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轉載註明出處。算法
gmm-init-mono --train-feats=ark:feats.ark topo 39 0.mdl tree
0.mdl
中使用初始化的狀態轉換機率,其中 pdf模型共享參數。tree
中的樹爲提出兩個問題,第一個問題爲各個音素是什麼,第二個問題爲狀態爲第幾個。實例:bash
/home/speech.AI/kaldi/src/featbin/apply-cmvn scp:cmvn.scp scp:copy-feats.scp ark:- | /home/speech.AI/kaldi/src/featbin/add-deltas ark:- ark:delta.ark
gmm-init-mono --train-feats=ark:delta.ark topo 39 0.mdl tree
compile-train-graghs
生成訓練用的FST,是每一個句子構造一個FST網絡:Usage: compile-train-graphs [options] <tree-in> <model-in> <lexicon-fst-in> <transcriptions-rspecifier> <graphs-wspecifier> e.g.: compile-train-graphs tree 1.mdl lex.fst ark:train.tra ark:graphs.fsts
其中的ark:train.tra
通常經過ark:sym2int.pl -f 2- words.txt text|
利用詞典將文本信息轉化爲對應的音素序號。網絡
下面是個人路徑下的測試命令:app
/home/speech.AI/kaldi/src/bin/compile-train-graphs 0.tree 0.mdl ../data/lang/L.fst 'ark:/home/speech.AI/kaldi/egs/wsj/s5/utils/sym2int.pl -f 2- words.txt text|' ark:graphs.fsts
align-equal-compiled
根據咱們獲得的訓練用的fst對特徵文件進行均勻分割。Usage: align-equal-compiled <graphs-rspecifier> <features-rspecifier> <alignments-wspecifier> e.g.: align-equal-compiled ark:graphs.fsts ark:delta.ark ark:equal.ali
[2 1 1 1 1 1 1 1 1 6 5 5 5 5 5 5 5 5 11 10 10 10 10 10 10 10 10 13 15 15 15 15 15 15 15 15 8 5 5 5 5 5 5 5 5 18 17 17 17 17 17 17 17 17 26 25 25 25 25 25 25 25 25 28 27 27 27 27 27 27 27 27 30 29 29 29 29 29 29 29 29 4 1 1 1 1 1 1 1 1 14 15 15 15 15 15 15 15 15 12 10 10 10 10 10 10 10 10 18 17 17 17 17 17 17 17 17 26 25 25 25 25 25 25 25 25 28 27 27 27 27 27 27 27 27 30 29 29 29 29 29 29 29 29 2 1 1 1 1 1 1 1 1 6 5 5 5 5 5 5 5 5 11 10 10 10 10 10 10 10 10 13 15 15 15 15 15 15 15 15 8 5 5 5 5 5 5 5 5 18 17 17 17 17 17 17 17 17 26 25 25 25 25 25 25 25 25 28 27 27 27 27 27 27 27 27 30 29 29 29 29 29 29 29 29 3 1 1 1 1 1 1 1 1 9 10 10 10 10 10 10 10 10 7 5 5 5 5 5 5 5 5 14 15 15 15 15 15 15 15 15 9 10 10 10 10 10 10 10 10 7 5 5 5 5 5 5 5 5 13 15 15 15 15 15 15 15 15 7 5 5 5 5 5 5 5 5 14 15 15 15 15 15 15 15 15 12 10 10 10 10 10 10 10 10 18 17 17 17 17 17 17 17 17 26 25 25 25 25 25 25 25 25 28 27 27 27 27 27 27 27 27 30 29 29 29 29 29 29 29 29 4 1 1 1 1 1 1 1 13 15 15 15 15 15 15 15 15 7 5 5 5 5 5 5 5 16 15 15 15 15 15 15 15 18 17 17 17 17 17 17 17 20 19 19 19 19 19 19 19 22 21 21 21 21 21 21 21 24 23 23 23 23 23 23 23 3 1 1 1 1 1 1 1 11 10 10 10 10 10 10 10 13 15 15 15 15 15 15 15 6 5 5 5 5 5 5 5 11 10 10 10 10 10 10 10 14 15 15 15 15 15 15 15 9 10 10 10 10 10 10 10 8 5 5 5 5 5 5 5 18 17 17 17 17 17 17 