NISQA: 深度学习在语音质量评估中的应用

RayRay
NISQA语音质量预测训练自然语言合成语音样本Github开源项目

NISQA: 深度学习在语音质量评估中的应用

在现代通信系统中,语音质量评估一直是一个重要而具有挑战性的问题。传统的评估方法往往需要大量人工参与,费时费力且主观性较强。随着深度学习技术的发展,一种名为NISQA(Non-Intrusive Speech Quality Assessment)的新型语音质量评估方法应运而生,为这一领域带来了革命性的变化。

NISQA简介

NISQA是由德国柏林工业大学的Gabriel Mittag等人开发的一个深度学习模型和框架,用于非侵入式语音质量评估。与传统方法不同,NISQA无需原始清晰语音作为参考,只需要待评估的语音样本即可完成评估,这使得它特别适合于实时监测通话质量等场景。

NISQA的核心是一个基于CNN-Self-Attention-Attention-Pooling(CNN-SA-AP)架构的深度神经网络。该网络首先使用CNN提取语音的帧级特征,然后通过Self-Attention机制建模时间依赖关系,最后使用Attention-Pooling汇聚特征得到最终的质量评分。这种设计使NISQA能够有效捕捉语音信号中的各种质量相关特征。

NISQA模型架构

NISQA的主要功能

NISQA的功能主要包括以下几个方面:

  1. 语音质量预测: NISQA可以预测经过通信系统(如电话或视频通话)传输的语音样本的整体质量。

  2. 多维度质量评估: 除了整体质量,NISQA还可以预测语音的噪声度(Noisiness)、色彩度(Coloration)、不连续性(Discontinuity)和响度(Loudness)等质量维度,从而提供更详细的质量分析。

  3. 合成语音自然度评估: NISQA-TTS模型可以评估由语音转换或文本到语音(TTS)系统生成的合成语音的自然度。

  4. 模型训练与微调: NISQA框架支持训练新的单端或双端语音质量预测模型,也可以对预训练模型进行微调以适应新数据或迁移到其他相关任务。

NISQA的应用

NISQA在语音通信和语音合成领域有广泛的应用前景:

  1. 通信系统质量监测: 电信运营商可以使用NISQA实时监测网络通话质量,及时发现并解决问题。

  2. VoIP服务优化: 像Skype、Zoom等VoIP服务提供商可以利用NISQA评估和改进其服务质量。

  3. 语音合成系统评估: 开发者可以使用NISQA-TTS模型评估其TTS系统生成的语音自然度,指导系统优化。

  4. 智能音箱质量控制: 智能音箱制造商可以在生产线上使用NISQA进行质量控制。

  5. 学术研究: NISQA为语音质量评估领域的研究人员提供了一个强大的工具和基准。

NISQA语音质量数据集

为了支持NISQA的开发和评估,研究团队还创建了一个大型语音质量数据集 - NISQA Corpus。该数据集包含超过14,000个语音样本,涵盖了模拟(如编解码器、丢包、背景噪声)和实际(如手机、Zoom、Skype、WhatsApp)条件下的各种语音质量情况。每个样本都标注了主观评分,包括整体质量和各个质量维度的评分。

NISQA Corpus的主要特点包括:

  • 多样性: 包含多种语言、说话人和退化类型的样本
  • 真实性: 包含实际通信系统中采集的样本
  • 标注质量: 每个样本都有多人的主观评分
  • 规模大: 总计包含超过97,000个人工评分

这个数据集为语音质量评估研究提供了宝贵的资源,也是NISQA模型训练和评估的基础。

NISQA的使用

NISQA项目在GitHub上开源,研究人员和开发者可以方便地使用和扩展NISQA。使用NISQA主要包括以下几个步骤:

  1. 安装: 使用Anaconda创建虚拟环境并安装依赖。

  2. 预测: 可以使用预训练模型对单个音频文件、文件夹中的所有文件或CSV表格中列出的文件进行质量预测。

  3. 训练/微调: 可以使用自己的数据集对模型进行微调或训练全新的模型。训练配置通过YAML文件控制。

  4. 评估: 可以在给定数据集上评估训练好的模型性能。

以下是一个使用NISQA预测单个音频文件质量的示例命令:

python run_predict.py --mode predict_file --pretrained_model weights/nisqa.tar --deg /path/to/wav/file.wav --output_dir /path/to/dir/with/results

NISQA的影响与未来

NISQA的出现为语音质量评估领域带来了新的可能性。它不仅提高了评估的效率和准确性,还为研究人员提供了一个强大的工具来深入理解影响语音质量的各种因素。未来,NISQA有望在以下几个方面继续发展:

  1. 模型改进: 随着深度学习技术的进步,NISQA的模型架构和性能还有提升空间。

  2. 更广泛的应用: NISQA可能会扩展到更多的应用场景,如助听器评估、音频编解码器优化等。

  3. 实时系统集成: NISQA可能会被集成到更多的实时通信系统中,提供即时的质量反馈。

  4. 跨语言和跨文化适应: 未来的研究可能会关注如何使NISQA更好地适应不同语言和文化背景下的语音质量评估需求。

  5. 与其他技术的结合: NISQA可能会与语音增强、自适应滤波等技术结合,形成更全面的语音质量优化解决方案。

总的来说,NISQA代表了语音质量评估领域的一个重要进步,为提升通信系统质量和用户体验提供了有力的工具。随着技术的不断发展和应用范围的扩大,NISQA有望在未来发挥更大的作用,推动语音通信和语音合成技术的进步。

