英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李春蘭

摘 要： 針對(duì)傳統(tǒng)的英語(yǔ)發(fā)音自動(dòng)校對(duì)系統(tǒng)中語(yǔ)音識(shí)別混亂的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)。引進(jìn)滅錯(cuò)計(jì)算進(jìn)行語(yǔ)音的識(shí)別校對(duì)，通過(guò)滅錯(cuò)計(jì)算的語(yǔ)音信息能夠進(jìn)行高階識(shí)別，避免傳統(tǒng)的識(shí)別校對(duì)方法中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)階誤差，同時(shí)優(yōu)化了反饋控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的識(shí)別語(yǔ)音的能力。為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)的有效性，設(shè)計(jì)了對(duì)比仿真試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，設(shè)計(jì)的英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)能夠有效地解決語(yǔ)音識(shí)別混亂問(wèn)題。

關(guān)鍵詞： 英語(yǔ)口語(yǔ)； 自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)； 滅錯(cuò)計(jì)算； 高階識(shí)別

中圖分類(lèi)號(hào)： TN911?34； TN273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）24?0059?03

Abstract： In view of the problem of speech recognition confusion in the traditional automatic English pronunciation proofreading system， an automatic pronunciation proofreading system for spoken English was designed. The fault clearing calculation is introduced to perform English speech recognition and proofreading. The speech information after the fault clearing calculation can be used for high?order recognition， which avoids data order error in the traditional recognition and proofreading method and optimizes the feedback control system， so that the speech recognition capability of the system can be improved. In order to verify the validation of the automatic pronunciation proofreading system for spoken English， the contrast simulation experiment was designed. The experimental data shows that the designed automatic pronunciation proofreading system for spoken English can effectively resolve the problem of speech recognition confusion.

Keywords： spoken English； automatic pronunciation proofreading system； fault clearing calculation； high?order recognition

0 引 言

隨著計(jì)算機(jī)識(shí)別技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的研究已經(jīng)進(jìn)展到非常高的程度[1?2]。其中使用最為廣泛的是英語(yǔ)語(yǔ)音校對(duì)系統(tǒng)。語(yǔ)音校對(duì)系統(tǒng)主要是針對(duì)發(fā)音質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)算以及進(jìn)行發(fā)音錯(cuò)誤檢測(cè)[3?4]。對(duì)發(fā)音質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)算，根據(jù)國(guó)內(nèi)外很多算法進(jìn)行校對(duì)計(jì)算還是比較容易的，并且計(jì)算的水平以及準(zhǔn)確度也比較高[5]。但在針對(duì)語(yǔ)音識(shí)別過(guò)程的數(shù)據(jù)信息干擾以及語(yǔ)音混淆，通過(guò)發(fā)音質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)算是無(wú)法進(jìn)行消除的，只有通過(guò)特定的算法才能有效地進(jìn)行消除[6?7]。但是在提取的過(guò)程中攜帶音頻屬性是惟一的，進(jìn)行參照比對(duì)的可能性就會(huì)大大降低，造成語(yǔ)音識(shí)別混亂的問(wèn)題[8]。針對(duì)上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)一款英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)。并進(jìn)行試驗(yàn)分析，結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)能夠有效地解決語(yǔ)音識(shí)別混亂問(wèn)題。

1 英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1 硬件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)主要依靠識(shí)別器進(jìn)行英語(yǔ)口語(yǔ)校對(duì)識(shí)別。英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)主要由錄制系統(tǒng)、語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)及評(píng)價(jià)系統(tǒng)三個(gè)板塊組成。本文設(shè)計(jì)英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)的音頻采集器選用高頻介子振幅采集器，同過(guò)采集的數(shù)據(jù)對(duì)比錄制好數(shù)據(jù)編碼，進(jìn)行校對(duì)評(píng)價(jià)，其架構(gòu)如圖1所示。

1.2 引進(jìn)滅錯(cuò)計(jì)算進(jìn)行校對(duì)

