Study of unit selection text-to-speech synthesis algorithms

par David Guennec

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Damien Lolive.

  • Titre traduit

    Étude des algorithmes de sélection d’unités pour la synthèse de la parole à partir du texte


  • Résumé

    La synthèse de la parole par corpus (sélection d'unités) est le sujet principal de cette thèse. Tout d'abord, une analyse approfondie et un diagnostic de l'algorithme de sélection d'unités (algorithme de recherche dans le treillis d'unités) sont présentés. L'importance de l'optimalité de la solution est discutée et une nouvelle mise en œuvre de la sélection basée sur un algorithme A* est présenté. Trois améliorations de la fonction de coût sont également présentées. La première est une nouvelle façon – dans le coût cible – de minimiser les différences spectrales en sélectionnant des séquences d'unités minimisant un coût moyen au lieu d'unités minimisant chacune un coût cible de manière absolue. Ce coût est testé pour une distance sur la durée phonémique mais peut être appliqué à d'autres distances. Notre deuxième proposition est une fonction de coût cible visant à améliorer l'intonation en se basant sur des coefficients extraits à travers une version généralisée du modèle de Fujisaki. Les paramètres de ces fonctions sont utilisés au sein d'un coût cible. Enfin, notre troisième contribution concerne un système de pénalités visant à améliorer le coût de concaténation. Il pénalise les unités en fonction de classes reposant sur une hiérarchie du degré de risque qu'un artefact de concaténation se produise lors de la concaténation sur un phone de cette classe. Ce système est différent des autres dans la littérature en cela qu'il est tempéré par une fonction floue capable d'adoucir le système de pénalités pour les unités présentant des coûts de concaténation parmi les plus bas de leur distribution.


  • Résumé

    This PhD thesis focuses on the automatic speech synthesis field, and more specifically on unit selection. A deep analysis and a diagnosis of the unit selection algorithm (lattice search algorithm) is provided. The importance of the solution optimality is discussed and a new unit selection implementation based on a A* algorithm is presented. Three cost function enhancements are also presented. The first one is a new way – in the target cost – to minimize important spectral differences by selecting sequences of candidate units that minimize a mean cost instead of an absolute one. This cost is tested on a phonemic duration distance but can be applied to others. Our second proposition is a target sub-cost addressing intonation that is based on coefficients extracted through a generalized version of Fujisaki's command-response model. This model features gamma functions modeling F0 called atoms. Finally, our third contribution concerns a penalty system that aims at enhancing the concatenation cost. It penalizes units in function of classes defining the risk a concatenation artifact occurs when concatenating on a phone of this class. This system is different to others in the literature in that it is tempered by a fuzzy function that allows to soften penalties for units presenting low concatenation costs.


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