JP7109004B2 - Estimation device, estimation method, and program - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 1.2017年12月14日付けで、電子情報通信学会技術研究報告 信学技報 Vol.117 No.368 SP2017-55-SP2017-65 音声 17~20頁 において、「推定装置、推定方法、プログラム、及び擬音語生成装置」に関する技術について公開。 2.2018年2月27日付けで、日本音響学会 2018年 春季研究発表会 講演論文集 講演要旨・講演論文CD-ROMにおいて、「推定装置、推定方法、プログラム、及び擬音語生成装置」に関する技術について公開。 3.2018年4月15日付けで、2018 IEEE International Conference on Acoustics,Speech,and Signal Processing ICASSP2018において、「推定装置、推定方法、プログラム、及び擬音語生成装置」に関する技術について公開。 4.2018年8月29日付けで、日本音響学会 2018年 秋季研究発表会 講演論文集CD-ROMにおいて、「推定装置、推定方法、プログラム、及び擬音語生成装置」に関する技術について公開。 5.2018年11月5日付けで、TAMPERE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY TUTCRIS Research Portal Proceedings of the Detection and Classification of Acoustic Scenes and Events 2018 Workshop(DCASE2018)において、「系列信号を形容する言語表現の生成方法、言語表現による系列信号の探索方法」に関する技術について公開。Application of Article 30,
本発明は、推定装置、推定方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to an estimating device, an estimating method, and a program .
環境音認識に対する注目が集まっている。認識の際に扱う対象は多様な特徴を有している。しかし、その適切な表現方法は確立されていない。また、情報技術の進歩に伴ってヒューマン・コンピュータ・インタラクションに対する需要も高まっている。擬音語生成システムの例として、音波形をセグメントに分割し、各セグメントに音素を当てはめる手法(例えば特許文献1)、及びConnectionist Temporal Classification(CTC)による変換手法(例えば特許文献2)が知られている。 Attention is focused on environmental sound recognition. Objects treated in recognition have various characteristics. However, an appropriate method for expressing it has not been established. In addition, the demand for human-computer interaction is increasing with the progress of information technology. As examples of onomatopoeia generation systems, a method of dividing a sound waveform into segments and assigning phonemes to each segment (for example, Patent Document 1) and a conversion method by Connectionist Temporal Classification (CTC) (for example, Patent Document 2) are known. there is
上記特許文献1の手法に対しては、2種類の問題が指摘される。1つ目は、セグメンテーション問題である。すなわち、音波形から擬音語の音素に対応するセグメントを決定することが困難である。2つ目は音素曖昧性問題である。すなわち、各セグメントに最も適する音素は一意に定まらず、聴取者に依存する。上記特許文献2では、ニューラルネットワークを用いてEnd-to-Endで音響信号が擬音語に変換され、セグメンテーション問題は学習によって解決が試みられる。しかし、音素曖昧性問題については考慮されていない。
Two types of problems are pointed out with respect to the method of
かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、2つのデータの関連付けの精度を向上させることができる推定装置、推定方法、及びプログラムを提供することにある。 An object of the present invention made in view of this point is to provide an estimation device, an estimation method, and a program capable of improving the accuracy of associating two pieces of data.
上記課題を解決するため、本発明に係る推定装置は、
第1のデータに対して、前記第1のデータとは異種のデータである第2のデータを関連付ける推定装置であって、
第1のデータから所定の特徴空間における特徴量を抽出する第1の特徴抽出部と、
前記特徴空間における特徴量から第2のデータを生成するデータ生成部と、
を含み、
前記データ生成部によって前記特徴空間と前記第2のデータを表現する空間とを関連付けることによって、
前記第1のデータと前記第2のデータとを、同一の前記特徴空間で表現し、
前記第1のデータは、信号データと、前記信号データを表現または説明する文字データとの一方であり、前記第2のデータは、信号データと、前記信号データを表現または説明する文字データとの他方であることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the estimation device according to the present invention includes:
An estimating device that associates first data with second data that is different from the first data,
a first feature extraction unit that extracts a feature amount in a predetermined feature space from the first data;
a data generation unit that generates second data from the feature amount in the feature space;
including
By associating the feature space and the space expressing the second data by the data generator,
expressing the first data and the second data in the same feature space ;
The first data is one of signal data and character data expressing or explaining the signal data, and the second data is signal data and character data expressing or explaining the signal data. characterized by being the other .
