English version of this page

Zpět na hlavní stránku | seznam cvičení

Úkoly k vypracování:

• DOMÁCÍ PŘÍPRAVA:
  • Pro jednotlivé samohlásky Vašich promluv napočítejte též mel-kepstra (MFCC - 12+1 koeficientů). Signály *.CSO převzorkované na 16 kHz jsou dostupné v učebně 802 na ČVUT FEL v adresáři "K:\ZRE\data\zreratdb" případně ke stažení v následujícím archivu zrerat_block200_2025_cs0.zip.
  • Parametry výpočtu kepstra volte pro dané signály vzorkované 16 kHz následovně:
    - aplikujte preemfázi s koeficientem m=0.97
    - délka segmentu 25 ms, posuv okna 5 ms (pro zvýšení počtu realizací), Hammingovo váhovací okénko,
    - počet pásem banky filtrů M=30, fmin=100Hz, fmax=6500Hz,
    - pro výpočet použijte funkci vmfcc.m (s dále volanými funkcemi melbf.m, mel.m, melinv.m).
  • Napočítané MFCC koeficienty uchovejte v proměnných pro všechny jednotlivé realizace všech samohlásek, i.e. ca1, ca2, ca3, ce1, ce2, ce3, ci1, ci2, ci3, co1, co2, co3, cu1, cu2, cu3
  • Pozorujte shluky kepstra pro jednotlivé samohlásky pro prvních 8 kepstrálních koeficientů (bez c[0]).

  Odevzdávaný výsledek DOMÁCÍHO ÚKOLU:

  • Funkce pro výpočet MFCC jednotlivých samohlásek zahrnující pozorování rozložení kepstra pro závislosti c[1]-c[2], c[3]-c[4], c[5]-c[6], c[7]-c[8].
  • Vypočítaná MFCC kepstra pro jednotlivé hlásky uložená pro další použití v souboru hw3.mat. Pro uložení lze použít následující příkaz

          save hw3.mat ca1 ca2 ca3 ce1 ce2 ce3 ci1 ci2 ci3 co1 co2 co3 cu1 cu2 cu3 ;

  • Jako výsledek odevzdejte přes WEBové rozhraní na MOODLE FEL (autoriovaný přístup) *.zip archív, který bude obsahovat skript pro výpočet kepstra dle požadavků výše spolu s *.mat souborem s napočítanými kepstry pro všechny 3 realizace 5 základních samohlásek.
  • Termín odevzdání domácího úkolu je ve Čt 3.4.2025, 9:00 .

  ---

• Rozpoznávání samohlásek na bázi kepstra a GMM
  • Vypočtěte střední hodnoty a rozptyly MFCC kepstra pro spojené 1. a 2. realizace základních 5 samohlásek.
  • Result:
    • Vykreslete vypočítané střední hodnoty MFCC koeficientů c[1]-c[8] pro 5 samohlásek do doma vytvořených zobrazení rozložení MFCC kepstra pro daných 5 samohlásek.
  • Vypočtěte parametry GMM modelu s jednou směsí a diagonální kovarianční maticí pro jednotlivé hlásky pomocí MATLABovské funkce fitgmdist a pozorujte dosažené výsledky. Všimněte si v přechozím kroku spočítaných středních hodnot a rozptylů ve strukturované proměnné gmm.
  • Proveďte výpočet emitovaných logaritmických pravděpodobností pro všechny krátkodobé segmenty 3. realizací jednotlivých hlásek a pro všechny dostupné GMM modely všech samohlásek. Použijte MATLABovskou funkci pdf.
  • Výsledek:
    • Pro rozpoznávanou samohlásku E zobrazte do jednoho obrázku hodnoty emitované logaritmické pravděpodobnosti pro modely všech 5 samohlásek ve všech krátkodobých segmentech a jejich průměry.
    • Opakujte pro další samohlásky.

  • Pro klasifikaci můžete použít předtrénované GMM modely samohlásek napočítané z většího množství dat z databáze zreratdb, viz cv8_vowel_gmms.mat.

  • Proveďte klasifikaci on-line nahrané realizace vybrané samohlásky.
  • Při výpočtu aplikujte detektor řečové aktivity (po nahrání relativně kvalitního signálu použijte pro VAD výkon segmentu v dB a pevné prahování) a vyberte jen nejsilnější krátkodobé segmenty.
  • Výsledek : Zobrazte pro on-line nahranou samohlásku:
    • časový průběh a spektrogram bez aplikace VAD,
    • průběh kepstra bez aplikace VAD,
    • průběh kepstra vybraných segmentů na základě řečové aktivity pro účely klasifikace,
    • všechny hodnoty emitované logaritmické pravděpodobnosti a jejich průměry pro modely všech 5 samohlásek.

  ---

  NEPOVINNÝ DOMÁCÍ ÚKOL

• Trénování obecného GMM modelu samohlásek nezávislého na mluvčím
  • Vytvořte parametry obecného GMM modelu ze všech dostupných realizací samohlásek z databáze zreratdb.
  • K přímému použití v počítačové učebně na ČVUT FEL jsou uvedená data k disposici v adresáři "K:\ZRE\data\zreratdb".
  • Pro práci mimo učebny FEL je možné stáhnout následující archiv signálů převzorkovaných na 16 kHz zrerat_block200_2025_cs0.zip případně archiv všech samohlásek zrerat_vowels_all_cs0.zip.