VOICE CONVERSION ALGORITHM BASED ON ... - Columbia EE

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60 1. GMM-based

Target spectrum GMM-converted spectrum

algorithm converted spectrum by STRAIGHT spectrum GMM-based algorithm of source speaker (original) (target) 2. calculation of warping function by dynamic frequency warping

Power [dB]

50

40

3. dynamic frequency warping function warping frequency-warped spectrum

30

0

2000

4000 Frequency [Hz]

6000

weighting 5. addition of residual spectrum

8000

>Ï ¢O©e ¶ } ¡w+eh+L©OVeU¦Êeic ¯ªYhLk^LV +L^Ve¢O L¢Oe¢ei c ¯ªY+Oê0¡w+eh U q ¡w+eh6L§AehD¨9eOV|¡wLµOV ~ 9eOV|¡w+Vei U ¬ ç ç ® iVeì û¢ÿ9ý Lh ì û¢üý i+iLecehc8ç ^+eLejL§´+LDô§Å ei3O©e+5LqëLV¡wLµê+¬ ï û¢ÿÿ9ý ©+he+cç eh3+9Leª h+je8§TV°HôA§Å'ehjO©e+j¡wLµ^¬"ïû¢ü+ÿ9ý ©+he+ eiHVeOÀªY+9LeLi+¼eL§v+LCôv§ÅLCeh"OieV|qE¨9ª LVj¡wLµê+¬"Z¯eh¢¼¡q¡wV ¤©® Li8ç eq9Heh+c9eV+ ç ç ç 9eiLLOqÂ¬ ç Z!L¨©VHe3+Àe¢9ec¡q¨8VeVe ¤ ì|û¢ÿ9ý ¤ ì|û¢ü+ý ¤ ïû¢ÿÿ9ý ¤ ïûü+ÿ9ý ¤ ei|¡©eOhLh¢¢K¦©¢Àeiie¢O§Té ei KO¢UH^+Vee ¯ã ¾ Ö ß Úá ßw¿°ß §²L'ei|Lie+|Lh3ëOH¡wLµOVe"¢"e+¡©e++Ue U¦eh5c ¾ ¿ ¬ ~ i+¡q9¨L8VeVe9e8+Àe¢eU¦eh Ñ «L¢Oe¢ei¬ Ä¬ ÃU¬ z ¡i¡h¢¢e¢L5§Rc ¯ªYhL z ¢LLeeh)e }©~'Dz D£ ~ ~ iCV+¡hÀei[§eh´8ULei¡w+Vei?q¢¦©Á++¦ }i~'|z ª ÀD£ ~ ¢h5L+OiÀe¢§²e©eO¬ÌKeh¢¡q¡wV ¤ eh +V¡hÀehgïV"È^Ð8Åeh ¥ hV§°e+h¦¢HÃU¬ É8 ¤ qeije3ª ¡i¢i§²e ¥ i+hV¦¢ ¶ OÐLÐOÐ £DÁ ¬?ZÊïVe¡wV§²Le ^LV +L^Ve¢O ¤ ei ¶ eÈ^Ð9ªYeïV++¡hÀei³VU 8+¢+Ue89e +L^Ve ¤ Lqei5ÐªÎe L¨©V3+V¡hÀeh +U 8+¢+U ¤´® h¢ +e+¡wOhi3ei!¢OhLj¡w ® V ¤ ¢8µ^V¡i83eh¯Oi!§Deh Lie+c¡wµ^V¬ Ä¬ Ä¬ } iLe+L8¢h§Cc ¯ªYq z ¢Oeeh ZEehHc ¯ªZhLL¢Oe¢eigL¡i¡h¢¢Ee }©~'Dz D£ ~D¤O¥ hLª K¦§H+L©OVe¡w++¨¢i+Ö©w++Lh3ei+L^Ve ¡w+eh ¢V©+++i¢hL¢¦8ULeh+¦ ehÀ¨9eÀe¢j9OVª O¢hEO¡wV¨9eLT¬Ï>¢O©e ¶ i ® 'eiDVi8¡h¢|§Aeicc ¯ª hL +O^Ve+¡w+Vei«Lh ei3¡w+Vei«L§'eiëLV ¡wµ^V¬ z 'h ® !¢eh¢ hOie ¤ ei|9^ªZ8Ueh¢hV©¢Àe L!ehc ¯ªYhL!VO^Ve5¡w+Vei¬ Èi¬c ¯ª {'zD}iÑ´¹ » ¸ 'Ñ`H¸ ·D» Ñ´D} ¸ · zDÔ ¸D ~ £c ±k ~ £ ¹ · z ! Ï DÑ DºÑ · ± z| ÒCZ·c ¸ Ï }i~'|z ÀD£ ~k} Ò Ñ'~'Hº Zeh¢¡q¡wV ¤w® ¡ieL¡wOehc ¯ªZhL L¢LLeeh ® ¢e ¦ihL8¢¯§°e ¥ h+iV¦ ® 9e¡h¢he ^Leh 9^ªZ8Ueh¢h©¬ z OVe ® L§éi¡©eO¡wLL¢Oe¢eiÓ¢Di ® ¢ Ï>¢O©e ÃU¬ È©¬ ¶ ¬ ¹ ¦©q8¢Ïie ¥ i+hV¦8±e¡ii Z8Lï"eÔ3eh¼9^VªY8Ueh¢hc§\ei|VO^VeE¡w+Vª ei ¤ ¡wVV¨L¼+L©OVe¢O8¡w§ÅLe8+ ® eeh¦©qL8¢

