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语音合成的原理及分类

语音合成的原理及分类
参数合成法有:发音器官参数合成和声道模型 参数合成。 发音器官参数合成法: 是对人的发音过程直接进行模拟。它定义了唇、 舌、声带的相关参数,如唇开口度、舌高度、舌位 置、声带张力等,由发音参数估计声道截面积函数, 进而计算声波。 缺点:合成语音的质量不理想。
参数合成方法的优点:音库一般较小,并且整 个系统能适应的韵律特征的范围较宽,这类合成器 比特率低,音质适中。 缺点:算法复杂,参数多,并且在压缩比较大 时,信息丢失亦大,合成出的语音总是不够自然、 清晰。
在语音合成技术发展中,早期研究主要是采 用参数合成方法。 1990年提出的基音同步叠加 PSOLA方法,使 基于时域波形拼接方法合成的语音音色和自然度 大大提高。 我国的汉语语音合成研究从 80 年代初就基本 上与国际研究同步发展。大致也经历了共振峰合 成、LPC合成到应用PSOLA技术的过程。
9.2 语音合成的原理及分类
第九章 语音合成
1 2 3 4 5 6
9.1 概述 9.2 语音合成的原理及分类
9.3 共振峰合成法
9.4 线性预测参数合成法 9.5 基音同步叠加法 9.6 文语转换系统
9.1 概述
语音合成是人机语声通信的一个重要组成部分, 解决让机器像人那样说话的问题。
最早的合成器是 1835 年由 W.von Kempelen 发 明,经 Weston 改进的机械式会讲话的机器。而最 早的电子式语音合成器也是 1939 年 Homer Dudley 发明的声码器,它不是简单的模拟人的生理过程, 而是通过电子线路来实现基于语音产生的源 - 滤波 器理论。
另一种波形合成法是波形编辑合成,它把波形 编辑技术用于语音合成,通过选取音库中采取自然 语言的合成单元的波形,对这些波形进行编辑拼接 后输出。它采用语音编码技术,存储适当的语音基 元,合成时,经解码、波形编辑拼接、平滑处理等 输出所需的短语、语句或段落。

语音合成原理

语音合成原理

语音合成原理
语音合成(Text-to-Speech,TTS)是指将输入文本转化为声音的技术。

它由计算机将文本转换成可以模拟人类语音的语音信号,可以被用于自动语音识别,在移动设备中生成文本阅读,和对音频文件进行编辑,从而实现相应的工作。

语音合成具备多种特点,其中最重要的是,能以动态的语音来播放文本,使文本变得更加生动,有句实意。

它可以将文本转换成模拟人声的语音,大大提高了消息传播的动态性和真实感,使文本变得更加容易理解。

其次,语音合成可以将文本转换成多种不同方言的语音,包括中文,英文,日文,韩文等,这可以使消息传递的更丰富、更有说服力。

最后,语音合成可以实现多种功能,包括自动传播新闻、自动播放媒体文件、自动生成语音频率序列,自动提取文本语义的角色信息,以及自动识别语音等等,这有助于更广泛地应用到生活、工作等领域。

语音合成基本原理可以分为以下三个步骤,即纯语音生成、声码转换和语音修饰。

(1)纯语音生成也称作声学模型,基本思想是将一个文本句子转换成声学特征的序列,再基于此序列来生成纯语音,实现语音合成的过程。

(2)声码转换是将声音特征序列按照位置、拼写等细节,转换成语言模型中用于描述零星元素的词音标示,即称为声码。

(3)语音修饰会在声码转换之后,对其进行音调、强度等各种语言特性或环境特性的修改,以使其说话方式更加真实和自然。

以上就是语音合成的基本原理,它通过基于语音规范的声学模型,以及进行声码转换和语音修饰的方式,可以将文本转换成模拟人声的语音,从而有效实现消息传递的动态性和真实感,使人们尽可能地准确的理解发言的内容。

