such as radio or television, recordings of lectures and meetings, telephone conversations, videos and photos captured by mobile phone, among others. Because of this, interest in automatic multimedia data transcription has grown in recent years, where, for voice processing, we can highlight the areas of Speaker Recognition, Speech Recognition, Speaker Diarization and Speaker Tracking. The development of such areas is being conducted by NIST, which periodically promotes state-of-the-art evaluations. Since 2000, the task of Speaker Diarization has emerged as one of the main research fields in voice data transcription, having been evaluated by NIST several times in the last decade. The objective of this task is to find the number of speakers in an audio recording, and properly label their speech segments without the use of any training information. In other words , it is said that the goal of Speaker Diarization is to answer the question "Who spoke when?". A major problem in this area is to obtain a good speaker model from the audio, given the limited amount of information available and the high dimensionality of the data. In the current work, we will describe how our Speaker Diarization System was built, and we will address the problem mentioned by lowering the dimensionality of the data through statistical analysis. We will use the Principal Component Analysis, the Linear Discriminant Analysis and the newly presented Fisher Linear Semi-Discriminant Analysis. The latter uses a static method for initialization, and here we propose the use of a dynamic method by the use of a speaker change points detection algorithm. We also investigate the behavior of these data analysis techniques under the simultaneous use of multiple short term features. Our results show that it is possible to maintain - and even improve - the system performance, by substantially reducing the number of dimensions. As a consequence, the execution of Machine Learning algorithms is accelerated while reducing the amount of memory required to store the data.