上記課題を解決するため、本発明に係る推定方法は、
第1のデータに対して、前記第1のデータとは異種のデータである第2のデータを関連付ける推定方法であって、
第1の特徴抽出部により、第1のデータから所定の特徴空間における特徴量を抽出するステップと、
データ生成部により、前記特徴空間における特徴量から第2のデータを生成するステップと、
を含み、
前記データ生成部によって前記特徴空間と前記第2のデータを表現する空間とを関連付けることによって、
前記第1のデータと前記第2のデータとを、同一の前記特徴空間で表現するステップを更に含み、
前記第1のデータは、信号データと、前記信号データを表現または説明する文字データとの一方であり、前記第2のデータは、信号データと、前記信号データを表現または説明する文字データとの他方である。
In order to solve the above problems, the estimation method according to the present invention includes:
An estimation method for associating second data, which is data different from the first data, with the first data,
a step of extracting a feature amount in a predetermined feature space from the first data by a first feature extraction unit;
a step of generating second data from the feature amount in the feature space by a data generation unit;
including
By associating the feature space and the space expressing the second data by the data generator,
further comprising expressing the first data and the second data in the same feature space;
The first data is one of signal data and character data expressing or explaining the signal data, and the second data is signal data and character data expressing or explaining the signal data. the other.
上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、
コンピュータを、上記推定装置として機能させる。
In order to solve the above problems, the program according to the present invention is
A computer functions as the estimation device.
本発明に係る推定装置、推定方法、及びプログラムによれば、2つのデータの関連付けの精度を向上させることができる。 According to the estimation device, estimation method, and program according to the present invention, it is possible to improve the accuracy of associating two pieces of data.
[擬音語生成方法]
本実施形態では、擬音語生成装置Gが開示される。擬音語生成装置Gは、擬音語と音響信号との間の多対多の関係を、生成モデルを用いて導出する。本実施形態の擬音語生成装置Gは、次の非特許文献3に開示されるSequence-to-Sequenceモデルを参考に用いている。
[非特許文献3]Ilya Sutskever, Oriol Vinyals, Quoc V. Le. “Sequence to Sequence Learning with Neural Networks.” In Z. Ghahramani, M. Welling, C. Cortes, N. D. Lawrence, and K. Q. Weinberger, editors, Advances in Neural Information Processing Systems 27, pp.3104-3112. Curran Associates, Inc., 2014.
[Onomatopoeia generation method]
In this embodiment, an onomatopoeia generation device G is disclosed. The onomatopoeia generator G uses a generative model to derive a many-to-many relationship between the onomatopoeia and the acoustic signal. The onomatopoeia generating device G of this embodiment uses the Sequence-to-Sequence model disclosed in Non-Patent
[Non-Patent Document 3] Ilya Sutskever, Oriol Vinyals, Quoc V. Le. “Sequence to Sequence Learning with Neural Networks.” In Z. Ghahramani, M. Welling, C. Cortes, ND Lawrence, and KQ Weinberger, editors, Advances in Neural Information Processing Systems 27, pp.3104-3112. Curran Associates, Inc., 2014.
下記で擬音語生成装置Gの各機能を詳細に説明するが、擬音語生成装置Gが有する他の機能を排除することを意図したものではない。 Although each function of the onomatopoeia generation device G will be described in detail below, it is not intended to exclude other functions that the onomatopoeia generation device G has.
擬音語生成装置Gが実行する処理は、1又は複数のプロセッサによって実行される。プロセッサは、種々の処理のためのプログラム及び演算中の情報を記憶する1又は複数のメモリを含んでよい。メモリは揮発性メモリ及び不揮発性メモリを含む。メモリは、プロセッサと独立しているメモリ、及びプロセッサの内蔵メモリを含む。プロセッサは特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、特定の処理に特化した専用のプロセッサを含む。 The processing executed by the onomatopoeia generation device G is executed by one or more processors. A processor may include one or more memories that store programs and information during operation for various processes. Memory includes volatile memory and non-volatile memory. The memory includes memory separate from the processor and memory internal to the processor. The processor includes a general-purpose processor that loads a specific program and executes a specific function, and a dedicated processor that specializes in specific processing.
図1は擬音語生成装置Gの機能ブロック図である。図1に示すように擬音語生成装置Gはエンコーダ1及びデコーダ2を有する。エンコーダ1及びデコーダ2は、例えばRNN、Bi-directional LSTM (Long Short-term Memory) のような、再帰型ニューラルネットワークによって構成される。以下、Bi-directional LSTM による構成について説明する。
FIG. 1 is a functional block diagram of the onomatopoeia generator G. As shown in FIG. As shown in FIG. 1, the onomatopoeia generation device G has an
擬音語生成装置Gが用いるモデルは次の通りである。
図2のフローチャートを参照して、擬音語生成装置Gが実行する処理を説明する。ステップS1にてエンコーダ1は、Bi-directional LSTMを用いて、音響特徴量Xから音響信号の潜在変数zを抽出する。音響特徴量は、例えばメル周波数ケプストラム係数、フーリエ変換によるパワースペクトル等であってよい。潜在変数は数値の集合であってよい。ステップS2にてデコーダ2は、抽出された潜在変数zに対して2層のLSTMを用いて、確率分布p(l|z)が最大となる擬音語
擬音語生成装置Gは、上記モデルを用いて、次の2種類の提案手法により訓練を行う。
Vanilla Training:各擬音語ラベルに対して各時間ステップの交差エントロピーを最小化する。
Multi-task Training:出力層にSoftmax関数を適用し、擬音語ラベルから算出した1音素目の確率分布との二乗誤差最小化(sub-task)と、Vanilla Trainingのタスク(main-task)とのマルチタスクを学習する。
The onomatopoeia generation device G uses the above model and performs training according to the following two types of proposed methods.