编辑推荐精选

讯飞智文

讯飞智文

一键生成PPT和Word,让学习生活更轻松

讯飞智文是一个利用 AI 技术的项目,能够帮助用户生成 PPT 以及各类文档。无论是商业领域的市场分析报告、年度目标制定,还是学生群体的职业生涯规划、实习避坑指南,亦或是活动策划、旅游攻略等内容,它都能提供支持,帮助用户精准表达,轻松呈现各种信息。

AI办公办公工具AI工具讯飞智文AI在线生成PPTAI撰写助手多语种文档生成AI自动配图热门
讯飞星火

讯飞星火

深度推理能力全新升级,全面对标OpenAI o1

科大讯飞的星火大模型,支持语言理解、知识问答和文本创作等多功能,适用于多种文件和业务场景,提升办公和日常生活的效率。讯飞星火是一个提供丰富智能服务的平台,涵盖科技资讯、图像创作、写作辅助、编程解答、科研文献解读等功能,能为不同需求的用户提供便捷高效的帮助,助力用户轻松获取信息、解决问题,满足多样化使用场景。

热门AI开发模型训练AI工具讯飞星火大模型智能问答内容创作多语种支持智慧生活
Spark-TTS

Spark-TTS

一种基于大语言模型的高效单流解耦语音令牌文本到语音合成模型

Spark-TTS 是一个基于 PyTorch 的开源文本到语音合成项目,由多个知名机构联合参与。该项目提供了高效的 LLM(大语言模型)驱动的语音合成方案,支持语音克隆和语音创建功能,可通过命令行界面(CLI)和 Web UI 两种方式使用。用户可以根据需求调整语音的性别、音高、速度等参数,生成高质量的语音。该项目适用于多种场景,如有声读物制作、智能语音助手开发等。

Trae

Trae

字节跳动发布的AI编程神器IDE

Trae是一种自适应的集成开发环境(IDE),通过自动化和多元协作改变开发流程。利用Trae,团队能够更快速、精确地编写和部署代码,从而提高编程效率和项目交付速度。Trae具备上下文感知和代码自动完成功能,是提升开发效率的理想工具。

AI工具TraeAI IDE协作生产力转型热门
咔片PPT

咔片PPT

AI助力,做PPT更简单!

咔片是一款轻量化在线演示设计工具,借助 AI 技术,实现从内容生成到智能设计的一站式 PPT 制作服务。支持多种文档格式导入生成 PPT,提供海量模板、智能美化、素材替换等功能,适用于销售、教师、学生等各类人群,能高效制作出高品质 PPT,满足不同场景演示需求。

讯飞绘文

讯飞绘文

选题、配图、成文,一站式创作,让内容运营更高效

讯飞绘文,一个AI集成平台,支持写作、选题、配图、排版和发布。高效生成适用于各类媒体的定制内容,加速品牌传播,提升内容营销效果。

热门AI辅助写作AI工具讯飞绘文内容运营AI创作个性化文章多平台分发AI助手
材料星

材料星

专业的AI公文写作平台,公文写作神器

AI 材料星,专业的 AI 公文写作辅助平台,为体制内工作人员提供高效的公文写作解决方案。拥有海量公文文库、9 大核心 AI 功能,支持 30 + 文稿类型生成,助力快速完成领导讲话、工作总结、述职报告等材料,提升办公效率,是体制打工人的得力写作神器。

openai-agents-python

openai-agents-python

OpenAI Agents SDK,助力开发者便捷使用 OpenAI 相关功能。

openai-agents-python 是 OpenAI 推出的一款强大 Python SDK,它为开发者提供了与 OpenAI 模型交互的高效工具,支持工具调用、结果处理、追踪等功能,涵盖多种应用场景,如研究助手、财务研究等,能显著提升开发效率,让开发者更轻松地利用 OpenAI 的技术优势。

Hunyuan3D-2

Hunyuan3D-2

高分辨率纹理 3D 资产生成

Hunyuan3D-2 是腾讯开发的用于 3D 资产生成的强大工具,支持从文本描述、单张图片或多视角图片生成 3D 模型,具备快速形状生成能力,可生成带纹理的高质量 3D 模型,适用于多个领域,为 3D 创作提供了高效解决方案。

3FS

3FS

一个具备存储、管理和客户端操作等多种功能的分布式文件系统相关项目。

3FS 是一个功能强大的分布式文件系统项目,涵盖了存储引擎、元数据管理、客户端工具等多个模块。它支持多种文件操作,如创建文件和目录、设置布局等,同时具备高效的事件循环、节点选择和协程池管理等特性。适用于需要大规模数据存储和管理的场景,能够提高系统的性能和可靠性,是分布式存储领域的优质解决方案。

下拉加载更多