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Joaqu im LlisterriGrup de Fonètica, Seminari d e F ilologi a i In formàtica
Departam en t de Filologia Espanyola, Uni versitat Autònoma de Barcelon a
I Jornada s de Tecnologías d el HablaI Jornada s de Tecnologías d el HablaUniv ersidad d e Sevilla - Univers idad de GranadaUniv ersidad d e Sevilla - Univers idad de Granada
SevillaSevilla7 de noviembre de 20007 de noviembre de 2000
La síntesis del hablaLa síntesis del hablaJoaquim LlisterriJoaquim Llisterri
Departament de Filologia EspanyolaDepartament de Filologia EspanyolaUniversitat Autònoma de BarcelonaUniversitat Autònoma de [email protected]@uab.es
http://liceu.uab.es/~joaquim/home.htmlhttp://liceu.uab.es/~joaquim/home.html
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La síntesis del habla
u Las tec nologías de l habla
u Las téc nicas d e síntesis
u La c onversión d e texto en habla
u Líneas de investigación actuales
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Las tecnologías del habla
u Ámbito de las te cnologías d el habla
u Sínte sis del h abla
u Reconocimiento de l habla
u Sistem as de d iálogo
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Tecnologías del habla
“The domain of speec h technology is thedevelopment of autom atic systems to allowhuman users and computers to interact direc tlythrough the medium of speech ”
New Horizons in European Speech technology,Report of the ESPRIT Workshop on SpeechTechnology, Aarhus, Denmark, May 1987.
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La síntesis del habla
Generación de una señal vocalGeneración de una señal vocal
• Sínte sis con vocabulario restringido
• Sínte sis a partir de un texto (CTHconversión de texto en habla - TTS Text toSpeec h Synthesis)
• Sínte sis a partir de represen tac ionesconce ptuales
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Del texto ... … al habla
La síntesis del habla
GTP-UPCGTP-UPC
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La síntesis del habla
“Carlos”“Carlos”AppleApple
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El reconocimiento del habla
Represen tac ión simbólica d e una señal vocalRepresen tac ión simbólica d e una señal vocal
• Tipo d e enunciados
• Número de locutores
• Tamaño de l vocabulario
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El reconocimiento del habla
Del habla … … al texto
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Los sistemas de diálogo
Int eracción ‘natural’ entre la persona y lamáquina
• Diálogo p or menú
• Sistem as de d iálogo (spoken languagesystems)
TOOT, AT&TTOOT, AT&T
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Las técnicas de síntesis del habla
4Codif icación y almacenamiento de la señalsonora
4Concatenación de unidades almacen adasmediante sínte sis paramétrica
4Sínte sis articulator ia
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Características d e los sistemas de codificación yalmacen amient o de la señal sonora
•• Grabación y reproducc iónGrabación y reproducc ión de los mensajes:versión digital de las técnicas analógicas degrabación
• Técnicas de proce samiento digital de señalesorientadas hacia la compresióncompresión
• Minimizar las necesidades de memoria
• Minimizar la d iferencia entre el enunciadooriginal y la versión digitalizada
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Características d e los sistemas de codificación yalmacen amient o de la señal sonora
• Unidades : frases, palabras o partes depalabras
• No requieren información sobre laestructura del tracto vocal ni sobre laestructura lingüística
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Concatenación de unidades almacen adasmediante sínte sis paramétrica
• Creación de un diccionario d e unidades dediccionario d e unidades desíntesissíntesis
•• Parametrizac iónParametrizac ión de las unidades
•• Modelo del tracto vocalModelo del tracto vocal para la síntesis a partirde los p arámetros u tilizados
• Sínte sis por L PC (Linear Predictive Coding)
• Sínte sis por f ormantes
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Unidades de síntesis
Difonema• Segmento acústico que incluye la transición
entre dos f onemas consecutivos, formado porla parte estac ionaria del primero, latransición del p rimero al segun do y la parteestacionaria d el segundo
/kasa/ - /k/ + /ka/ + /as/ + /sa/ + /a/
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Unidades de síntesis
Semisílaba• Fragmento de sílaba comprendido ent re su
inicio y el cent ro de la vocal o entre el centrode la vocal y su f inal
/kasa/ - /ka/ + /asa/
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Model de l tracto vocal en la pr oducción de l habla
Filtr o
Fuente
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Modelo del tracto vocal en la sínt esis de l habla
Fuente periódi caFuente periódi caFuente periódi ca
Fuente aperiód icaFuente aperiód icaFuente aperiód ica
FiltroFiltroFiltro
Sonidos sonoros
Sonidos sordos
Punto y modo dearticulación
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La síntesis paramétrica
Parámetrospropios de lafonética acústicapara almacenary sintetizar lasunidades
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La síntesis articulatoria