Vanilla Training: Minimize the cross-entropy at each time step for each onomatopoeia label.
Multi-task training: Applying the softmax function to the output layer, minimizing the square error with the probability distribution of the first phoneme calculated from the onomatopoeia label (sub-task) and the vanilla training task (main-task) Learn to multitask.
上記の2種類の提案手法を適用したモデルとCTCモデルとを用いて評価実験を行った。実験には、技術研究組合 新情報処理開発機構 RWCP(Real World Computing Partnership)が提供するRWCP 実環境音声・音響データベース(RWCP-SSD)のデータを用いた。実験内容は図3に示す通りである。評価指標は、単語誤り率(WER)と音素誤り率平均(MPER)である。単語誤り率(WER)とは、生成された単語がテストデータに含まれていない割合であり、次の式で算出される。
WER=単語誤り数/テストデータ数
An evaluation experiment was conducted using a model to which the above two types of proposed methods are applied and a CTC model. In the experiment, data of RWCP Real Environment Speech/Sound Database (RWCP-SSD) provided by RWCP (Real World Computing Partnership) of New Information Processing Development Organization of Technology Research Association was used. The content of the experiment is as shown in FIG. The metrics are word error rate (WER) and average phoneme error rate (MPER). The word error rate (WER) is the rate at which generated words are not included in the test data, and is calculated by the following formula.
WER = number of word errors/number of test data
音素誤り率平均(MPER)は全テストデータの最良音素誤り率の平均であり、次の式で算出される。
MPER=(挿入誤り数+削除誤り数+置換誤り数)/教師ラベル音素系列長
The average phoneme error rate (MPER) is the average of the best phoneme error rates of all test data and is calculated by the following equation.
MPER = (number of insertion errors + number of deletion errors + number of replacement errors) / teacher label phoneme sequence length
実験の結果、WER及びMPERは図4及び図5に示すようになった。図4はセル数が512の場合のグラフである。このとき、15エポック程度でWER及びMPERの値が収束した。また、Vanilla Training(図4にて「Va.」と表記)及びMulti-task Training(図4にて「M.t.」と表記)を行った場合のSequence-to-Sequenceモデル(図4以降にて「Seq2Seq」と表記)は、類似した学習曲線を示した。 As a result of the experiment, WER and MPER are shown in FIGS. 4 and 5. FIG. FIG. 4 is a graph for 512 cells. At this time, the values of WER and MPER converged in about 15 epochs. In addition, the Sequence-to-Sequence model (" Seq2Seq”) showed a similar learning curve.
図5に示すように、2つの提案手法は共に、CTCと比較して低いWER及びMPERを示した。 As shown in Fig. 5, both the two proposed approaches showed lower WER and MPER compared to CTC.
2つの提案手法とCTCモデルとが生成した擬音語を比較すると図6のようになった。減衰音に関してSequence-to-SequenceモデルとCTCモデルの両方が、妥当な擬音語を出力した。2つの提案手法は、特に、繰り返し音において、CTCモデルと比べて有利な結果を出力した。 A comparison of the onomatopoeic words generated by the two proposed methods and the CTC model is shown in FIG. Both the Sequence-to-Sequence model and the CTC model output valid onomatopoeias for attenuated sounds. The two proposed methods output favorable results compared to the CTC model, especially for repetitive sounds.
更に、擬音語として許容するか否かの主観評価を得た。図7に示す通り、結果として2つの提案手法において、擬音語として許容される割合が比較的高かった。また、シェッフェの方法による比較も行った。図8に示す通り、2つの提案手法において、比較的高い結果を示した。図8におけるエラーバーは95%信頼区間を示す。 Furthermore, subjective evaluation was obtained as to whether or not the word was accepted as an onomatopoeia. As shown in FIG. 7, the ratio of acceptable onomatopoeic words was relatively high in the two proposed methods. A comparison was also made by Scheffe's method. As shown in FIG. 8, the two proposed methods showed relatively high results. Error bars in FIG. 8 indicate 95% confidence intervals.
以上の実験結果から、2つの提案手法は従来の手法に比べて妥当な擬音語を生成することが確認された。 From the above experimental results, it was confirmed that the two proposed methods generate more valid onomatopoeia than the conventional method.