引進(jìn)滅錯(cuò)計(jì)算能夠保證本文設(shè)計(jì)的英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)，能有效進(jìn)行高準(zhǔn)確度語(yǔ)音口語(yǔ)校對(duì)計(jì)算，想要使用滅錯(cuò)計(jì)算，首先需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的填充處理以及屬性規(guī)劃，如下：

式中：為英語(yǔ)口語(yǔ)的震動(dòng)音頻；為震動(dòng)的波峰極值；為震動(dòng)的波谷極值；為音頻的有效周期律；為介子傳輸?shù)恼穹?；為英語(yǔ)口語(yǔ)的標(biāo)準(zhǔn)振幅；為恒定頻率參數(shù)，是保證進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)參量。

通過(guò)上述方法將采集的英語(yǔ)口語(yǔ)語(yǔ)音進(jìn)行“標(biāo)準(zhǔn)化”處理，并進(jìn)行口語(yǔ)信息的填充，計(jì)算式為：

式中：為英語(yǔ)口語(yǔ)進(jìn)行填充處理過(guò)程中的函數(shù)離散值；為填充最大化的權(quán)值函數(shù)差；代表兩個(gè)音頻節(jié)點(diǎn)之間的跳數(shù)；代表音頻中節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑。填充處理的數(shù)據(jù)便可以進(jìn)行屬性規(guī)劃，如下：

式中：是衡量音頻的指標(biāo)；是恒定音頻固有周期的參量。其屬性已經(jīng)被標(biāo)定進(jìn)行滅錯(cuò)校對(duì)計(jì)算，公式為：

式中：表示音頻的固有斜動(dòng)性，是衡量音符的參量；為音頻屬性的合集熵，是進(jìn)行音頻校對(duì)的函數(shù)參量；為對(duì)應(yīng)音頻的匹配系數(shù)；表示進(jìn)階音頻所含有的高程權(quán)值；表示音頻滅錯(cuò)校對(duì)極限值。

1.3 優(yōu)化反饋控制系統(tǒng)提高語(yǔ)言識(shí)別能力endprint

對(duì)本文設(shè)計(jì)的英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)中的反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可以最大程度上提高校對(duì)的能力，同時(shí)可以從根本上解決出現(xiàn)的語(yǔ)音識(shí)別混亂的問(wèn)題。優(yōu)化反饋控制器首先改變反饋的路徑，路程計(jì)算公式為：

式中：為反饋音頻的承接算子；為百世拼音的信道焓值系數(shù)；為音頻類(lèi)型參數(shù)代碼。通過(guò)上述公式可以改變反饋的路徑，以及對(duì)反饋渠道進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。假設(shè)為英語(yǔ)口語(yǔ)的音頻失效值，通過(guò)序列計(jì)算可以對(duì)音頻的失效情況進(jìn)行描述，這樣可以進(jìn)行更好的音頻對(duì)照，公式為：

式中：表示英語(yǔ)口語(yǔ)的音頻識(shí)別碼；表示對(duì)應(yīng)音頻的渠道權(quán)值。通過(guò)上述公式可以對(duì)數(shù)字化的音頻信號(hào)進(jìn)行有序的排列，增加校對(duì)準(zhǔn)確率，識(shí)別能力。反饋對(duì)比公式為：

式中：為對(duì)音頻衡量最有效的參數(shù)；為一個(gè)區(qū)域函數(shù)能說(shuō)明音頻校對(duì)的準(zhǔn)確性；分別表示音頻信號(hào)的頻率、周期。假設(shè)英語(yǔ)口語(yǔ)的準(zhǔn)確頻率為，實(shí)際發(fā)音為，可得對(duì)應(yīng)專(zhuān)函關(guān)系為：

為了保證本文設(shè)計(jì)的英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)能夠在反饋過(guò)程中進(jìn)行準(zhǔn)確的校正，還需要進(jìn)行反饋系統(tǒng)的魯化計(jì)算，公式為：

