Comparative analysis of noise robustness of CNN-GRU and CNN-BiGRU models for voice activity detection in Kazakh speech

2026

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.47533/2026.1606-146x.3-08
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

This study addresses the actual problem of improving the noise robustness of voice activity detection (VAD) systems. The aim of the work is to conduct a comparative analysis of hybrid neural network architectures, namely CNN-GRU and CNN-BiGRU, to evaluate their effectiveness under conditions of intensive acoustic noise. The experimental dataset was formed based on a Kazakh speech corpus with a total duration of 332 hours. In the course of the study, more than 2.4 million training segments were prepared from 30 speakers, ensuring speaker independence. Mel-frequency cepstral coefficients (MFCCs) with a temporal window of 120 ms were used as input features. The architectures CNN+BiGRU (11,106 parameters) and a lightweight CNN+GRU model (6,050 parameters) were compared. Experimental results across a signal-to-noise ratio (SNR) range from −10 to 30 dB demonstrated high accuracy for both models (up to 99%) under moderate noise conditions. However, under extremely low SNR (−10 dB), the BiGRU architecture outperformed the GRU model by 5–8%. A “spectral specialization” effect was observed, leading to a noticeable decrease in accuracy when testing on clean signals after training in noisy environments. The study confirms that bidirectional layers are more effective in reconstructing speech information by analyzing both forward and backward temporal sequences. It was also established that the CNN+GRU model is more suitable for mobile applications due to its significantly lower computational requirements.