• El control del sintetizador se lleva a cabomediante parámetros articulatoriosparámetros articulatoriosrelacionados con la configuración deltracto vocal
herramienta de investigación
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CASY, Configurable Articulatory SynthesizerHaskin s Laboratories
Sínte sis de vocales
http://www.haskins.yale.edu/
haskins/MISC/Facilities/ASY.html
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La conversión de texto en habla
4Esqu ema general de un conversor de texto enhabla
4Etapas en la conversión de texto en habla
4Sistem as actuales de conversión de texto enhabla
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Esquema general de unconversor de texto en habla
text-to-speech, T TS• Un sistema de conversión de texto en habla
transformatransforma cualqu ier texto escrito en surealización sonora
• La e structura de un conversor suele sermodularmodular
• Cada m ódulo se ocupa de un aspec to de latransformación de la cadena d e caracte resinicial hasta llegar a la señal sonora
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Esquema general de unconversor de texto en habla
Pre-procesado y normalización
Análisis lingüístico Tran scr ipc ión fonética
Asignación de prosodia Selecc ión de unidades
Conversión en parámetros acústicos
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Las etapas en la conversión de texto enhabla
4Procesamient o previo del texto
4Tran scr ipc ión fonética automática
4Análisis lingüístico
4Asignación de elementos p rosódicos
4Conversión en parámetros acústicos
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Procesamiento previo del texto
• Realiza las mismas operaciones que unhablante leyen do en voz alta un texto
• El obje tivo es preparar el texto para latranscripción fonética automática y para lasfases sucesivas de la conversión
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Módulo normalizador Telefónica I+D
Texto: El Sr. José Luis López tiene 201 viñas.Texto: El Sr. José Luis López tiene 201 viñas.NORMALIZ ADORNORMALIZ ADOR
Frase normalizada: el Sr. josé luis lópez tiene 201Frase normalizada: el Sr. josé luis lópez tiene 201viñas.viñas.
Formato: mm abr Mm Mm Mm mm mm mm sig
Códigos: mm: palabra en minúscula, Mm: palabracon inicial mayúscula, abr: abreviatura, sig: signoortográfico
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Módulo de preprocesoTelefónica I+D
Frase normalizada: el Sr. josé luis lópez tiene 201viñas.
Formato: mm abr Mm Mm Mm mm mm mm sigPREPROCESOPREPROCESO
Palabras: el se#or jo s’e luis l’opez tiene doscientasPalabras: el se#or jo s’e luis l’opez tiene doscientasuna vi#as.una vi#as.
Palab_silab: el se. #or jo. s’e lui s l’o. pez ti ’e.nePalab_silab: el se. #or jo. s’e lui s l’o. pez ti ’e.nedos. ci’en. tas ‘u. na v’i. #as.dos. ci’en. tas ‘u. na v’i. #as.
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Transcripción fonética automáticaObjetivos
• Creación de una cadena de unidades fonéticas -fonemas o alófon os- a partir del texto escritopreprocesado
• “Un sistema de transcripción fonética automática es unalgoritmo que trans forma un texto de entradarepresentado en caracteres grafemáticos en u narepresentación exp resada mediante símbolos fonéticos”
Ríos (1993:381)
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Módulo conversor grafema-alófonoTelefónica I+D
Palab_silab: el se. #or jo. s’e luis l’o. pezti’e. ne dos. ci’en. tas ‘u. na v’i. #as.
CONVERSOR GRAFEMA-ALÓFONOCONVERSOR GRAFEMA-ALÓFONO
Alófonos: e l se. N~or xo. s’e lu is l’o. peT [sil]Alófonos: e l se. N~or xo. s’e lu is l’o. peT [sil]tj’e.ne Dos. Tj’en. tas ‘u. na B ’i. N~as [sil]tj’e.ne Dos. Tj’en. tas ‘u. na B ’i. N~as [sil]
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División silábica o silabificación
• Divide la cadena de alófonos en sílabas
• Puede realizarse como parte delpreprocesado del texto, partiendo de larepresentación ortográfica
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Asignación de acento
• Determina las sílabas tónicas y las sílabasátonas de la cade na de alófonos
• Requiere inform ación sobre palabras que sonsiempre átonas y reglas de acentuación para laspalabras que no llevan acento gráfico
• Puede realizarse como parte del pr eprocesadode texto un a vez se ha llevado a cabo la d ivisiónsilábica
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Análisis lingüístico
• Necesid ad del análisis lingü ístico en la conversión detexto a habla• Transcripción fonética
• Predicción de la representación fonética a partir de reglasmorfológicas / morfofonológicas que implican elreconocimiento de morfemas en lenguas con unacorrespondencia irregular entre grafías y alófonos
• Asignación de elementos prosódicos• La localización de las pausas no marcadas ortográficamente,
la asignación de acento y la determinación de las unidadesmelódicas requiere un análisis sintáctico
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Análisis morfológico
• Objetivos
• Segmentac ión del texto en morfe mas
• Asignación de etique tas correspondientes alas p artes de la oración a las palabras (POStagging)
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Módulo categorizadorTelefónica I+D
Palabras: el se#or jo s’e luis l’opez tiene doscientas unavi#as.