语音合成技术的原理与应用资料

语音合成技术的原理与应用资料

语音合成技术的原理与应用资料在当今信息技术的高速发展和人工智能的快速兴起背景下,语音合成技术逐渐成为一个备受关注的领域。

语音合成技术可以将文本转换成自然流畅的人声语音,为人们提供更加便捷、舒适的语音交互方式。

本文将对语音合成技术的原理和应用进行探讨。

一、语音合成技术的原理1. 文本分析语音合成技术首先需要对输入的文本进行分析。

文本分析过程包括分词、词性标注、句法分析等。

分析结果将为后续的声学建模提供基础。

2. 声学建模在语音合成过程中,声学模型是一个重要的组成部分。

声学模型通过训练音频数据,学习语音的声学特征和模式,以便根据文本生成相应的语音。

常用的声学模型包括隐马尔可夫模型(HMM)和深度神经网络模型(DNN)。

3. 参数生成在声学建模的基础上,语音合成技术需要将文本转换成声学参数。

这些参数通常包括基频、共振峰频率和帧能量等。

参数生成算法可以通过将文本与声学模型进行匹配,得到相应的声学参数。

4. 波形合成参数生成后,语音合成技术需要将声学参数转换成最终的语音波形。

常用的波形合成方法有基于规则的合成方法和统计参数合成方法。

前者通过设定一些语音合成规则,根据参数生成语音波形;后者则利用统计模型将参数映射为波形。

二、语音合成技术的应用1. 语音助手语音合成技术广泛应用于语音助手领域,例如Siri、小爱同学等。

用户可以通过语音指令与手机、电脑或智能设备进行交互,实现语音搜索、语音翻译、语音播报等功能。

2. 辅助无障碍技术语音合成技术在辅助无障碍技术中起着重要的作用。

例如,对于视力障碍者,语音合成技术可以将电子文档、网页内容转化为语音播报,帮助他们获取信息。

3. 语音教育语音合成技术也在教育领域得到了广泛应用。

通过语音合成技术,电子课本、电子学习资源可以转换为语音,为学生提供更加生动、互动的学习体验。

同时,语音合成技术还可以用于语言学习、普通话训练等方面。

4. 电子游戏语音合成技术在电子游戏中扮演着重要的角色。

语音合成的原理及分类

语音合成的原理及分类

语音合成的原理及分类
一、语音合成是什么
语音合成(speech synthesis)是一种能够把文本转换为可以听到的声音的技术,是自然语言处理(natural language processing)中的一个子领域。

语音合成技术可以将一段文本转换为机器语音,这种声音可以通过扬声器、耳机等输出设备播放出来,来实现文本转语音的功能。

二、语音合成原理
语音合成通常根据两种主要原理实现,即基于模型的语音合成和基于统计的语音合成。

1、基于模型的语音合成
基于模型的语音合成,又叫"形态语音合成",将声学模型、语音语法等技术结合起来,从语音特性学习中抽取出声学特性参数,根据参数模拟人类话语的特性,然后把文本转换为相应的声学特性,用来生成语音。

2、基于统计的语音合成
基于统计的语音合成,又叫"统计学习语音合成",是利用大量的语音样本,通过机器学习技术,建立语言与声学之间的映射关系,以此来实现文本到语音转换的一种技术。

三、语音合成的分类
1、按照语音的复杂程度分类
基于模型的语音合成一般用于复杂的语音合成,它可以准确地模拟人的语音特征,并生成真实的语音,但成本更高,因而一般用于高端的语音合成应用中。

