Kaldi脚本分析(1)——数据准备

本文详细介绍了Kaldi中数据准备的过程,包括数据相关与语言相关两大部分。数据相关涉及音频文件、文本标注、发音标注等,通过`local/thchs-30_data_prep.sh`脚本完成;语言相关涉及词典、语言模型等,通过`utils/prepare_lang.sh`和`utils/format_lm.sh`脚本创建。数据文件需排序,以确保Kaldi脚本正确运行。此外,还讨论了词图(word_graph)与音素图(phone_graph)的构建方法。

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1 数据准备

数据准备阶段的输出包含两个部分:一部分与“数据”相关,保存在data/train、data/dev、data/test之类的目录下,“数据”部分与特定的录音数据有关,包括训练测试集划分、音频分段、文本标注、发音标注、说话人信息等;另一部分与“语言”相关,保存在data/local、data/dict、data/lang、data/graph目录下,“语言”部分与当前使用的语言本身相关,包括发音词典、音素集合、语言模型等。

如果想用现有的识别系统和语言模型对自己时的录音数据进行解码,那么只需要重写“数据”相关,并准备数据匹配的发音词典。

 

1.1 “数据”相关

主要涉及脚本:local/thchs-30_data_prep.sh

#data preparation

#generate text, wav.scp, utt2pk,spk2utt

local/thchs-30_data_prep.sh $H$thchs/data_thchs30 || exit 1;

 

  • 在data文件夹下创建train,dev,test文件夹,分别用于保存训练、验证、测试的初始数据。利用thchs-30_data_prep.sh脚本在每个文件夹中生成以下6个文件:
  • wav.scp,每个语句的音频文件,索引标识符一般为utterance-id。如果音频存在segment文件,则索引标识符为recording-id,记录每一个分段。
  • utt2spk,记录每个utterance属于哪个说话人,由utterance-id索引。
  • spk2utt,记录每个说话人说了那些utterances,由speaker-id索引。
  • word.txt和text,每个语句的文本标注,由utterance-id索引。这里的文本标注从原始数据集中copy而来,不用保证都在词汇表中,未出现的文本标注将映射到data/lang/oov.txt中。
  • phone.txt,每个语句的发音标注,由utterance-id索引。发音标注中的音素信息从原始数据集中copy而来。

forxin train dev test; do

 echo"cleaning data/$x"

 cd$dir/data/$x

 rm -rf wav.scp utt2spk spk2utt word.txt phone.txt text

 echo"preparing scps and text in data/$x"

 fornnin`find  $corpus_dir/$x/*.wav | sort -u | xargs -i basename {} .wav`; do

     spkid=`echo $nn| awk -F"_" '{print"" $1}'`

     spk_char=`echo $spkid| sed 's/\([A-Z]\).*/\1/'`

     spk_num=`echo $spkid| sed 's/[A-Z]\([0-9]\)/\1/'`

     spkid=$(printf'%s%.2d' "$spk_char" "$spk_num")

     utt_num=`echo $nn| awk -F"_" '{print $2}'`

&nbs

### Kaldi框架在声纹识别中的应用 Kaldi 是一个开源的语音识别工具包,广泛应用于学术界和工业界的语音技术研究。它不仅支持传统的 GMM-HMM 方法,也兼容基于深度学习的方法。对于声纹识别(Speaker Verification),Kaldi 提供了一套完整的流程来完成从数据准备到模型训练的任务。 #### 数据准备Kaldi 中,`data/` 文件夹用于存储所有的输入数据,包括音频文件路径列表、转录文本以及分割后的片段信息。这些数据通常通过 `local/prepare_data.sh` 脚本来生成[^1]。 #### 特征提取 特征提取是声纹识别的重要环节之一。Kaldi 使用 Mel 频率倒谱系数 (MFCC) 作为基础特征表示形式。以下是典型的 MFCC 特征提取命令: ```bash mfccdir=mfcc for x in train dev test; do steps/make_mfcc.sh --cmd "$train_cmd" --nj $feats_nj data/$x exp/make_mfcc/$x $mfccdir steps/compute_cmvn_stats.sh data/$x exp/make_mfcc/$x $mfccdir done ``` 上述代码实现了对训练集 (`train`)、开发集 (`dev`) 和测试集 (`test`) 的 MFCC 计算,并进行了全局均值方差归一化 (CMVN)[^4]。 #### 流程控制脚本 Kaldi 的核心在于其灵活的 Shell 脚本设计。`run.sh` 是整个实验的核心脚本,负责协调不同阶段的操作。无论采用哪种具体的声纹模型(如 i-vector, x-vector 等),该脚本都会调用一系列子模块完成任务。例如,在第三步中提到的 `cmd.sh` 定义了计算资源分配策略——可以指定是在本地机器上执行还是提交至分布式集群环境运行[^3]。 #### 模型训练与评估 现代声纹识别系统倾向于利用神经网络抽取固定长度嵌入向量(Embedding Vector)。X-vectors 就是一种流行的端到端解决方案。以下是一个简单的 X-vector 模型构建过程概述: - **预处理**: 对原始波形信号进行分帧加窗操作; - **DNN 层级结构定义**: 构建多层感知器架构; - **损失函数优化**: 应用 softmax cross entropy loss 来区分不同的说话者类别; 具体实现细节可参考官方文档或者第三方教程资料,比如《ASV-Subtools 声纹识别实战》课程提供了详尽的学习指导和支持服务[^5]。 --- ### 示例代码:简单版 X-vector 训练配置 假设我们已经完成了前期的数据准备工作,则可以通过如下方式启动 x-vector 模型训练: ```bash # Step 1: Prepare the necessary directories and configurations. local/nnet3/xvector/prepare_feats_for_egs.sh \ --nj ${num_jobs} \ --cmd "${train_cmd}" \ data/train_cleaned exp/xvectors_train_cleaned # Step 2: Generate examples from features. if [ ! -d "${egs_dir}/storage" ]; then local/nnet3/xvector/get_egs.sh --cmd "${train_cmd}" --frames-per-eg 800 data/train_cleaned egs fi # Step 3: Train TDNN model with specified topology settings. steps/nnet3/xvec/train_tdnn.sh --stage 0 --cmd "${cuda_cmd}" \ --feat-type raw \ --cmvn-opts "--norm-means=true --norm-vars=false" \ --splice-indexes "-2,-1,0,1,2" \ --relu-dim 512 \ --final-layer-dim 512 \ --use-batchnorm true \ ${egs_dir} data/train_cleaned exp/xvector_nnet_tdnn_5l ``` 以上脚本展示了如何使用 Kaldi 工具链搭建并训练一个五层全连接 DNN 结构的 x-vector extractor。 ---
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