17 20 19 19 19 19 19 19 19 22 21 21 21 21 21 21 21 24 23 23 23 23 23 23 23 3 1 1 1 1 1 1 1 11 10 10 10 10 10 10 10 16 15 15 15 15 15 15 15 18 17 17 17 17 17 17 17 20 19 19 19 19 19 19 19 22 21 21 21 21 21 21 21 24 23 23 23 23 23 23 23 20 19 19 19 19 19 19 19 22 21 21 21 21 21 21 21 24 23 23 23 23 23 22 23 2 1 1 1 1 1 1 1 7 5 5 5 5 5 5 5 14 15 15 15 15 15 15 15 12 10 10 10 10 10 10 10 18 17 17 17 17 17 17 17];
均勻分割後的每一幀trans-id的標註,不知道爲什麼每一個音素的時間並不相同,也不知道緣由。 且每一個單詞中間都出現了未被標註的靜音音素。 實例:ide
home/speech.AI/kaldi/src/bin/align-equal-compiled ark:graphs.fsts ark:delta.ark ark:equal.ali
Usage: gmm-acc-stats-ali [options] <model-in> <feature-rspecifier> <alignments-rspecifier> <stats-out> e.g.: gmm-acc-stats-ali 1.mdl scp:train.scp ark:1.ali 1.acc
對於每一幀的特徵和其對齊(transition-id):oop
處理完全部數據後,將TM和AM的累積量寫到一個文件中:x.JOB.acc中post
實例:測試
/home/speech.AI/kaldi/src/gmmbin/gmm-acc-stats-ali 0.mdl ark:delta.ark ark:equal.ali 0.acc
gmm-acc-stats-ali
生成的累計量分散在JOB個文件中,該程序將分散的對應同一trans-id、pdf-id的累計量合併在一塊兒 若是不是多個線程就沒必要進行合併。Usage: gmm-sum-accs [options] <stats-out> <stats-in1> <stats-in2> ... E.g.: gmm-sum-accs 1.acc 1.1.acc 1.2.acc
Usage: gmm-est [options] <model-in> <stats-in> <model-out> e.g.: gmm-est 1.mdl 1.acc 2.mdl
實例:this
/home/speech.AI/kaldi/src/gmmbin/gmm-est 0.mdl 0.acc 1.mdl
Usage: gmm-boost-silence [options] <silence-phones-list> <model-in> <model-out> e.g.: gmm-boost-silence --boost=1.5 1:2:3 1.mdl 1_boostsil.mdl
實例:
/home/speech.AI/kaldi/src/gmmbin/gmm-boost-silence --boost=1.0 1 1.mdl 1_new.mdl
Usage: gmm-align-compiled [options] <model-in> <graphs-rspecifier> <feature-rspecifier> <alignments-wspecifier> [scores-wspecifier] e.g.: gmm-align-compiled 1.mdl ark:graphs.fsts scp:train.scp ark:1.ali
or: compile-train-graphs tree 1.mdl lex.fst 'ark:sym2int.pl -f 2- words.txt text|' ark:- | gmm-align-compiled 1.mdl ark:- scp:train.scp t, ark:1.ali
實例:
/home/speech.AI/kaldi/src/bin/compile-train-graphs 0.tree 1.mdl ../data/lang/L.fst 'ark:/home/speech.AI/kaldi/egs/wsj/s5/utils/sym2int.pl -f 2- words.txt text|' ark:graphs_new.fsts
/home/speech.AI/kaldi/src/gmmbin/gmm-align-compiled 1.mdl ark:graphs_new.fsts ark:delta.ark ark,t:ali1.txt
而後就能夠得到新的對齊標註:
