语音识别预训练模型Hidden-Unit BERT (HuBERT)

1.简介

本文根据2021年《HuBERT: Self-Supervised Speech Representation Learning by Masked Prediction of Hidden Units》翻译总结的。

自监督语音学习面临3个挑战，1）在每句话中有多个声音单元；2）在预训练阶段没有输入声音单元对应的词典；3）声音单元长度可变，没有明确的分割。为了出来这些问题，我们提出了Hidden-Unit BERT (HuBERT) 。

HuBERT的一个主要成分是只在mask的区域应用预测loss（如下图的3个mask），这会迫使模型基于连续的输入去学习声学和语言的组合模型。即采用了一个更加直接的预测loss将声学单元（如MFCC）与mask预测部分区分开。

HuBERT效果超过了wav2vec 2.0。

2.方法

2.1.Hidden units

2.2.Mask预测

2.3.k-means模型聚合

2.4.迭代精炼

我期望一个预训练模型提供更好的表示，而不是原始的声学特征，如MFCC。所以基于隐变量训练一个离散隐模型来重新表示。

如BASE模型，第一个迭代是训练了250k步，第二个迭代是基于第一个迭代模型的第6个transformer层的输出而生成的label继续训练400k步。

2.5.实施

类似采用wav2vec 2.0架构，一个卷积wafeform encoder，一个BERTencoder，一个projection layer 和a code embedding layer。如下所示：

基于模型，具体p的公式如下：

在HuBERT预训练完后，我们使用e connectionist temporal classifification (CTC) loss 来进行ASR 微调（fine-tuning），其中卷积encoder 冻住，不参与微调。projection layer被移除，用一个随机初始化的softmax 层代替。CTC 目标词汇包括26个英语字母、a space token, an apostrophe, and a special CTC blank symbol。

2.6 Supervised Fine-Tuning and Decoding

我们使用 wav2letter++ beam search decoder wrapped
in Fairseq for language model-fused decoding。

3.结果

如下表所示，HUBERT好于wav2vec 2.0。