基于统计的语音合可以实现快速的语音合。

语音合成的原理

语音合成的原理

语音合成的原理
语音合成技术是一种利用计算机模拟人的口腔、声带运动,采用字符串文本或音素信息作为输入,将其转换为自然语言的方法。

其主要原理为将文本抽象为语音基本单元(如:音素、音位、单词等等),并通过一系列算法与规则组合,产生一种自然流畅、通顺的语音输出。

其具体实现方式可分为基于规则、基于统计、混合三种方式:
1.基于规则的语音合成:通过一定的语音规则及发音规范,将输入的文本信息转化为语音输出。

缺点是需要大量的人工制定规则,效果受到语音库与语言知识库的限制。

2.基于统计的语音合成:通过大量的语料库训练,计算机可以自动学习语音的一些规律与特征,从而实现语音合成。

优点是效果更加真实、自然、语音库的泛化能力更强。

3.混合型语音合成:结合规则与统计方法,通过不同程度的规则和大量的语料库来实现语音合成。

优点是结合了规则与统计两种方法的优点,提高了语音合成质量。

总之,语音合成的实现原理与方法的不同,直接决定了其语音合成效果的优劣。

语音合成技术的原理

语音合成技术的原理

语音合成技术的原理1.文本处理:首先,将输入的文本进行初步的处理。

这一步骤主要包括文本归一化、分词和词性标注等,目的是将输入的文本转化为计算机能够理解和处理的格式,并为后续的处理做准备。

2.声音合成模型建立:在声音合成模型建立阶段,需要将对应的声音合成模型进行训练。

主要包括语音合成模型和声学模型。

语音合成模型一般是基于一定的语音特征或模式的统计模型,通过训练大量的语音数据集来学习语音信号的变化规律。

声学模型则是通过训练大量的包含语音和对应文本的数据集来学习声学特征和语音的对应关系。

3.音素映射:音素是语音的最小单位,每个音素对应着一个音频特征。

在语音合成过程中,需要将输入的文本映射到相应的音素序列,通常会使用决策树或者神经网络等方法进行音素的映射,也可根据需要使用更加复杂和准确的算法。

4.特征提取:特征提取是语音合成过程中的一个重要步骤。

通过特征提取,可以从声学模型中提取出与声音特征相关的数据。

常见的特征包括音频频谱、共振峰、声道特征等。

5.参数生成:通过将上一步得到的特征提取结果输入到声学模型中,可以得到对应的声学参数。

这些声学参数包括语音参数、基频参数等,用于描述语音信号的特征。

6.参数合成:在参数合成阶段,将上一步得到的声学参数转化为可以直接发声的格式。

常用的方法包括添加幅度包络、基频合成等。

7.波形合成:在波形合成阶段,将上一步得到的参数合成结果转化为最终的声音信号。

常见的方法包括使用数字信号处理技术进行声音波形的生成。

8.合成后处理:在语音合成后处理阶段,可以对合成的声音进行一些调整和优化。

常见的处理包括音频增强、噪声消除等,以提高合成声音的质量和自然度。

总结起来,语音合成技术的原理主要包括文本处理、声音合成模型建立、音素映射、特征提取、参数生成、参数合成、波形合成以及合成后处理等多个步骤。

通过这些步骤的处理和转换,文本可以被转化成具有人类声音特点的语音信号,实现了计算机对语音的模拟和合成。

语音合成的工作原理

语音合成的工作原理

语音合成的工作原理
语音合成的工作原理是将文字转换成声音,其基本流程包括以下几个
步骤:
1.文本预处理:将输入的文本进行分词、词性标注、语法分析等处理,以便于后续的处理和合成。

2.声音合成:将文本转换成语音信号,这个过程包括以下几个步骤:
-音素选取:从预先定义的音素库中选取合适的音素,这些音素可以
是单音节的音节,也可以是多音节的音节。