4. subtraction residual spectrum

converted spectrum

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4

Power [dB]

3 2 1 0 -1 -2 -3

0

2000

4000 Frequency [Hz]

6000

8000

>Ï ¢O©eÈ V°©q5¡wVV¨ ® +¢OUeg¦ ei`§°e ¥ h+iV¦ª LeLU ® +¢Le ® h¢¨ iVeÊeh§°e ¥ h+iV¦ ¢ h¢O Z£D¢O©ª ® +¢OUee+iq¡wVVeh ^ Lqeh§²e ¥ hVhV¦ ¢ ¢ ® Ô ® ª ® +¢Le+¯e+ihLA¡wVVeh ^ ¬

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>

3

?

10 Original 1 (GMM) 0.5 0.25 Low High Speech Weight for residual spectrum

0

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É9ªY¡wO¢U¯L¢ÊYÉ V©++¢¢+U ¤ È LU ¤ Ä §Â¢ ¤ Ã ¡wU ¤ ¶ qOh ¬ ~ ©e+¯VeVh++ ® h¢¨ ® VeiLEi+¢q©¢eh ¨L¢iih9¨ ® Veci5e+O¢qeL¬ ~ h5V©¡wVe¢8+U¨Le+h3¢3i ® ¢Ï>¢O©e É¬ Ñ eª q9e i+iLe À¨Lhh9¨fiV©9eLh+¬ ~ i +O^Ve+?¡w++¨ ¥ qZ¦Ù¦ ei¡ieL¡wO`L¢Oe¢ei wVe3eqèq9L§ eh c ¯ªZhLk¢OLeei Åeh ® +¢OU5 ¶ ¬ z wO©8eh ® VLUD§Åce+©qLA¡w+Veh ¤ eh+L©OVe!¡w+V ¥ qª K¦ ® eiOi3e+iq'¡w+VeiÍÅei ® +¢OU8¢Ð^ ¢Ew+À¬ z ¢ ¤ ei8+Oê¡w++¨ ¥ qZ¦ ® eeh ® +¢OU ® i¨ ¢hVe+LL3ei¯§°e ¥ h+iV¦ ¢8h¢O? K£|L ^ E¢8wVeV3ehL eq93§jei ® +¢OU ® h¢ ¢iVeL!Leh8§²e ¥ i+hV¦¢¢ ® Ô ® U ¬ ±ki+ ® ¯heh ® +¢OU Ô ® ¤ eh5+Oê ¡w+Vei6¢|8Ueh!iV+i¢iO¦!