Hidden Markov Model(HMM)
X是输入语音序列,Y是输出文字,我们的目标是穷举所有可能的Y,找到一个P(Y|X)最大化。这个过程叫作解码。
根据贝叶斯定律,我们可以把它变成P(X|Y)P(Y)/P(X)。
由于P(X)与我们的解码任务是无关的,因为不会随着Y变化而变化,所以我们只需要算argmaxP(X|Y)P(Y)。
前面这项P(X|Y)是Acoustic Model,HMM可以建模,后面那项P(Y)是Language Model,有很多种建模方式。
音标、字或词,这些单位,对HMM的隐变量来说,都太大了。所以我们需要为P(X|Y)建模,变成为P(X|S)建模。S为状态,是人定义的。它是比音素Phoneme还要小的单位。
序列中的每一个音素,都会受到前后音素单位的影响。我们会用一个Tri-phone,把当前的每一个音素,都加上它前后的音素,相当于把原来的音素切得更细。
这样d后面的uw,和y后面的uw表达出来就会是不同的单位了。
假设我们有一段声音信号X,它内容包含了一系列特征向量。我们会先从Start状态转移到第一个状态,发射出一些向量,再到第二个状态,发射出一些向量……以此类推,直至走到END状态。
在HMM中如何使用深度学习
方法1:Tandem(串联)
之前的声学特征是MFCC格式,深度学习方法输入一个MFCC,预测它属于哪个状态的概率。
接着我们把HMM的输入,原为声学特征,由深度学习的输出取代掉。我们也可以取最后一个隐层或者是瓶颈层(bottleneck)。
方法2:DNN-HMM Hybrid(混合模型)
HMM中有一个高斯混合模型。我们想把它用DNN取代掉。
高斯混合模型是给定一个状态,预测声学特征向量的分布,即P(x|a)。
而DNN是训练一个State的分类器,计算给定一个声学特征下,它是某个状态的概率,即P(a|x)。
用贝叶斯定律,可以得到P(x|a)=P(a|x)P(x)/P(a)。
P(a)可以通过在训练资料中统计得到。P(x)可以忽略。
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