-音素拼接:根据输入的文本,将所选取的音素按照顺序拼接起来,
形成一个连续的音素串。

-声音波形生成:对于一个音素,根据其声音特征(如基频、共振峰等),生成对应的声波信号。

-音素串拼接:将生成的音素声波信号,按照所选取的音素串的顺序,进行拼接,生成最终的声波信号。

3.后处理:将声音信号进行一些必要的电子处理,如滤波、增益控制等,以保证生成的声音质量和音色符合人耳的感知要求。

在整个过程中,语音合成技术需要依据文本的特征和要求,选择适合
的文本处理和声音合成方法,以获得高质量、自然流畅的合成语音。

语音合成

语音合成

三、文语转换系统

1、文本分析工作过程 ① 将输入的文本规范化,并处理用户可能 的拼写错误,将出现的不规范或无法发音的 字符过滤掉; ② 分析文本中的词或短语的边界,确定文 字的读音,同时分析文本中出现的数字、姓 氏、特殊字符以及各种多音字的读音方式; ③ 确定发音时语气的变换及不同音的轻重 方式。最终,将输入的文字转换成计算机能 够处理的内部参数,便于后续模块进一步处 理并生成相应的信息。
参数分析合成
这种合成方式多以音节、半音节或音素为合 成单元。首先,按照语音理论,对所有合成单元 的语音进行分析,提取有关语音参数,这些参数 经编码后组成一个合成语音库。输出时,根据待 合成的语音的信息,从语音库中取出相应的合成 参数,经编辑和连接,顺序送入语音合成器。在 合成器中,通过合成参数的控制,将语音波形重 新还原出来。
这个新型手套外表看起来像一个普通的真皮手 套,其内嵌合的传感器将检测到穿戴者手的动作, 经连接的一个集成计算机处理转换,产生对应于每 个手势的口语单词或短语,并由预先录制的程式对 其进行纠正;然后通过使用预先录制的更自然的声 音或电脑人工语音合成器发出声音,以允许他在饿 了或渴了的时候告诉家人,还可以问时间,并表达 “谢谢”等。
2、韵律控制 任何人说话都有韵律特征,有不同的声调、语 气、停顿方式,发音长短也各不相同,这些都属于 韵律特征。而韵律参数则包括了能影响这些特征的 声学参数,如:基频、音长、音强等。最终系统能 够用来进行语音信号合成的具体韵律参数,还要靠 韵律控制模块。
四、语音合成过程
文语转换过程是先将文字序列转换成音韵序 列,再由系统根据音韵序列生成语音波形。其中 第一步涉及语言学处理,例如分词、字音转换等, 以及一整套有效的韵律控制规则;第二步需要先 进的语音合成技术,能按要求实时合成出高质量 的语音流。因此一般说来,文语转换系统都需要 一套复杂的文字序列到音素序列的转换程序,也 就是说,文语转换系统不仅要应用数字信号处理 技术,而且必须有大量的语言学知识的支持。

语音合成 技术原理

语音合成 技术原理

语音合成技术原理
语音合成是一种将文本转化为语音的技术。

其技术原理基于文本到语音合成(Text-to-Speech, TTS)技术,通过将输入的文
字转化为音频输出,实现了计算机语音的模拟。

以下是实现语音合成的主要技术原理:
1. 文本分析:系统首先对输入的文本进行分析,包括句子和词汇的解析,以及语义和语法的理解。

这一步骤能够帮助系统准确地理解输入的文本内容,为后续的音频合成做好准备。

2. 音素转换:音素是语音中最小的发音单位。

文本中的每个词语都会被转化为对应的音素序列。

将文本转化为音素可以提高语音合成的准确性和自然度。

音素转换通常基于语音数据库或是统计模型。

3. 声调和语调处理:在语音合成过程中,声调和语调对于表达语义和情感起着重要的作用。

系统会对文本中的每个音素添加相应的声调和语调模式,以使合成的语音更加生动和自然。

4. 音频合成:根据文本和音素的信息,系统会将其转换为对应的语音波形。

音频合成可以使用多种方法,包括拼接单元(concatenative synthesis)、基于规则的合成(rule-based synthesis)和基于统计的合成(statistical parametric synthesis)等。