Palab_silab: el se. #or jo. s’e lui s l’o. pez ti ’e.ne dos.ci’en. tas ‘u. na v’i . #as.CATEGORIZADORCATEGORIZADOR
Categorías: ART N NP NP NP V NUM NUM N SIGCategorías: ART N NP NP NP V NUM NUM N SIG
Códigos: ART: ar tículo, N: nombre, NP: nombrepropio, V: verbo, NUM: n úmero, SIG: signo ortográfico
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Análisis sintáctico
• Para una asignación d e elementos prosód icosque dé como resultado una sínt esis con un altogrado de natur alidad es necesario un análisissintáctico, semántico y pragmático del te xto
• Segmentac ión del texto en unidades sintácticas
• Asignación de una estructura de constituyentes(parsing)
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Módulo de análisis sintácticoTelefónica I+D
Palabras: el se#or jos’e lu is l’opez tienedoscientas una vi#as.
Categorías: A RT N NP NP NP V NUM NUM NSIG
ESTRUCTURADORESTRUCTURADOR
Árbol sintácticoÁrbol sintáctico
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Asignación de elementos prosódicos
4Asignación de durac ión segmental
4Asignación de intensidad segm ental
4Asignación de pausas
4Asignación de curva melódica
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Asignación de elementos prosódicos
• Conjun to de reglas q ue especif ican la duraciónde los segmentos, la inte nsidad de lossegm entos, el c ontorno m elódico del en unciado,las modificacione s produc idas p or el acent o y lacolocación y duración de las p ausas.
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Asignación de duración segmental
• Requiere un modelo de duración segmental q ueconsidere la d uración intrínseca de cadasegm ento y las modificaciones contextuales
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Asignación de intensidad segmental
• Determina la intensidad de cada segmento enfunción de las variables que afe ctan a e steparám etro
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Asignación de pausas
• Inserción de las p ausas m arcadasortográf icamente en el te xto
• Inserción las pausas n o marcadasortográf icamente en el te xto
• Determinación de la dur ac ión de la pausa
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Módulo pausadorTelefónica I+D
Palabras: el se#or jo s’e luis l’opez tiene doscientasuna vi#as.
Categorías: ART N NP NP NP V NUM NUM N SIG
PAUSADORPAUSADORPalabras: el se#or jo s’e luis l’opez [pau_v] tienePalabras: el se#or jo s’e luis l’opez [pau_v] tienedoscientas una vi#as.doscientas una vi#as.
Palab_silab: el se. #or jo. s’e lui s l’o. pez [pau_v]Palab_silab: el se. #or jo. s’e lui s l’o. pez [pau_v]ti’e.ne dos. ci’en. tas ‘u. na v’i. #as.ti’e.ne dos. ci’en. tas ‘u. na v’i. #as.Códigos: [pau_v]: pausa insertada ante el verbo
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Asignación de curva melódica
• Asignación de valor d e frecuencia fundamental
(F0) en forma de patrones m elódicos
• En algun os sistemas la asignación de la curvamelódica pued e utilizar un análisis d e laestru ctura e ntonativa d e los enun ciados(prosodic parsing )
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Módulo de generación de parám etros p rosódicos Telefónica I+D
Alófonos: el se. N~or xo. s’e lui s l’o. peT [sil] tj’e.neDos. Tj’en. tas ‘u. na B’i. N~as [sil]Categorías: ART N NP NP NP V NUM NUM N SIG
Alófonos: el se. N~or xo. s’e lui s l’o. peT [sil] tj’e.neDos. Tj’en. tasPROSOPROSO
Duraciones (ms): 76 60 56 65 89 75 43 67 56 60 60Duraciones (ms): 76 60 56 65 89 75 43 67 56 60 60
Entonación (Hz):Entonación (Hz):
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Conversión en parámetros acústicos
• Conjun to de reglas q ue tiene como objet ivo:
asignar valore s de parámetros acúst icos acada segmento o a cada unidad de sínt esis
espec ificar las transic iones entre segme ntos
Los valores d e los parámetros acústicoscontr olan u n sintetizador que produc e laonda sonora correspondiente al mensaje
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Módulos de conversión en parámetros acústicos p ara laconvers ión d e texto a habla
Telefónica I+D
Alófonos: el se. N~or xo. s’e lui s l’o. peT [sil] tj’e.neDos. Tj’en. tas ‘u. na B’i. N~as [sil]
Duraciones (ms): 76 60 56 65 89 75 43 67 56 60 60
Entonación (Hz):PARLAPARLA Selección de unid ades de síntesis en elSelección de unid ades de síntesis en elinventarioinventario
Generación de tramas de síntesisGeneración de tramas de síntesis
SÍNTES ISSÍNTES IS Convers ión en una onda sonora media nteConvers ión en una onda sonora media nteel sintetizadorel sintetizador
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Sistem as actuales de conversión d e texto en habla
4Sistem as come rciales de conversión de texto enhabla
4Sistem as de c onversión d e texto en habladesarrollados para e l español
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Actor, CSELThttp://technovoice.cselt.it/demo/actor/default.htm
Es, h.
