Ứng dụng FPGA trong nhận dạng tiếng nói tiếng Việt

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM TẠ

TÓM TẮT LUẬN VĂN

MASTER ESSAY SUMMARRY

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về nhận dạng tiếng nói

1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước

1.3. MỤC TIÊU, KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

1.3.1. Mục tiêu

1.3.2. Đối tượng nghiên cứu

1.4. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.4.1. Nhiệm vụ

1.4.2. Phạm vi nghiên cứu

1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2. TỔNG QUAN VỀ TIẾNG NÓI

2.1. Các đặc trưng cơ bản của Tiếng Việt

2.2. Nguyên âm và phụ âm

3. MÔ HÌNH NHẬN DẠNG TIẾNG NÓI TIẾNG VIỆT

3.1. Phân loại các hệ thống nhận dạng tiếng nói

3.2. Nhận dạng từ liên tục và nhận dạng từ cách biệt

3.3. Nhận dạng phụ thuộc người nói và độc lập người nói

3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả nhận dạng tiếng nói

3.5. Cấu trúc hệ nhận dạng tiếng nói

3.6. Giải thuật hệ thống nhận dạng tiếng nói tiếng Việt dùng Markov ẩn

3.7. Voice Activation Detection (VAD)

3.8. Phương pháp trích đặc trưng tiếng nói MFCC

3.8.1. Biến đổi FFT

3.8.2. Lọc tần số theo thang tần số Mel

3.8.3. Phân tích cepstral

3.8.4. Tính toán năng lượng

3.8.5. Hệ số delta

3.9. Lượng tử vector

3.9.1. Tổng quan về lượng tử vector (VQ)

3.9.2. Cấu trúc và tập huấn luyện VQ

3.9.3. Phân nhóm các vector huấn luyện

4. MÔ HÌNH MARKOV ẨN HMM

4.1. Quá trình Markov

4.2. Mô hình Markov ẩn

4.3. Giải pháp toán học cho ba bài toán cơ bản của mô hình Markov ẩn

4.4. Các loại mô hình Markov ẩn

5. KIT DE2 CỦA HÃNG ALTERA

5.1. Tổng quan kit DE2

5.2. Tổng quan về SoPC trên FPGA

5.3. Thiết lập hệ thống NIOS trên kit DE2

6. THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG TRÊN KIT DE2 VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

6.1. Lấy mẫu và tách khoảng lặng

6.2. Trích đặc trưng MFCC

6.3. Lượng tử vector VQ

6.4. Huấn luyện mô hình HMM

6.5. Lưu đồ giải thuật nhận dạng

6.6. Kết quả thực hiện

7. KẾT QUẢ NHẬN DẠNG

7.1. Kết quả nhận dạng của mô hình 1

7.2. Kết quả nhận dạng của mô hình 2

7.3. Kết quả nhận dạng của mô hình 3

7.4. Kết quả đánh giá số xung clock của từng mô hình

7.5. Nhận xét kết quả

7.6. Những mục tiêu đạt được

7.7. Hạn chế của đề tài

7.8. Hướng phát triển đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nhận dạng tiếng nói

Nhận dạng tiếng nói là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ thông tin, đặc biệt là trong việc phát triển các ứng dụng tương tác giữa con người và máy tính. FPGA đã được ứng dụng để cải thiện tốc độ và độ chính xác trong quá trình nhận dạng tiếng nói. Các nghiên cứu trước đây cho thấy rằng việc sử dụng các thuật toán như MFCC và HMM có thể nâng cao hiệu suất nhận dạng. Tuy nhiên, việc áp dụng các công nghệ này vào tiếng Việt vẫn còn nhiều thách thức do sự đa dạng trong cách phát âm và ngữ điệu của người nói. Theo nghiên cứu, việc nhận dạng tiếng nói không chỉ đơn thuần là phân loại âm thanh mà còn liên quan đến việc hiểu ngữ nghĩa và ngữ cảnh của câu nói. Điều này đòi hỏi một hệ thống có khả năng xử lý thông tin âm thanh một cách hiệu quả và chính xác.