[音響信号検索方法]
下記では、上記の擬音語生成モデルの一部を用いて、擬音語クエリに基づいた音響信号検索を行う方法が開示される。
[Acoustic signal search method]
In the following, a method is disclosed for performing acoustic signal retrieval based on onomatopoeia queries using some of the above onomatopoeia generation models.
従来、音響信号の検索方法として、クラス分類(例えば、拍手、銃声、サッカーのゴール、等)に基づく検索が行われている。しかし、クラスを必要な粒度で事前に網羅することは困難である。従来技術における別の検索方法として、擬音語に対するテキストベースでの検索(例えばトントン、ピー、等)も考えられる。この方法では、図9に示すように、全ての検索対象の音響信号に擬音語タグがあらかじめ付与される。ここで擬音語タグとは、テキストまたは記号列によるものであり、テキストとしては、「トントン」のように音色を直接模擬する言葉、sizzle, growl のように、音の様態と関連をもった言葉が有用である。また記号列とは、例えば発音記号に用いる音素記号列が有用である。擬音語タグは、人手により付与され、又は、音響信号に基づいて自動で付与される。この検索方法では、図10に示すように、ユーザにより指定された擬音語クエリと各擬音語タグとの間で、文字列としての類似度が計算される。 Conventionally, as a search method for acoustic signals, a search based on class classification (for example, applause, gunshot, soccer goal, etc.) is performed. However, it is difficult to pre-cover the classes with the required granularity. Another search method in the prior art is a text-based search for onomatopoeic words (eg, ton-ton, pi, etc.). In this method, as shown in FIG. 9, onomatopoeia tags are added in advance to all search target acoustic signals. The onomatopoeic tag is a text or a string of symbols. As a text, words that directly imitate the timbre such as "tonton", words related to the mode of sound such as sizzle, growl, etc. is useful. The symbol string is useful, for example, a phoneme symbol string used for phonetic symbols. The onomatopoeic tag is added manually or automatically based on the acoustic signal. In this search method, as shown in FIG. 10, the degree of similarity as a character string is calculated between the onomatopoeia query specified by the user and each onomatopoeia tag.
このようなテキストベース検索は次の2つの課題を有する。1つ目は、多くの異なる音が同一のテキストに紐付く結果、順位付けが不可能な多数の検索結果が生じることである。例えば「トン」という擬音語タグを付与できる音は無数に存在する。テキストベース検索では、これらに順位付けを行うことは困難である。2つ目は、検索対象となる多量の音に対して事前に擬音語タグを割り当てる必要があるが、それは一般に困難 (一意性が無い、処理時間または人手がかかる)であることである。プログラムを用いて自動的にテキストを割り当てる場合には、精度を保ちつつ十分な数のタグ付けが困難である。 Such text-based retrieval has the following two problems. The first is that many different sounds are associated with the same text, resulting in a large number of search results that cannot be ranked. For example, there are countless sounds to which the onomatopoeic tag "ton" can be added. Text-based retrieval makes it difficult to rank them. Second, it is necessary to assign onomatopoeic tags in advance to a large number of sounds to be searched, which is generally difficult (no uniqueness, processing time or manpower required). When assigning text automatically using a program, it is difficult to tag a sufficient number while maintaining accuracy.
上記したような検索方法の課題を解決するために、ここでは図11に概略的に示すような推定方法を実行する推定装置Sが開示される。推定装置Sはニューラルネットワークを用いたエンコーダによって、系列データである擬音語クエリから潜在変数を抽出する。推定装置Sは、当該潜在変数によって定義される、音響信号-擬音語間乖離度(音響信号と擬音語との間の乖離度)に基づいて、系列データである音響信号を検索する。詳細は後述する。 In order to solve the problem of the searching method as described above, an estimating device S is disclosed here that performs an estimating method as schematically shown in FIG. The estimation device S extracts latent variables from onomatopoeic queries, which are series data, by an encoder using a neural network. The estimating device S searches for an acoustic signal, which is series data, based on the acoustic signal-onomatopoeia divergence (the divergence between the acoustic signal and the onomatopoeia) defined by the latent variable. Details will be described later.