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AT&T Labs Researchhttp://www.research.att.com/~mjm/cgi-bin/ttsdemo
Ingl, h
Ingl, m
Ingl, n
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BaBel T echnologieshttp://www.babeltech.com/
Ing, h
Ing, m
Es, h
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Bell Labs - Lucent Technologieshttp://www.bell-labs.com/project/tts/index.html
Ing , h
Ing, m
EsMx, h
EsCas, h
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Elan, Lernou & Hauspiehttp://www.elan.fr/speech/demos/d_inter0.htm
Ing , h
Ing, m
Es, h
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Eloquent Technologieshttp://www.eloq.com/demos.html
Ing , h
Ing, m
EsCas, h
EsMx, h
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Infovox, Telia Promotorhttp://www.promotor.telia.se/infovox/listen.htm
IngA m, h
IngBr, h
Es, h
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Laureate, British Telecommhttp://www.bt.com/innovation/exhibition/laureate/interactive.htm
Ing, h-m
Es, h
Ing, m
Ing, h
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RealSpeak, Lernout & Hauspiehttp://www.lhs.com/realspeak/demo.cfm
Ing, h
Es, h
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Comparación de sistemas desarrolla dos p ara el españolhttp://morph.ldc.upenn.edu/ltts/
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Comparación de sistemas desarrolladospara el español
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Líneas de investigación actuales
uSíntesis de las emociones
uSíntesis multimodal
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Síntesis de emocionesJ. Cahn, MIT Multimedia Lab
http://cahn.www.media.mit.edu/people/cahn/emot-speech.html
Gladness
Sadness
Surprise
Anger
Disgust
Fear
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Síntesis multimodal
• Sínte sis audiovisual; sínt esis m ultim edia
• Generación autom ática de habla y deanim ación f ac ial a partir de un texto
Mejora la inte ligibilidad del hablasintetizada
Agent es conversacionales en sistem as dediálogo Aplicacione s a discapacidade s auditivas
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Departam en t de Filologia Espanyola, Uni versitat Autònoma de Barcelon a
Department of Speech, Music and H earingKTH Stockholm
HolgerHolgerIntegrado de un sistema d einform ación turística sobreel arch ipièlago d e Estocolmo
http://www.speech.kth.se/waxholm/waxholm2.html
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Departam en t de Filologia Espanyola, Uni versitat Autònoma de Barcelon a
Department of Speech, Music and H earingKTH Stockholm
OlgaOlgaIntegrado de un sistema d eatenc ión a consum idores deuna empresa fabricant e demicroondas
http://www.nada.kth.se/~osu/olga/e_index.html
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Departam en t de Filologia Espanyola, Uni versitat Autònoma de Barcelon a
Department of Speech, Music and H earingKTH Stockholm
AugustAugustIntegrado de un sistema d edemostración de lastecnologías de l habladesarrolladas en el KT H
http://www.speech.kth.se/august/
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Department of Speech, Music and H earingKTH Stockholm
TelefaceAyuda visual - lecturalabial - enconversacionestelefónicas parapersonas condiscapacidades auditivas
http://www.speech.kth.se/teleface/
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Departam en t de Filologia Espanyola, Uni versitat Autònoma de Barcelon a
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SevillaSevilla7 de noviembre de 20007 de noviembre de 2000
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