¢!eic¢ ® ªÎ§°e ¥ h+iV¦¯eª O¢Lh+¬ z Teh¢Ae+i¢ ¤ R¢R+Oi°©VeeqAeh"¡wV+ ¥ qZ¦ ¢3©+L¨Li U¦eiOVªY8ULeh¢iL§¼eh+L^Ve¡w+ª eh6¢5eh¢ ® ªÎ§²e ¥ hVhV¦5e+O¢Lh+¬ É¬ ÃU¬ Ñ LL¢he¢O Ñ ©¡wVe¢8+UeHO } ¡wµ^VjKhi¢°©qZ¦ É¬ ÃU¬ ¶ ¬ ¸ À+Ve¢^ Ñ LL¢q9eL Ñ i¡we8V KïV'e+LL¢q9e|eiD+L©OVe¢OiªZ++i¨V¦O¡wµ^VH¢©ª i¢ihL¢K¦3§wehH¡©eO¡wO+8L¢Oe¢ei ¤ eh¼L K+Ve¢^¼+LL¢q9ª e¢O V©¡wVe¢8+U ® Lj¡wV§Åe8!U¦ehc+V¡hÀehÆ©¢ÀeLe¢O "¹ HwV ® ++!eic+Oê¯¡w+Vq¯eiDëLVD¡wV+\¬ ~ +5+Ue+i++ ® i¨ ® Ve|hL'i+¢q©8eh¼¨L¢ii3i¨ ® ei5e+O¢qeL¬ ~ hEV©¡wVe¢8+U¨L\e+hc¢i ® ¢ Ï>Lie ©¬ "¹ D¦ eh!¡ieO¡wLÊ¢OLeei ® LeehLèh8§ehc ¯ª qÊ¢OLeei Åeh ® +¢OU8¢ ¶ ¬ z wLi3ei ® +¢OU8§Å e+©qL|¡w+Vei ¤¼"¹ 8¢heL L8ei ® +¢L5¢8Le +¢O3e¯Ð©¬±ki+ ® 3iEei ® VLU ® h¢¨¢heL8eh §²e ¥ i+h¦`¢h¢L K£|Liª ® VLUe ^ ¤ eh ©VeVe¢L¨9eLkL§ "¹ ¢eh5eL8¯Leh3§Di¢h eh ® +¢L ® h¢¨`¢3Ð¬ É ¤ Lheh5+O^Ve+¡w++¨ ¥ hL¢K¦k Z£D¢O U E¢weVehL eq9'§Aiiei ® +¢OU ® i¢¢HÐ©¬ ÉL'i ® 5¢5Ï>¢O©ecÉ¬ É¬ ÃU¬ ÃU¬ } i K+Ve¢^ Ñ O¢qe¢L Ñ ©¡wVe¢8+U KïV'e+LL¢q9e|eiD+L©OVe¢OiªZ++i¨V¦O¡wµ^VH¢©ª i¢ihL¢K¦3§veh¼¡ieL¡wO8LLeeh ¤ ei¼h À+Ve¢^¼+LL¢©ª e¢L i¡we8V z|{ e+À ® L|¡wV§Åe8\¬ Ñ ¢OU¢¢Àe+©ª Vej¡q9eV¡he¯5ehi¡we8V¬ Kcei z|{ e+À ¤Oz q { ® VeCehCOieV'Lheh´ëO ¡wµ^V½ ¼¡w++¨ ¤ Lh Ì® H+ehVHeiD+L©OVe¡w++¨!

@

5

Equivalent Q value [dB]

Weight = 0 Weight = 0.5 Weight = 1

A B

?

C

+

C

> > >

D D

?

100

3.8

Male - Male Original speech of source (Male) Converted speech (Male-Male) High-weighted (Male-Male) Original speech of source (Female) Converted speech (Female-Female) High-weighted (Female-Female)

3.4 CD [dB]

Correct response [%]