図12は推定装置Sの機能ブロック図である。推定装置Sは信号潜在特徴抽出部12と、潜在特徴蓄積部13と、系列潜在特徴抽出部14と、学習部15と、推定部16とを有する。図12において音響信号蓄積部11は推定装置Sの外部に設けられるが、推定装置Sは更に音響信号蓄積部11を含んでよい。信号潜在特徴抽出部12と系列潜在特徴抽出部14と学習部15と推定部16とが実行する処理は、1又は複数のプロセッサによって実行される。プロセッサは、種々の処理のためのプログラム及び演算中の情報を記憶する1又は複数のメモリを含んでよい。メモリは揮発性メモリ及び不揮発性メモリを含む。メモリは、プロセッサと独立しているメモリ、及びプロセッサの内蔵メモリを含む。プロセッサは特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、特定の処理に特化した専用のプロセッサを含む。なお信号潜在特徴抽出部12又は系列潜在特徴抽出部14は本発明の特徴抽出部に対応する。推定部16は本発明のデータ生成部に対応する。
12 is a functional block diagram of the estimation device S. FIG. The estimating device S has a signal
音響信号蓄積部11及び潜在特徴蓄積部13は例えば、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成される。音響信号蓄積部11は音響信号データベースを含む。潜在特徴蓄積部13は潜在変数データベースを含む。
The acoustic
下記で推定装置Sの各機能を詳細に説明するが、推定装置Sが有する他の機能を排除することを意図したものではない。 Although each function of the estimator S is described in detail below, it is not intended to exclude other functions that the estimator S may have.
本実施形態の信号潜在特徴抽出部12は、所定の特徴量抽出処理を用いて第1の特徴量を抽出する。所定の特徴量抽出処理は任意の処理であってよいが、本実施形態では、学習データを用いて同一の潜在空間(特徴空間ともいう)に特徴量を表現するよう学習された処理である。所定の特徴量抽出処理は例えば、次の文献に記載のEncoder-Decoderによる擬音語生成モデル(図13参照)である。
井川翔太、柏野邦夫、「擬音語をクエリとした潜在特徴に基づく音響信号検索」、2018年秋季研究発表会講演論文集、日本音響学会、2018年9月
The signal latent
Shota Igawa, Kunio Kashino, "Acoustic signal retrieval based on latent features with onomatopoeia as a query", 2018 Autumn Conference Proceedings, Acoustical Society of Japan, September 2018
図14のフローチャートを参照しながら具体的に説明すると、信号潜在特徴抽出部12はステップS11にて、音響信号蓄積部11から、第1のデータのセットとして音響信号xを取得する。本実施形態におけるデータのセットとは、各セットそれぞれに異種のデータを含まないデータの集合をいう。例えば、あるデータのセットは擬音語を表したテキストのみで構成されており、別のデータのセットは音響信号のみで構成されている。ただし本発明は、各セットそれぞれに異種のデータを含まない場合と、各セットに複数の種類のデータを含む場合とのどちらでも機能することに留意されたい。信号潜在特徴抽出部12はステップS12にて、取得した音響信号xを、中間層(図13の13L)において固定長ベクトルへとエンコードする。この中間層では、音響信号と擬音語との双方に関係する特徴を含んだ潜在変数が第1の特徴量として抽出される。信号潜在特徴抽出部12はこの潜在変数を、入力された音響信号xに内在する潜在変数zxとみなす。
Specifically, referring to the flowchart of FIG. 14, the signal latent
潜在変数の抽出に用いられる擬音語生成モデルは上記のものに限られず、他のモデルが用いられてよい。 The onomatopoeia generation model used for extracting latent variables is not limited to the one described above, and other models may be used.
潜在変数zxが抽出されると、ステップS13にて潜在特徴蓄積部13は潜在変数zxを蓄積する。
After the latent variable zx is extracted, the latent
学習部15は、潜在特徴の抽出に必要となる、第1及び第2のデータから共通の潜在空間への写像を学習する。学習部15は、検索や擬音語生成など、推定処理を行うべきデータが与えられる前に、オフラインにて事前に学習を行っておくことが可能である。具体的には、学習部15は、ステップS14にて、図15に示すように、上記したEncoder-Decoderによる擬音語生成モデルを用い、エンコーダにおいては入力データの音響信号xから潜在変数zxへの変換を学習し、さらに、デコーダにおいては潜在変数zxから擬音語lへの変換を学習する。これらの学習には、教師データとして、事前に紐付けられた音響信号xと擬音語lのペアを用いる。ここで、前記デコーダを用いた変換処理は、潜在特徴、すなわち潜在空間上の1点と、ある擬音語とを関連付けることに相当している。このことを用いて、擬音語から潜在特徴への変換処理(エンコーダ)を学習することができる。すなわち、学習部15は、ステップS15にて、図16に示すように擬音語lに対して、前記過程において擬音語lに関連付けられた潜在変数zxを教師データとして利用して、擬音語lから潜在変数zxへのエンコーダを学習する。当該エンコーダは、上記したEncoder-Decoderによる擬音語生成モデルのエンコーダと同一の構造であってよい。このように推定装置Sは、多くのデータにより、潜在空間と擬音語を表現する空間との対応付けを学習することによって、擬音語から潜在空間への写像を学習することができる。
The
系列潜在特徴抽出部14は第2のデータのセットから第2の特徴量を抽出する。具体的には系列潜在特徴抽出部14はステップS16にて、図17に示すように、学習したエンコーダによって、第2のデータのセットとして入力された擬音語lから、第2の特徴量として潜在変数を抽出する。系列潜在特徴抽出部14は、抽出された潜在変数を、擬音語に内在する潜在変数zlとみなす。
A series latent
上記のように、推定装置Sは、同一の潜在空間に存在する潜在変数として、計算可能な潜在変数zx及び潜在変数zlを抽出する。 As described above, the estimator S extracts the computable latent variable zx and the latent variable zl as latent variables existing in the same latent space.