不同的方法在准确性、自然度和灵活性上有所差异。

5. 合成后处理:合成的语音波形可能会经过一些后处理技术以优化合成效果。

这些后处理方法可以用于去除噪声、调整音量、
增加语音的清晰度和自然度等。

最终,语音合成技术将生成的语音输出给用户,使得计算机能够通过模拟人类语音的方式与用户进行交互,形成自然流畅的对话体验。

人工智能语音助手的语音合成算法

人工智能语音助手的语音合成算法

人工智能语音助手的语音合成算法随着人工智能的发展和智能设备的普及,语音助手正逐渐成为我们日常生活中不可或缺的一部分。

无论我们使用的是智能手机、智能音箱还是智能电视,语音助手都可以通过语音交互来为我们提供各种服务。

其中,语音合成算法是实现语音助手功能的关键技术之一。

一、语音合成的基本原理语音合成,简称TTS(Text-to-Speech),是将文字转化为人类可以听懂的语音信号的技术过程。

它主要包括文本处理、音素转换、参数生成和语音合成四个主要步骤。

1. 文本处理:将输入的文本进行分词处理,去除标点符号和空格,并进行词性标注。

这一步的目的是为了将输入的文本转化为可供后续处理的形式。

2. 音素转换:将每个词转化为对应的音素,即语音的最小单位。

根据汉语拼音规则或者其他语音库,将词与音素进行对应,以便后续的参数生成和语音合成。

3. 参数生成:根据转换后的音素序列,生成音色、音调、语速等参数。

参数生成方法有多种,包括基于规则的方法和统计机器学习方法。

其中,统计机器学习方法如隐马尔可夫模型和深度神经网络等,已经成为目前主流的参数生成技术。

4. 语音合成:根据生成的参数,结合语音合成模型和语音合成引擎,将参数转化为人类可以听懂的语音信号。

语音合成模型通常包括声码器、声音质量增强模块等,通过将参数转换为音频信号实现语音合成。

二、常见的语音合成算法1. 基于规则的方法:基于规则的语音合成算法是早期的一种方法。

它通过事先定义一些规则和规则集合,将文本转化为语音。

这些规则可以是音素到音节的映射、音节到音素的映射,或者其他一些语音规则。

基于规则的方法虽然可以实现一定程度上的语音合成,但是由于规则的复杂性和难以覆盖所有情况,其语音合成效果往往不够自然和流畅。

2. 隐马尔可夫模型(HMM):隐马尔可夫模型是一种统计建模方法,在语音合成中得到了广泛的应用。

隐马尔可夫模型通过学习语音和特征之间的统计关系,将输入的文本转化为相应的参数序列,再通过声码器将参数序列转换为语音信号。

人工智能开发中的语音合成技术解析

人工智能开发中的语音合成技术解析

人工智能开发中的语音合成技术解析随着人工智能的迅猛发展,语音合成技术的应用越来越广泛。

从智能手机的语音助手到虚拟机器人的声音,语音合成已经深入我们的日常生活。

本文将解析人工智能开发中的语音合成技术,从原理到应用,为大家揭开其神秘的面纱。

一、语音合成技术的原理语音合成技术是指将文字或其他符号形式的信息转化为有声音的信息,使计算机能够以人类可听到的方式进行输出。

主要由文本预处理、特征提取与转换以及声音波形合成三个步骤组成。

在文本预处理阶段,计算机将输入的文本进行处理,包括拼写检查、分段和标点符号的添加等,以提高语音合成的准确性和自然度。

接下来是特征提取与转换阶段,计算机将处理后的文本转化为语音,这一过程称为“波形合成”。

特征提取利用语音合成研究中的算法,将文本转化为一组数值特征,这些特征可以准确地表示语音中的音调、音量和语速等信息。

然后,经过特征转换,这些数值特征将被转换为声音波形,即最终的语音输出。

二、语音合成技术的发展历程语音合成技术可以追溯到上世纪50年代,当时的合成语音还十分机械化,无法达到自然的效果。

随着计算机技术的进步,语音合成也逐渐取得了显著的进展。

到了20世纪90年代,语音合成技术已经能够产生出非常自然的合成语音。

然而,尽管在准确性和自然度方面已经取得重大突破,但语音合成技术仍然存在一些挑战。

例如,不同语种和方言之间的差异,以及情感和语气等语音中的非语义信息,都对语音合成的效果产生影响。

三、语音合成技术的应用领域随着语音合成技术的不断发展,其应用领域也越来越广泛。

以下是一些常见的应用领域:1. 智能手机和智能设备:语音助手已经成为我们日常生活中不可或缺的存在。

通过语音合成技术,智能设备可以回答我们的问题、提供日程安排和天气预报等服务。

