Combining Transformer, Convolutional Neural Network, and Long Short-Term Memory Architectures: A Novel Ensemble Learning Technique That Leverages Multi-Acoustic Features for Speech Emotion Recognition in Distance Education Classrooms
Notice bibliographique
Résumé
Speech emotion recognition (SER) is a technology that can be applied to distance education to analyze speech patterns and evaluate speakers’ emotional states in real time. It provides valuable insights and can be used to enhance students’ learning experiences by enabling the assessment of their instructors’ emotional stability, a factor that significantly impacts the effectiveness of information delivery. Students demonstrate different engagement levels during learning activities, and assessing this engagement is important for controlling the learning process and improving e-learning systems. An important aspect that may influence student engagement is their instructors’ emotional state. Accordingly, this study used deep learning techniques to create an automated system for recognizing instructors’ emotions in their speech when delivering distance learning. This methodology entailed integrating transformer, convolutional neural network, and long short-term memory architectures into an ensemble to enhance the SER. Feature extraction from audio data used Mel-frequency cepstral coefficients; chroma; a Mel spectrogram; the zero-crossing rate; spectral contrast, centroid, bandwidth, and roll-off; and the root-mean square, with subsequent optimization processes such as adding noise, conducting time stretching, and shifting the audio data. Several transformer blocks were incorporated, and a multi-head self-attention mechanism was employed to identify the relationships between the input sequence segments. The preprocessing and data augmentation methodologies significantly enhanced the precision of the results, with accuracy rates of 96.3%, 99.86%, 96.5%, and 85.3% for the Ryerson Audio–Visual Database of Emotional Speech and Song, Berlin Database of Emotional Speech, Surrey Audio–Visual Expressed Emotion, and Interactive Emotional Dyadic Motion Capture datasets, respectively. Furthermore, it achieved 83% accuracy on another dataset created for this study, the Saudi Higher-Education Instructor Emotions dataset. The results demonstrate the considerable accuracy of this model in detecting emotions in speech data across different languages and datasets.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».