改めて本発明の課題を考える。音響信号をテキストに変換し、変換されたテキストに基づき検索を行なおうとすると、前記変換されたテキストが一意に定まらないという課題があった。そこで上記のように推定装置Sは、クエリである音響信号から抽出される潜在変数と、データベースに保存されるテキストから抽出される潜在変数とを、同一の潜在空間で表現する。 Consider again the subject of the present invention. When an acoustic signal is converted into text and a search is performed based on the converted text, there is a problem that the converted text cannot be uniquely determined. Therefore, as described above, the estimating device S expresses the latent variables extracted from the acoustic signal that is the query and the latent variables extracted from the text stored in the database in the same latent space.
フローチャートの説明に戻ると、ステップS17にて推定部16は、抽出された潜在変数zx及び潜在変数zlを比較し、当該比較の結果に基づいて擬音語クエリと音響信号とを関連付ける。例えば推定部16は、二乗誤差等の任意の距離尺度を用いて、任意の方法で潜在変数zxと潜在変数zlとの距離D(x、l)を算出する。距離算出手法には任意のものが用いられてよい。推定部16は、各サンプルに対して同様に距離算出を実行して、算出された距離に基づいて音響信号の順位付けを実行する。推定部16は、例えば距離が最も短い音響信号をユーザに提示してよい。このように推定装置Sは、2つの潜在変数の乖離度を得ることができ、結果、音響信号そのものの特徴に即した検索結果を得ることができる。
Returning to the description of the flowchart, in step S17, the
上記で説明した推定装置Sを用いて評価実験を行った。評価実験において、2つの主観評価を得た。1つ目の主観評価は、クエリに対する、検索信号の適合度についての評価である。結果を図18に示す。 An evaluation experiment was conducted using the estimation device S described above. In the evaluation experiment, two subjective evaluations were obtained. A first subjective evaluation is an evaluation of the degree of matching of the search signal to the query. The results are shown in FIG.
図18に示すように、本実施形態のデータベースと外部データベースとのどちらでも、「比較的当てはまる」との回答が最も多かった。回答者のうち、本実施形態のデータベースでは58.7%、外部データベースでは39.7%が、検索結果はクエリに当てはまると回答した。 As shown in FIG. 18, most of the answers were "relatively true" for both the database of this embodiment and the external database. Of the respondents, 58.7% answered that the database of this embodiment and 39.7% answered that the search results matched the query.
2つ目の主観評価では、本実施形態の検索方法と従来のテキストベース検索方法とを比較したときの評価を得た。結果を図19に示す。結果として、本実施形態の検索方法の方が、テキストベース検索方法よりも高い評価を得た。有意水準は1%である。したがって本実施形態の検索方法の方が、クエリに対して妥当な検索結果を出力していると言える。 The second subjective evaluation was obtained by comparing the retrieval method of this embodiment with a conventional text-based retrieval method. The results are shown in FIG. As a result, the search method of this embodiment was evaluated higher than the text-based search method. The significance level is 1%. Therefore, it can be said that the search method of this embodiment outputs more appropriate search results for the query.
更に、本実施形態の検索方法による検索結果を図20及び図21に示す。図20及び図21は、3次元以上の次元を、主成分に基づいて2次元に変換した図である。図20に示すように、擬音語の分類タグが同一のもの同士は、2次元の潜在空間でも近くに分布する。また図21に示すように、左下側には促音(Q)が多い。また、右側には長音(H)又は繰り返しが多い。このように、似た傾向を持つ擬音語が近くに分布する。 20 and 21 show search results obtained by the search method of this embodiment. 20 and 21 are diagrams obtained by transforming three or more dimensions into two dimensions based on the principal components. As shown in FIG. 20, onomatopoeic words with the same classification tag are distributed close to each other even in the two-dimensional latent space. Also, as shown in FIG. 21, there are many double consonants (Q) on the lower left side. In addition, there are many long sounds (H) or repetitions on the right side. In this way, onomatopoeias with similar tendencies are distributed nearby.
上記の2つの評価実験の結果、次のことが示された。すなわち、推定装置Sは、クエリに対して正しく対応して動作する。推定装置Sは、擬音語タグが付与されていないデータベースを検索可能であるという汎化性能を有する。推定装置Sは、テキストベース検索と比較して、より妥当な検索結果を得ることができる。 As a result of the above two evaluation experiments, the following was shown. That is, the estimating device S correctly responds to the query and operates. The estimating device S has the generalization ability to search databases to which onomatopoeia tags are not attached. The estimating device S can obtain more relevant search results compared to text-based searches.