2. 智能交通系统:语音合成技术在智能交通系统中的应用越来越广泛。

它可以帮助司机导航、播报交通信息,并提供驾驶员的警告和提醒。

3. 虚拟主播和机器人:虚拟主播和机器人的出现使得语音合成技术的应用更加丰富。

神经网络如何完成语音合成

神经网络如何完成语音合成

神经网络如何完成语音合成语音合成是一种人机交互的新型技术,让人机沟通变得更加自然便捷。

神经网络作为一种模拟神经系统的计算模型,被广泛应用于语音合成领域。

本文将详细讲解神经网络如何完成语音合成。

一、语音合成的基本原理语音合成(Speech Synthesis)是计算机将文本转化成声音的过程。

语音合成系统包含了前端和后端两个部分。

前端将文本转化成帧,后端则将帧转化成声音。

前端通常包含文本处理、音素分析、韵律分析、语调分析等模块。

后端则通常包含声道模拟、波形生成等模块。

二、神经网络在语音合成中的应用神经网络是一种通过大量数据训练得到的模型,广泛应用于语音合成领域。

神经网络可以分为前向神经网络和循环神经网络两种类型。

在语音合成领域,循环神经网络比前向神经网络更加重要。

循环神经网络可以处理时间序列数据,模型中的神经元通过循环的方式进行信息传递,可以捕捉到时间序列数据中的关联关系。

在语音合成领域,循环神经网络常常用来生成音频序列。

该模型会基于前面生成的音频序列,预测下一个时间步的输出。

通过一步步地迭代,可以不断生成下一个时间步的声音信号。

三、神经网络语音合成的相关算法神经网络语音合成有多种算法,常见的有 WaveNet 和 Tacotron 两种算法。

WaveNet 是一种基于卷积神经网络的神经网络语音合成算法。

WaveNet 可以生成高质量的音频,并通过增加模型参数来提高语音合成的质量。

但是,由于运算量较大,所以需要较强的计算能力。

Tacotron 是一种基于循环神经网络的神经网络语音合成算法。

Tacotron 通过基于字符和音素的嵌入向量来处理语音合成。

Tacotron 中涉及到了注意力机制,可以帮助模型更好的学习音素序列和声学特征。

四、语音合成中存在的挑战尽管神经网络在语音合成领域已经取得了很多进展,但仍然存在一些挑战。

其中,自然语言处理中的词汇量和不同语言之间的差异是其中的一大挑战。

同时,由于语音的表达方式是非线性的,使用神经网络模型进行语音处理会出现梯度消失或梯度爆炸的问题,这也是需要克服的一个挑战。

第6章 语音合成

第6章 语音合成
韵律生成 基频 字音转换 时长 能量
13
& 语义分析
语音合成和语音识别技术是实现人机语音通信,建立一个有听和讲能力的口语系统所必 需的两项关键技术。使电脑具有类似于人一样的说话能力,是当今时代信息产业的重要竞争市 场。和语音识别相比,语音合成的技术相对说来要成熟一些,并已开始向产业化方向成功迈进, 大规模应用指日可待。 语音合成,又称文语转换(Text to Speech)技术,它涉及声学、语言学、数字信号处 理、计算机科学等多个学科技术,是中文信息处理领域的一项前沿技术,解决的主要问题就是 如何将文字信息转化为可听的声音信息,也即让机器像人一样开口说话。我们所说的“让机器 像人一样开口说话”与传统的声音回放设备(系统)有着本质的区别。传统的声音回放设备 (系统),如磁带录音机,是通过预先录制声音然后回放来实现“让机器说话”的。这种方式 无论是在内容、存储、传输或者方便性、及时性等方面都存在很大的限制。而通过计算机语音 合成则可以在任何时候将任意文本转换成具有高自然度的语音,从而真正实现让机器“像人一 样开口说话”。 文语转换系统实际上可以看作是一个人工智能系统。为了合成出高质量的语言,除了依赖 于各种规则,包括语义学规则、词汇规则、语音学规则外,还必须对文字的内容有很好的理解, 这也涉及到自然语言理解的问题。文语转换过程是先将文字序列转换成音韵序列,再由系统根 据音韵序列生成语音波形。其中第一步涉及语言学处理,例如分词、字音转换等,以及一整套 有效的韵律控制规则;第二步需要先进的语音合成技术,能按要求实时合成出高质量的语音流。 因此一般说来,文语转换系统都需要一套复杂的文字序列到音素序列的转换程序,也就是说, 文语转换系统不仅要应用数字信号处理技术,而且必须有大量的语言学知识的支持。
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语音合成综述