1.1. Các phương pháp nhận dạng tiếng nói

Có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng trong nhận dạng tiếng nói, bao gồm mô hình Markov ẩn (HMM) và các phương pháp trích chọn đặc trưng như MFCC. Những phương pháp này đã được áp dụng thành công trong nhiều ngôn ngữ, nhưng việc áp dụng cho tiếng Việt vẫn còn hạn chế. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng FPGA có thể giúp cải thiện tốc độ xử lý và độ chính xác của các mô hình nhận dạng. Hệ thống nhận dạng tiếng nói cần phải được thiết kế để có thể xử lý các biến thể trong cách phát âm và ngữ điệu của người nói. Điều này có thể đạt được thông qua việc sử dụng các thuật toán học máy và mạng nơ-ron để tối ưu hóa quá trình nhận dạng.

II. Ứng dụng công nghệ FPGA trong nhận dạng tiếng nói

Công nghệ FPGA đã mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực nhận dạng tiếng nói. Với khả năng lập trình linh hoạt và tốc độ xử lý cao, FPGA cho phép xây dựng các hệ thống nhận dạng tiếng nói hiệu quả hơn so với các phương pháp truyền thống. Việc sử dụng hệ thống nhận dạng trên nền tảng FPGA giúp giảm thiểu độ trễ trong quá trình xử lý tín hiệu âm thanh. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ FPGA có thể cải thiện đáng kể độ chính xác của các mô hình nhận dạng tiếng nói, đặc biệt là trong môi trường có nhiều tiếng ồn. Hệ thống được thiết kế để nhận diện các từ đơn lẻ trong tiếng Việt, với bộ từ vựng bao gồm các ký tự số và ký tự đơn.

2.1. Kết quả thực nghiệm

Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng độ chính xác của các mô hình nhận dạng tiếng nói khi sử dụng FPGA là rất khả quan. Cụ thể, mô hình 1 đạt độ chính xác trung bình 56.5% với codebook 128, trong khi mô hình 2 và 3 đạt độ chính xác lần lượt là 94.73% và 96.87%. Những kết quả này cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ FPGA trong nhận dạng tiếng nói tiếng Việt không chỉ giúp cải thiện tốc độ xử lý mà còn nâng cao độ chính xác của hệ thống. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các ứng dụng nhận dạng tiếng nói trong tương lai.

III. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về ứng dụng FPGA trong nhận dạng tiếng nói tiếng Việt có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các ứng dụng công nghệ thông tin tại Việt Nam. Việc cải thiện độ chính xác và tốc độ xử lý trong nhận dạng tiếng nói sẽ giúp nâng cao trải nghiệm người dùng trong các ứng dụng như trợ lý ảo, hệ thống điều khiển bằng giọng nói và nhiều ứng dụng khác. Hệ thống nhận dạng tiếng nói hiệu quả sẽ góp phần thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ mới trong lĩnh vực khoa học máy tính và kỹ thuật điện tử. Hơn nữa, nghiên cứu này cũng mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm công nghệ cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường.

3.1. Hướng phát triển tương lai

Hướng phát triển tương lai của nghiên cứu này có thể bao gồm việc mở rộng bộ từ vựng và cải thiện các thuật toán nhận dạng để phù hợp hơn với đặc điểm ngôn ngữ và văn hóa Việt Nam. Việc tích hợp các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học sâu vào hệ thống nhận dạng tiếng nói sẽ giúp nâng cao khả năng nhận diện và xử lý ngữ nghĩa. Ngoài ra, việc nghiên cứu và phát triển các ứng dụng thực tiễn từ hệ thống nhận dạng tiếng nói sẽ tạo ra nhiều cơ hội việc làm và thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghệ thông tin tại Việt Nam.

Luận văn thạc sĩ HCMUTE về ứng dụng FPGA cho nhận dạng tiếng nói tiếng Việt