3 1 12 10 10 10 18 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 26 25 25 25 28 27 27 27 27 27 27 27 30 29 29 29 29 29 29 29 29 29 29 29 29 29 29 2 7 5 5 5 13 15 15 15 15 15 7 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 14 15 15 15 15 15 9 10 7 5 5 5 13 15 15 15 15 15 15 8 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 18 17 17 17 17 17 17 17 17 17 26 25 25 25 25 28 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 30 29 29 29 29 29 29 29 29 29 29 2 1 1 1 1 1 6 5 9 10 10 10 10 10 8 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 18 17 17 17 17 17 26 25 25 25 28 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 30 29 29 29 29 29 29 29 29 29 29 29 2 8 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 18 17 17 17 17 17 17 17 17 26 25 25 25 25 25 25 25 25 25 28 27 27 27 27 27 27 27 30 29 29 29 29 29 29 29 29 29 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8 5 5 5 5 5 18 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 20 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 22 21 21 21 21 21 21 21 21 21 24 23 23 23 23 3 1 1 1 1 1 1 12 10 10 10 10 10 18 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 20 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 22 21 21 21 21 21 21 24 23 23 23 23 23 23 23 2 1 1 1 1 1 1 8 5 5 5 18 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 20 19 19 19 19 19 19 19 19 22 21 21 21 24 23 23 23 23 23 20 19 19 19 19 19 19 19 22 21 21 21 21 21 21 21 21 24 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 2 1 1 1 8 18 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17];
--beam=16
,調整參數能夠獲得不一樣的對齊結果。/home/speech.AI/kaldi/src/gmmbin/gmm-align-compiled --beam=16 1.mdl ark:graphs_new.fsts ark:delta.ark ark,t:ali1.txt
整個腳本的思想就是:
1. gmm-init-mono 模型初始化 2. compile-train-graghs 訓練圖初始化 3. align-equal-compiled 特徵文件均勻分割 4. gmm-acc-stats-ali 累積模型重估所需數據 5. gmm-sum-accs 並行數據合併 6. gmm-est 聲音模型參數重估 7. gmm-boost-silence 模型平滑處理 8. gmm-align-compiled 特徵從新對齊 9. 重複n次執行:7->8->4->5->6(從新對齊->參數從新估計) 10. 輸出最終參數
#!/bin/bash # Copyright 2012 Johns Hopkins University (Author: Daniel Povey) # Apache 2.0 # To be run from .. # Flat start and monophone training, with delta-delta features. # This script applies cepstral mean normalization (per speaker). # Begin configuration section. nj=4 cmd=run.pl scale_opts="--transition-scale=1.0 --acoustic-scale=0.1 --self-loop-scale=0.1" num_iters=40 # Number of iterations of training 訓練迭代次數 max_iter_inc=30 # Last iter to increase #Gauss on. 