3.6

3.2 3 2.8 2.6

+ 2.4

0

0.2

0.4 0.6 0.8 Weight for residual spectrum

1

>Ï ¢O©e V°9e¢OwV ® ++ eh ® +¢OUD§²Lc3e+©qLA¡w+Vª ei6Lh "¹ +¡hÀei ¹ ¢ÀeLe¢O\¬ §²O¢¢ ®c¤ +O^Ve+5¡w+VU¦ehcc ¯ªZhL ¢OLeei c ¤ +O^Ve+5¡w+V¯¦8ei¡ieL¡wO!L¢Oe¢ei ® ehO© Ee+ihL\¡w+Veh ÀÐª ® +¢OUe ¤ +O^Ve+¡w++¨8U¦Eeij¡©eO¡wLL¢Oe¢ei ® e8eh ® +¢OU ® h¢¨ciVe+RL\eh>§°e ¥ h+iV¦¢Ai¢O K£D¢Liª ® +¢OUe ¤ À¦iUei+¢Á+¡w++Ü¦+L©OVe¢hL§éhE^VÖ¢LLª L¢ÏRÐ ÀÏRÐ3Lh¦ ¤ À¦iUei+¢Á+¡w++Ü¦+L©OVe¢hL§éhE^VÖ¢LLª L¢ ÏRÐLh!e+¡h+¢h8ehcLie+¡wLµOV½ D¡w+V¨ ® ¢e5ehLL§>eiDëLV¼¡wµ^V ÀÏRÐ ¡w+Veh ©¬ KÏRÐ ¡w+Vei ® AiDeH+LL¢q9eCeiR+O^Ve¢LiªZL+Vi¨L¦ L[¡w+Lµ^Vhi¢iq¢¢Z¦ ® hV[VO^Ve¢OÌ§¡w+¨ ® L ¡wV§²+V¬ Ô ¢Àe+he ® VeLµ^+è +¢+V¯+ehV z { w+¢i8OÀ¼¢8¢¼e ¬ ~"® 8+Ue+i++ ® h¢¨ ® Vech¼©ª +¢hi5¯ehDï¢h8i¨ ® Vehe3+LL¢q9eO¬ ~ iV©¡wVe¢8+U¨Lce+i¢ ¢h ® ¢ Ï>¢Lie ¬ ~ i +L^Ve¢O©ªK++©¨LV¦?O ¡w+Lµ^V ¢q©¢©©qL¢K¦?L§eh ¡ieª ¡wLcL¢Oeeh ® eiOiA'e+ihL^¡w+ehg ÀÐ9ª ® +¢OUe U ¢ ® Le¼eq3eq9§vehjc ¯ªYq8L¢OeehÓ Àc U ¬ £| ® +^V ¤® +Lce++9^V\eh´+L^Ve¢O©ªK++©¨LV¦cLc¡wLµOV ¢q©¢©©qL¢K¦ÊU¦h¢iei ® +¢OU ® i¢Ì¢hVe+L+ !eh §°e ¥ h+iV¦¢h¢O` K£|Liª ® VLUe ^ ¬EZïVDe!+L8¡qe ei+5 ® L¢Oeeh8! Àc q K£|Liª ® VLUe ^ ¤® ¡wV§Åe8LiLeh8h À+eO!V©¡wVe¢8+U¯Â¡ieV§²Ve+hV e+À HO ¡w+Lµ^V|¢q©ihL¢K¦U¬ ~ ice+hV°9e q+jeqjeh +L^Ve¢O©ªK++©¨LV¦?O ¡w+Lµ^V ¢q©¢©©qL¢K¦?L§eh ¡ieª ¡wLfLLeeh ® e?ei ® +¢OU ® h¢?¢hVe+ L eh §°e ¥ h+iV¦ ¢3h¢L`¢ei¯e8!3eqL§jehc ¯ªZhL LLeeh¬ z \i ® ¢Ï>¢O©e ¤ eh´+L©OVe¢OiªZ++i¨V¦L¡wLµ^ ¢q©¢©©qL¢K¦L§jOi¦ÏRÐ +O^Ve¢L[ KÏRÐ Oh¦ U ¢¢h 3ª +¢+U ¤ Lh¯jLwD8¡©e9^¯U¦+L^Ve¢h3¡wVV¨©¬ ©¬ H¸ · 'ÔTº} ¸ · Zei¢8¡qL¡w ¤® ¡ieL¡wO¯ei!^L¢++L©OVe¢O`L¢Oe¢ei hLLehLi°?!¢e©e!©+3Yc ® e?¦ª hL8¢§²e ¥ i+hV¦ ® 9e¡h¢hk§ }i~'|z ÀD£ ~ ¡w+Vei ¤ q +LL¢he!ei+O^Ve¢LL¢LLeeh¬±¯¡wV§Åe8VO©ª 9eLì¡we8VeO¡w++¨ ¥ qL¢K¦ Lq¡wµ^V3¢hi¢°ª hL¢K¦ ¤ +O8¡he ® ¢e ehc ¯ªYhL¢OLeei¬ z eh

E FGFGF H E E E

E

I

C

FFGF

FFGF

D

C

FFGF

FFGF +I

>

J HC H D K

D ? L

,

C

C

Female - Female

Total

80 60 40 20 0 F0 & spectrum

(

F0 only

GMM

High- 0-weighted weighted

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