语音合成综述

语音合成综述介绍语音合成是一项技术,它将文本转换为语音并生成可听的语音输出。

随着人工智能和自然语言处理技术的发展,语音合成在各个领域得到广泛应用。

本文将全面、详细、完整且深入地探讨语音合成的相关主题。

语音合成的原理文本处理1.文本预处理2.分词与词性标注3.句法分析与语义理解音频生成1.声音库选取2.语音波形的生成3.音频后处理语音合成的方法基于规则的方法1.文本到语音(Text-to-Speech,TTS)系统的基本原理2.基于拼音的TTS3.基于音素的TTS4.基于声学模型的TTS基于统计的方法1.隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model,HMM)2.混合高斯模型(Gaussian Mixture Model,GMM)3.基于神经网络的方法基于深度学习的方法1.声码器-控制器架构2.循环神经网络语音合成3.WaveNet4.Tacotron语音合成的评价指标主观评价指标1.自然度2.流利度3.标准度4.一致性客观评价指标1.语音质量评价2.文本到语音的相似度评价3.动态特征一致性评价语音合成的应用领域语音助手1.智能音箱2.智能手机助手3.语音搜索有声书和在线阅读1.有声书2.电子书阅读器语音广播和通讯辅助1.语音广播2.通讯辅助自然语言交互界面1.语音菜单系统2.语音导航系统无障碍辅助技术1.语音辅助技术2.视障人士辅助技术未来发展趋势1.集成多种合成方式2.混合语音合成技术3.文本匹配与自适应总结语音合成技术在人工智能和自然语言处理领域发展迅速,并在各个应用领域得到广泛应用。