高斯數遞增的最大次數 totgauss=1000 # Target #Gaussians. careful=false boost_silence=1.0 # Factor by which to boost silence likelihoods in alignment 強制改變某些音素的似然機率因子,見下面的代碼 realign_iters="1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 23 26 29 32 35 38"; config= # name of config file. stage=-4 power=0.25 # exponent to determine number of gaussians from occurrence counts norm_vars=false # deprecated, prefer --cmvn-opts "--norm-vars=false" cmvn_opts= # can be used to add extra options to cmvn. cmvn選項 # End configuration section. echo "$0 $@" # Print the command line for logging if [ -f path.sh ]; then . ./path.sh; fi . parse_options.sh || exit 1; if [ $# != 3 ]; then echo "Usage: steps/train_mono.sh [options] <data-dir> <lang-dir> <exp-dir>" echo " e.g.: steps/train_mono.sh data/train.1k data/lang exp/mono" echo "main options (for others, see top of script file)" echo " --config <config-file> # config containing options" echo " --nj <nj> # number of parallel jobs" echo " --cmd (utils/run.pl|utils/queue.pl <queue opts>) # how to run jobs." exit 1; fi data=$1 lang=$2 dir=$3 oov_sym=`cat $lang/oov.int` || exit 1;#靜音符號表 # 按照任務數,將訓練數據分紅多份,每一個任務處理一份數據。 mkdir -p $dir/log echo $nj > $dir/num_jobs sdata=$data/split$nj; [[ -d $sdata && $data/feats.scp -ot $sdata ]] || split_data.sh $data $nj || exit 1; # 特徵歸一化選項,這裏默認指定要對variance進行歸一化,還可從外部接收其餘歸一化選項,若是外部指定不對variance進行歸一化,則外部指定生效。 $norm_vars && cmvn_opts="--norm-vars=true $cmvn_opts" echo $cmvn_opts > $dir/cmvn_opts # keep track of options to CMVN. feats="ark,s,cs:apply-cmvn $cmvn_opts --utt2spk=ark:$sdata/JOB/utt2spk scp:$sdata/JOB/cmvn.scp scp:$sdata/JOB/feats.scp ark:- | add-deltas ark:- ark:- |" example_feats="`echo $feats | sed s/JOB/1/g`"; echo "$0: Initializing monophone system." [ ! -f $lang/phones/sets.int ] && exit 1; shared_phones_opt="--shared-phones=$lang/phones/sets.int" if [ $stage -le -3 ]; then # Note: JOB=1 just uses the 1st part of the features-- we only need a subset anyway. # 獲取特徵的維度 if ! feat_dim=`feat-to-dim "$example_feats" - 2>/dev/null` || [ -z $feat_dim ]; then feat-to-dim "$example_feats" - echo "error getting feature dimension" exit 1; fi # Flat-start(又稱爲快速啓動),做用是利用少許的數據快速獲得一個初始化的 HMM-GMM 模型和決策樹 # $lang/topo 中定義了每一個音素(phone)所對應的 HMM 模型狀態數以及初始時的轉移機率 # --shared-phones=$lang/phones/sets.int 選項指向的文件,即$lang/phones/sets.int(該文件生成roots.txt中開頭爲share split的部分,表示同一行元素共享pdf,容許進行決策樹分裂),文件中同一行的音素(phone)共享 GMM 機率分佈。tree文件由sets.int產生。 # --train-feats=$feats subset-feats --n=10 ark:- ark:-| 選項指定用來初始化訓練用的特徵,通常採用少許數據,程序內部會計算這批數據的means和variance,做爲初始高斯模型。sets.int中全部行的初始pdf都用這個計算出來的means和variance進行初始化。 $cmd JOB=1 $dir/log/init.log \ gmm-init-mono $shared_phones_opt "--train-feats=$feats subset-feats --n=10 ark:- ark:-|" $lang/topo $feat_dim \ $dir/0.mdl $dir/tree || exit 1; fi # 計算當前高斯數,(目標高斯數 - 當前高斯數)/ 增長高斯迭代次數 獲得每次迭代須要增長的高斯數目 numgauss=`gmm-info --print-args=false $dir/0.mdl | grep gaussians | awk '{print $NF}'` incgauss=$[($totgauss-$numgauss)/$max_iter_inc] # per-iter increment for #Gauss # 構造訓練的網絡,從源碼級別分析,是每一個句子構造一個phone level 的fst網絡。 # $sdaba/JOB/text 中包含對每一個句子的單詞(words level)級別標註, L.fst是字典對於的fst表示,做用是將一串的音素(phones)轉換成單詞(words) # 構造monophone解碼圖就是先將text中的每一個句子,生成一個fst(相似於語言模型中的G.fst,只是相對比較簡單,只有一個句子),而後和L.fst 進行composition 造成訓練用的音素級別(phone level)fst網絡(相似於LG.fst)。 # fsts.JOB.gz 中使用 key-value 的方式保存每一個句子和其對應的fst網絡,經過 key(句子) 就能找到這個句子的fst網絡,value中保存的是句子中每兩個音素之間互聯的邊(Arc),例如句子轉換成音素後,標註爲:"a b c d e f",那麼value中保存的實際上是 a->b b->c c->d d->e e->f 這些鏈接(kaldi會爲每種鏈接賦予一個惟一的id),後面進行 HMM 訓練的時候是根據這些鏈接的id進行計數,就能夠獲得轉移機率。 if [ $stage -le -2 ]; then echo "$0: Compiling training graphs" $cmd JOB=1:$nj $dir/log/compile_graphs.JOB.log \ compile-train-graphs $dir/tree $dir/0.mdl $lang/L.fst \ "ark:sym2int.pl --map-oov $oov_sym -f 2- $lang/words.txt < $sdata/JOB/text|" \ "ark:|gzip -c >$dir/fsts.JOB.gz" || exit 1; fi if [ $stage -le -1 ]; then echo "$0: Aligning data equally (pass 0)" $cmd JOB=1:$nj $dir/log/align.0.JOB.log \ # 訓練時須要將標註跟每一幀特徵進行對齊,因爲如今尚未能夠用於對齊的模型,因此採用最簡單的方法 -- 均勻對齊 # 根據標註數目對特徵序列進行等間隔切分,例如一個具備5個標註的長度爲100幀的特徵序列,則認爲1-20幀屬於第1個標註,21-40屬於第2個... # 這種劃分方法雖然會有偏差,但待會在訓練模型的過程當中會不斷地從新對齊。 align-equal-compiled "ark:gunzip -c $dir/fsts.JOB.gz|" "$feats" ark,t:- \| \ # 對對齊後的數據進行訓練,得到中間統計量,每一個任務輸出到一個acc文件。 # acc中記錄跟HMM 和GMM 訓練相關的統計量: # HMM 相關的統計量:兩個音素之間互聯的邊(Arc) 出現的次數。 # 如上面所述,fst.JOB.gz 中每一個key對於的value保存一個句子中音素兩兩之間互聯的邊。 # gmm-acc-stats-ali 會統計每條邊(例如a->b)出現的次數,而後記錄到acc文件中。 # GMM 相關的統計量:每一個pdf-id 對應的特徵累計值和特徵平方累計值。 # 對於每一幀,都會有個對齊後的標註,gmm-acc-stats-ali 能夠根據標註檢索獲得pdf-id, # 每一個pdf-id 對應的GMM可能由多個單高斯Component組成,會先計算在每一個單高斯Component對應的分佈下這一幀特徵的似然機率(log-likes),稱爲posterior。 # 而後: # (1)把每一個單高斯Component的posterior加到每一個高斯Component的occupancy(佔有率)計數器上,用於表徵特徵對於高斯的貢獻度, # 若是特徵一直落在某個高斯的分佈區間內,那對應的這個值就比較大;相反,若是一直落在區間外,則表示該高斯做用不大。 # gmm-est中能夠設置一個閾值,若是某個高斯的這個值低於閾值,則不更新其對應的高斯。 # 另外這個值(向量)其實跟後面GMM更新時候的高斯權重weight的計算相關。 # (2)把這一幀數據加上每一個單高斯Component的posterior再加到每一個高斯的均值累計值上; # 這個值(向量)跟後面GMM的均值更新相關。 # (3)把這一幀數據的平方值加上posterior再加到每一個單高斯Component的平方累計值上; # 這個值(向量)跟後面GMM的方差更新相關。 # 最後將均值累計值和平方累計值寫入到文件中。 gmm-acc-stats-ali --binary=true $dir/0.mdl "$feats" ark:- \ $dir/0.JOB.acc || exit 1; fi # In the following steps, the --min-gaussian-occupancy=3 option is important, otherwise # we fail to est "rare" phones and later on, they never align properly. # 根據上面獲得的統計量,更新每一個GMM模型,AccumDiagGmm中occupancy_的值決定混合高斯模型中每一個單高斯Component的weight; # --min-gaussian-occupancy 的做用是設置occupancy_的閾值,若是某個單高斯Component的occupancy_低於這個閾值,那麼就不會更新這個高斯, # 並且若是 --remove-low-count-gaussians=true,則對應得單高斯Component會被移除。 