式中：的4個(gè)對(duì)應(yīng)值分別為反饋控制系統(tǒng)的魯化上極限值、下極限值、載量極限值、傳輸極限值；表示英語(yǔ)口語(yǔ)音頻的律動(dòng)性；表示屬性涵蓋內(nèi)置函數(shù)。魯化計(jì)算能夠說(shuō)明系統(tǒng)的使用情況，還需要對(duì)影響限制，保證系統(tǒng)能夠進(jìn)行正常的工作，公式為：

式中：為學(xué)習(xí)因子；為迭代次數(shù)；為音頻采集權(quán)值；為音頻節(jié)點(diǎn)間的間隔；為音頻輸出值；為音頻采集速度；為對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)音頻節(jié)點(diǎn)。上階函數(shù)、下階函數(shù)已經(jīng)得到限制，通過(guò)該算法對(duì)音頻極限進(jìn)行限制能夠有效解決語(yǔ)音識(shí)別混亂問(wèn)題。

綜上所述，本文設(shè)計(jì)的英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)，引進(jìn)滅錯(cuò)計(jì)算進(jìn)行語(yǔ)音的識(shí)別校對(duì)，通過(guò)滅錯(cuò)計(jì)算能夠有效地提高英語(yǔ)口語(yǔ)的識(shí)別能力，避免傳統(tǒng)的識(shí)別校對(duì)方法中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)階誤差，提高了系統(tǒng)的識(shí)別語(yǔ)音的能力，且從根本上解決語(yǔ)音識(shí)別混亂問(wèn)題。

2 仿真實(shí)驗(yàn)分析

2.1 參數(shù)設(shè)定

為了保證設(shè)計(jì)的英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地對(duì)英語(yǔ)口語(yǔ)進(jìn)行校對(duì)，設(shè)置英語(yǔ)口語(yǔ)的震動(dòng)音頻E在[-80，80]值域內(nèi)；設(shè)置實(shí)際上對(duì)音頻衡量的最有效的參數(shù)為8.5。為了保證系統(tǒng)英語(yǔ)口語(yǔ)校對(duì)的準(zhǔn)確性，設(shè)置maxX的4個(gè)極限值分別為3.6，3.2，3.0，3.5。

2.1.1 語(yǔ)料庫(kù)的準(zhǔn)備

所用的英語(yǔ)詞典中一共有186 780個(gè)詞，是由人民大學(xué)出版社出版，其中包含58篇口語(yǔ)適讀文章，以及20篇的測(cè)試資料。

2.1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

一般情況下，衡量語(yǔ)音校對(duì)系統(tǒng)的好壞主要有三個(gè)指標(biāo)：

2.2 結(jié)果分析

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)傳統(tǒng)方法與本文方法的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄，如表1所示。分析表1得知，本文設(shè)計(jì)的英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的校對(duì)，通過(guò)這三個(gè)數(shù)值可以看出本文設(shè)計(jì)英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)能夠有效地對(duì)英語(yǔ)口語(yǔ)進(jìn)行校對(duì)。

圖2為魯棒性試驗(yàn)結(jié)果。分析圖2結(jié)果得知，本文設(shè)計(jì)英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)的魯棒性極高，說(shuō)明系統(tǒng)非常穩(wěn)定。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一款英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)，引進(jìn)滅錯(cuò)計(jì)算進(jìn)行語(yǔ)音的識(shí)別校對(duì)，通過(guò)滅錯(cuò)計(jì)算能夠有效地提高英語(yǔ)口語(yǔ)的識(shí)別能力，避免了傳統(tǒng)識(shí)別校對(duì)方法中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)階誤差，同時(shí)優(yōu)化了反饋控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)識(shí)別語(yǔ)音能力，且從根本上解決了語(yǔ)音識(shí)別混亂問(wèn)題。希望通過(guò)本文研究能對(duì)英語(yǔ)口語(yǔ)自動(dòng)發(fā)音校對(duì)系統(tǒng)的應(yīng)用提供良好的理論依據(jù)。

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