55. Системы автоматического распознавания речи. Практические приложения речевого интерфейса.

Под системами автоматического распознавания речи (САРР) понимают системы, преобразующие входную речь (речевой сигнал) в распознанное сообщение. При этом распознанное сообщение может быть представлено как в форме текста этого сообщения, так и

преобразовано сразу в форму, удобную для его дальнейшей обработки с целью формирования ответной реакции системы. Изначально перед системой автоматического распознавания речи ставится задача преобразования текста в речь. Поэтому в английской литературе эти системы называются Speech To Text System. Часто системы автоматического распознавания речи называют также просто системами распознавания речи (СРР).

Упрощенная структурная схема системы автоматического распознавания речи приведена на рис.

Под моделью анализа речевого сигнала понимают блок, в задачи которого входит анализ входного сигнала, во-первых, с целью отнесения его к числу речевых, а во-вторых, для выделения в составе полученного сигнала компонент, которые являются основными для

распознавания полученного сообщения. К таким компонентам относятся параметры, описывающие речь, аналогичные тем, которые формируются в процессе синтеза речи. Набор указанных параметров зависит от избранного метода распознавания.

Модель распознавания речи и принятия решения – это блок, в рамках которого осуществляется формирование распознанного сообщения на основе анализа последовательности параметров, полученных из первого блока. Например, если используется формантная модель описания речи, то на основе полученных в первом блоке частот формант строится последовательность распознанных фонем, составляющих входное сообщение. При этом осуществляется принятие решения о том, распознано ли входное сообщение правильно. При принятии решения, в частности, возможны следующие решения: сообщение распознано правильно (подтверждением этого является текст, соответствующий нормам естественного языка) либо

сообщение не распознано или распознано не правильно (такое решение принимается в случае наличия в распознанном сообщении явных, трудно исправимых автоматически ошибок или вообще полной бессмыслицы).

В качестве ограничений, накладываемых на САРР, можно привести следующие характеризующие их параметры:

• вид распознаваемой речи (пословное произношение с паузами в стиле речевых команд; четкое произношение без пауз в стиле “диктант”; спонтанная речь);

• объём словаря (ограниченный до 100, 200 и т.д. слов; неограниченный);

• степень зависимости от диктора (дикторозависимые; дикторонезависимые);

• синтаксические ограничения (отдельные слова; типовые фразы; искусственный язык; естественный язык);

• условия приёма речевых сигналов (контактные микрофоны; удаленные на расстояние более 1 м микрофоны);

• условия применения СРР (слабые или сильные помехи);

• надежность распознавания.

Практические приложения речевого интерфейса

Прежде чем перейти к рассмотрению примеров практического использования речевого интерфейса, сравним его с наиболее распространенными в настоящее время средствами взаимодействия пользователя с компьютером: клавиатурой и дисплеем. Следует отметить по крайней мере три принципиальных отличия речевого интерфейса:

1) явный недостаток клавиатуры и дисплея заключается в том, что для общения с компьютером человеку нужно пройти специальную подготовку. В то же время речь – это естественный интерфейс для любого, даже неподготовленного человека. Речь снижает в резкой степени психологическое расстояние между человеком и компьютером. Если появляется речевой интерфейс, то круг пользователей компьютером может стать неограниченным;

2) речь сама по себе никак механически не привязана к компьютеру и может быть связана с ним через системы коммуникаций, например, телефон. Речевой интерфейс сокращает физическое расстояние между человеком и компьютером. Это дополнительно расширяет круг потенциальных пользователей компьютеров и делает речевой интерфейс идеальным средством для оздания систем массового информационного обслуживания;

3) можно обращаться с компьютером в полной темноте, с закрытыми глазами, в условиях занятости рук рычагами управления, с завязанными руками и в другой экстремальной обстановке. Это свойство даёт оперативность и мобильность общения, освобождение рук и разгрузку зрительного канала восприятия при получении информации. Это исключительно важно, например, для диспетчера большой энергетической системы или пилота самолёта и водителя автомобиля. Кроме того, компьютерные системы становятся более доступными людям с нарушением зрения.

В настоящее время речевые компьютерные технологии уже достаточно широко распространены и развиваются в нескольких направлениях, основные из которых представлены на рис.