if [ $stage -le 0 ]; then gmm-est --min-gaussian-occupancy=3 --mix-up=$numgauss --power=$power \ $dir/0.mdl "gmm-sum-accs - $dir/0.*.acc|" $dir/1.mdl 2> $dir/log/update.0.log || exit 1; rm $dir/0.*.acc fi beam=6 # will change to 10 below after 1st pass # note: using slightly wider beams for WSJ vs. RM. x=1 while [ $x -lt $num_iters ]; do echo "$0: Pass $x" if [ $stage -le $x ]; then if echo $realign_iters | grep -w $x >/dev/null; then echo "$0: Aligning data" # gmm-boost-silence 的做用是讓某些phones(由第一個參數指定)對應pdf的weight乘以--boost 參數所指定的數字,強行提升(若是大於1)/下降(若是小於1)這個phone的機率。 # 若是多個phone共享同一個pdf,程序中會自動作去重,乘法操做只會執行一次。 mdl="gmm-boost-silence --boost=$boost_silence `cat $lang/phones/optional_silence.csl` $dir/$x.mdl - |" # 執行force-alignment操做。 # --self-loop-scale 和 --transition-scale 選項跟HMM 狀態跳轉相關,前者是設置自轉因子,後者是非自傳因子,能夠修改這兩個選項控制HMM的跳轉傾向。 # --acoustic-scale 選項跟GMM輸出機率相關,用於平衡 GMM 輸出機率和 HMM 跳轉機率的重要性。 # --beam 選項用於計算對解碼過程當中出現較低log-likelihood的token進行裁剪的閾值,該值設計的越小,大部分token會被裁剪以便提升解碼速度,但可能會在開始階段把正確的token裁剪掉致使沒法獲得正確的解碼路徑。 # --retry-beam 選項用於修正上述的問題,當沒法獲得正確的解碼路徑後,會增長beam的值,若是找到了最佳解碼路徑則退出,不然一直增長指定該選項設置的值,若是還沒找到,就拋出警告,致使這種問題要麼是標註原本就不對,或者retry-beam也設計得過小。 $cmd JOB=1:$nj $dir/log/align.$x.JOB.log \ gmm-align-compiled $scale_opts --beam=$beam --retry-beam=$[$beam*4] --careful=$careful "$mdl" \ "ark:gunzip -c $dir/fsts.JOB.gz|" "$feats" "ark,t:|gzip -c >$dir/ali.JOB.gz" \ || exit 1; fi # 更新模型 $cmd JOB=1:$nj $dir/log/acc.$x.JOB.log \ gmm-acc-stats-ali $dir/$x.mdl "$feats" "ark:gunzip -c $dir/ali.JOB.gz|" \ $dir/$x.JOB.acc || exit 1; $cmd $dir/log/update.$x.log \ gmm-est --write-occs=$dir/$[$x+1].occs --mix-up=$numgauss --power=$power $dir/$x.mdl \ "gmm-sum-accs - $dir/$x.*.acc|" $dir/$[$x+1].mdl || exit 1; rm $dir/$x.mdl $dir/$x.*.acc $dir/$x.occs 2>/dev/null fi # 線性增長混合高斯模型的數目,直到指定數量。 if [ $x -le $max_iter_inc ]; then numgauss=$[$numgauss+$incgauss]; fi # 提升裁剪門限。 beam=10 x=$[$x+1] done ( cd $dir; rm final.{mdl,occs} 2>/dev/null; ln -s $x.mdl final.mdl; ln -s $x.occs final.occs ) utils/summarize_warnings.pl $dir/log echo Done # example of showing the alignments: # show-alignments data/lang/phones.txt $dir/30.mdl "ark:gunzip -c $dir/ali.0.gz|" | head -4
大部份內容參考以下: 心胸決定格局...:Kaldi單音素模型 訓練部分
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