本文对语音合成的原理、方法、评价指标、应用领域和未来发展趋势进行了全面、详细、完整和深入的探讨。

随着技术的不断进步,语音合成将在更多领域发挥重要作用。

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i(z)G •i 5 11b iz 1 1ciz 2
式中,G为增益因子。
一个五个极点的共振峰级联模型如下
激励源 G V1
V2 ---- V5
辐射模型 语音
17.05.2020
图9.2 共振峰级联模型
13
数字语音处理及MATLAB仿真 张雪英编著
9.3.2 并联型共振峰模型
在并联型模型中,输入信号先分别进行幅度 调节,再加到每一个共振峰滤波器上,然后将各 路的输出叠加起来。
17.05.2020
1
数字语音处理及MATLAB仿真 张雪英编著
在语音合成技术发展中,早期研究主要是采 用参数合成方法。
1990年提出的基音同步叠加PSOLA方法,使 基于时域波形拼接方法合成的语音音色和自然度 大大提高。
我 国 的 汉 语 语 音 合 成 研 究 从 80 年 代 初 就 基 本 上与国际研究同步发展。大致也经历了共振峰合 成、LPC合成到应用PSOLA技术的过程。
大(数千字) LPC,LSP,共振峰
2.4~9.6 kbit/s
15秒~100秒
100秒~7分
音节、词组、句 子
简单
存储器
音节、词组、句子
比较复杂 存储器和处理器
按规则合成方式 中 低 无限
LPC,LSP共振峰 50~75 kbit/s
无限
音素、双音素、音 节 复杂
处理器
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数字语音处理及MATLAB仿真 张雪英编著
17.05.2020
6
数字语音处理及MATLAB仿真 张雪英编著
9.2.3 规则合成法
规则合成方法:一种高级的合成方法,通过 语音学规则产生语音,可以合成无限词汇的语句。 合成的词汇表不是事先确定,系统中存储的是最 小的语音单位的声学参数,以及由音素组成音节、 由音节组成词、由词组成句子和控制音调、轻重 音等韵律的各种规则。
其传递函数为:
R
br z r
17.05.2020
5
数字语音处理及MATLAB仿真 张雪英编著
参数合成方法的优点:音库一般较小,并且整 个系统能适应的韵律特征的范围较宽,这类合成器 比特率低,音质适中。
缺点:算法复杂,参数多,并且在压缩比较大 时,信息丢失亦大,合成出的语音总是不够自然、 清晰。
为了改善音质,近几年发展了混合编码技术, 以改善激励信号的质量。
算法中,用于波形拼接和韵律控制的较有代 表性的算法是基音同步叠加PSOLA技术。
17.05.2020
7
数字语音处理及MATLAB仿真 张雪英编著
9.2.3 规则合成法
基音同步叠加PSOLA技术主要特点: 在语音波形片断拼接之前,首先根据语义,用 PSOLA 算 法 对 拼 接 单 元 的 韵 律 特 征 进 行 调 整 , 使 合成波形既保持了原始语音基元的主要音段特征, 又使拼接单元的韵律特征符合语义,从而获得很高 的可懂度和自然度。
数字语音处理及MATLAB仿真 张雪英编著
9.1 概述
语音合成是人机语声通信的一个重要组成部分, 解决让机器像人那样说话的问题。
最早的合成器是1835年由W.von Kempelen发 明 , 经 Weston 改 进 的 机 械 式 会 讲 话 的 机 器 。 而 最 早的电子式语音合成器也是1939年Homer Dudley 发明的声码器,它不是简单的模拟人的生理过程, 而是通过电子线路来实现基于语音产生的源-滤波 器理论。
9.3.1 级联型共振峰模型
在该模型中,声道被认为是一组串联的二阶谐 振器,共振峰滤波器首尾相接,其传递函数为各个共 振峰的传递函数相乘的结果。
17.05.2020
12
数字语音处理及MATLAB仿真 张雪英编著
五个极点的共振峰级联模型传递函数为:
即:
(z)
G
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1 ak z k
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9.3 共振峰合成法
共振峰合成理论中声道参数、声道谐振特性 一直是研究的重点。
共振峰合成模型是把声道视为一个谐振腔, 利用腔体的谐振特性,如共振峰频率及带宽,以 此为参数构成一个共振峰滤波器。因为音色各异 的语音有不同的共振峰模式,以每个共振峰频率 及其宽带为参数,可以构成一个共振峰滤波器。
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9.2 语音合成的原理及分类
9.2.1 波形合成法
波形编码合成法是一种波形合成法,类似于语 音编码中的波形编解码方法,该方法直接把要合成 的语音的发音波形进行存储或者进行波形编码压缩 后存储,合成重放时再解码组合输出。
特点:所需的存储容量太大,词汇量不能很大; 相对简单,通常只能合成有限词汇的语音段。目前 用于自动报时、报站和报警等。
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9.2.2 参数合成法
参数合成法也称为分析合成法。 参数合成法有:发音器官参数合成和声道模型 参数合成。
发音器官参数合成法: 是对人的发音过程直接进行模拟。它定义了唇、 舌、声带的相关参数,如唇开口度、舌高度、舌位 置、声带张力等,由发音参数估计声道截面积函数, 进而计算声波。 缺点:合成语音的质量不理想。
17Байду номын сангаас05.2020
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表9.1 三种语音合成方式的比较
项目 语音 可懂度 质量 自然度
词汇量 合成方法
数码率 1兆比特可合成
的语音长度
合成基元
装置 硬件主体
波形合成方式 高 高
小(500字以下) PCM,ADPCM 9.6~64kbit/s
参数合成方式 高 中
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另一种波形合成法是波形编辑合成,它把波形 编辑技术用于语音合成,通过选取音库中采取自然 语言的合成单元的波形,对这些波形进行编辑拼接 后输出。它采用语音编码技术,存储适当的语音基 元,合成时,经解码、波形编辑拼接、平滑处理等 输出所需的短语、语句或段落。
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9.3 共振峰合成法
共振峰语音合成器的构成原理: 将多个共振峰滤波器组合起来模拟声道的传 输特性,对激励声源发生的信号进行调制,经过 辐射得到合成语音。 基于共振峰的理论有三种实用模型。
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