上記実施形態によれば、推定装置Sは、第1のデータから所定の特徴空間における特徴量を抽出し、その特徴空間と第2のデータを表現する空間とを関連付けることによって、第1のデータと第2のデータとを同一の特徴空間で表現する。これにより、2つのデータの関連付けの精度を向上させることができる。 According to the above embodiment, the estimating device S extracts a feature amount in a predetermined feature space from the first data, and associates the feature space with the space representing the second data, thereby extracting the first data and the second data are expressed in the same feature space. This can improve the accuracy of associating the two data.
上記実施形態によれば、系列潜在特徴抽出部14は、第2のデータの入力を受け付けると、特徴量をクエリとして抽出する。また、推定部16は抽出された特徴量を用いて、第1のデータと第2のデータとの乖離度を算出する。推定部16は距離の尺度に、二乗誤差等の任意の指標を用いてもよい。これにより、入力されたクエリに対して距離算出を行うことができるので、ユーザの利便性を一層向上させることができる。
According to the above embodiment, the series latent
上記実施形態によれば、第1のデータと第2のデータとは系列データである。また、第1のデータは音響信号又はテキストの一方である。また、第2のデータは音響信号又はテキストの他方である。これにより、様々な種類のデータの関連付けを実行することができるので、ユーザの利便性を一層向上させることができる。 According to the above embodiment, the first data and the second data are series data. Also, the first data is one of an audio signal or text. Also, the second data is the other of an audio signal or text. As a result, various types of data can be associated, thereby further improving user convenience.
本発明を諸図面及び実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段又は各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段又はステップ等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 Although the present invention has been described with reference to drawings and embodiments, it should be noted that a person skilled in the art can easily make various variations and modifications based on this disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included within the scope of the present invention. For example, functions included in each means or each step can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and multiple means or steps can be combined into one or divided. .
例えば上記の音響信号検索方法では、推定装置Sは擬音語をクエリとして音響信号を検索する。しかし他の実施形態では、反対に、推定装置Sは音響信号をクエリとして擬音語を検索してよい。また推定装置Sは擬音語以外のデータ(例えば動画データ又は文字データ等)をクエリに用いて、音響信号以外のデータ(例えば漫画データ又は動画データ)を検索してもよい。 For example, in the acoustic signal search method described above, the estimation device S searches for acoustic signals using onomatopoeic words as queries. However, in other embodiments, on the contrary, the estimator S may search for onomatopoeia using the acoustic signal as a query. The estimating device S may use data other than onomatopoeia (such as moving image data or character data) as a query to retrieve data other than sound signals (such as cartoon data or moving image data).
また、上記の音響信号検索方法では、推定装置Sは、擬音語クエリの系列データから音響信号の系列データを検索する。しかし、他の実施形態では、推定装置Sは、系列データではないデータ(例えば画像データ、又は、口真似等の発話による音声データ)から系列データを検索してよい。その逆も同様である。更に別の実施形態では、推定装置Sは、系列データではないデータから、系列データではないデータを検索してよい。 In the acoustic signal search method described above, the estimating device S searches the series data of the acoustic signal from the series data of the onomatopoeia query. However, in other embodiments, the estimating device S may search for sequence data from data that is not sequence data (for example, image data or audio data based on speech such as mouth imitation). And vice versa. In yet another embodiment, the estimator S may retrieve non-sequence data from non-sequence data.
擬音語生成装置G又は推定装置Sをコンピュータで構成する場合、各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの内部又は外部の記憶手段に格納しておき、当該コンピュータの中央演算処理装置(CPU)によってこのプログラムを読み出して実行させることでコンピュータを機能させることができる。また、このようなプログラムは、例えばDVD又はCD-ROM等の可搬型記録媒体の販売、譲渡、貸与等により流通させることができるほか、そのようなプログラムを、例えばネットワーク上にあるサーバの記憶手段に記憶しておき、ネットワークを介してサーバから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、流通させることができる。また、そのようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラム又はサーバから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶手段に格納することができる。また、このプログラムの別の実施態様として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、更に、このコンピュータにサーバからプログラムが転送される度に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。 When the onomatopoeia generating device G or the estimating device S is configured by a computer, a program describing the processing content for realizing each function is stored in a storage means inside or outside the computer, and the central processing of the computer is performed. A computer can be operated by reading and executing this program by a device (CPU). In addition, such programs can be distributed by selling, assigning, or lending portable recording media such as DVDs or CD-ROMs. , and can be distributed by transferring the program from a server to another computer via a network. Also, a computer that executes such a program can once store, for example, a program recorded on a portable recording medium or a program transferred from a server in its own storage means. Also, as another embodiment of this program, the computer may read the program directly from a portable recording medium and execute processing according to the program. In addition, it is also possible to sequentially execute processing according to the received program.
G 擬音語生成装置
1 エンコーダ
2 デコーダ
S 推定装置
11 音響信号蓄積部
12 信号潜在特徴抽出部
13 潜在特徴蓄積部
14 系列潜在特徴抽出部
15 学習部
16 推定部
G
Claims (8)
第1のデータから所定の特徴空間における特徴量を抽出する第1の特徴抽出部と、
前記特徴空間における特徴量から第2のデータを生成するデータ生成部と、
を含み、
前記データ生成部によって前記特徴空間と前記第2のデータを表現する空間とを関連付けることによって、
前記第1のデータと前記第2のデータとを、同一の前記特徴空間で表現し、
前記第1のデータは、信号データと、前記信号データを表現または説明する文字データとの一方であり、前記第2のデータは、信号データと、前記信号データを表現または説明する文字データとの他方であることを特徴とする、推定装置。 An estimating device that associates first data with second data that is different from the first data,
a first feature extraction unit that extracts a feature amount in a predetermined feature space from the first data;
a data generation unit that generates second data from the feature amount in the feature space;
including
By associating the feature space and the space expressing the second data by the data generator,
expressing the first data and the second data in the same feature space ;
The first data is one of signal data and character data expressing or explaining the signal data, and the second data is signal data and character data expressing or explaining the signal data. An estimating device, characterized in that it is the other .
前記第1の特徴抽出部は、前記第2のデータの入力を受け付けると、特徴量をクエリとして抽出し、
前記第2のデータは、前記特徴量を用いて算出された、前記第1のデータと、前記第2のデータと同種のデータとの乖離度を用いて生成されている、推定装置。 The estimation device according to claim 1,
The first feature extraction unit, upon receiving the input of the second data, extracts a feature amount as a query,
The estimating device, wherein the second data is generated using the degree of divergence between the first data and the same type of data as the second data, which is calculated using the feature amount.
前記データ生成部が出力する第2のデータによって学習される、所定の特徴空間における特徴量を前記第2のデータから抽出する第2の特徴抽出部を備え、
前記第1の特徴抽出部と前記第2の特徴抽出部とによって、データを表現する空間を関連付けることによって、前記第1のデータと前記第2のデータとを、同一の前記特徴空間で表現する、推定装置。 The estimation device according to claim 1,
A second feature extraction unit that extracts from the second data a feature amount in a predetermined feature space learned by the second data output by the data generation unit,
The first data and the second data are expressed in the same feature space by associating the space expressing the data by the first feature extraction unit and the second feature extraction unit. , the estimator.
前記第1のデータは音響信号又はテキストの一方であり、前記第2のデータは音響信号又はテキストの他方である、推定装置。 In the estimation device according to any one of claims 1 to 3,
The estimating device, wherein the first data is one of an acoustic signal or text and the second data is the other of an acoustic signal or text.
学習部を更に含み、前記学習部は、 further comprising a learning unit, the learning unit comprising:
事前に紐付けられた音響信号と擬音語とのペアを教師データとして用いて、Encoder-Decoderによる擬音語生成モデルにより、エンコーダにおいて入力データの音響信号から潜在変数への変換を学習し、デコーダにおいて潜在変数から擬音語への変換を学習する、 Using pre-linked pairs of acoustic signals and onomatopoeias as training data, the encoder learns the conversion of input data from acoustic signals to latent variables using an onomatopoeia generation model by Encoder-Decoder. learning the conversion from latent variables to onomatopoeia,
推定装置。 estimation device.
前記特徴量は潜在変数である、推定装置。 The estimation device, wherein the feature amount is a latent variable.
第1の 特徴抽出部により、第1のデータから所定の特徴空間における特徴量を抽出するステップと、
データ生成部により、前記特徴空間における特徴量から第2のデータを生成するステップと、
を含み、
前記データ生成部によって前記特徴空間と前記第2のデータを表現する空間とを関連付けることによって、
前記第1のデータと前記第2のデータとを、同一の前記特徴空間で表現するステップを更に含み、
前記第1のデータは、信号データと、前記信号データを表現または説明する文字データとの一方であり、前記第2のデータは、信号データと、前記信号データを表現または説明する文字データとの他方である、推定方法。 An estimation method for associating second data, which is data different from the first data, with the first data,
the first a step of extracting a feature amount in a predetermined feature space from the first data by a feature extraction unit;
a step of generating second data from the feature amount in the feature space by a data generation unit;
including
By associating the feature space and the space expressing the second data by the data generator,
further comprising expressing the first data and the second data in the same feature space;fruit,
The first data is one of signal data and character data expressing or explaining the signal data, and the second data is signal data and character data expressing or explaining the signal data. on the other hand,estimation method.
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