语音技术，分类，国内外现状
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2011-06-15
20:13:02
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语音技术
语音识别和语音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和听懂人说话的能力,是 90 年代信息产业的重要竞争市场.和语言识别相比,语
言合成的技术相对说来要成熟一些,是该领域中近期最有希望产生突破并形成产业化的一项技术.
语言合成或者让计算机说话包含着二个方面的可能性:一是机器能再生一个预先存入的语音信号,就象普
通的录音机一样,不同之处只是采用了数字存储技术.简单地将预先存入的单音或词组拼接起来也能作到"机
器开口", 但是"一字一蹦",机器味十足,人们很难接受.然而如果预先存入足够的语音单元,在合成时采用恰
当的技术手段挑选出所需的语音单元拼接起来,也有可能生成高自然度的语句,这就是波形拼接的语音合成
方法.为了节省存储容量,在存入机器之前还可以对语音信号先进行数据压缩.另一种可能是采用数字信号处
理的方法,将人类发声过程看作是一个模拟声门状态的源,去激励一个表征声道谐振特性的时变数字滤波器,
这个源可能是周期脉冲序列,它代表浊音情况下的声带振动,或者是随机噪声序列,代表不出声的清音. 调整
滤波器的参数等效于改变口腔及声道形状,达到控制发不同音的目的,而调整激励源脉冲序列的周期或强度,
将改变合成语音的音调、重音等. 因此,只要正确控制激励源和滤波器参数(一般每隔 10～30ms 送一组),
这个模型就能灵活地合成出各种语句来,因此又称作为参数合成的方法.根据时变滤波器的结构形式不同,又
有 LPC 合成和共振峰合成器等之分.
按照人类言语功能的不同层次,语言合成也可分成三个层次,它们是:(1)从文字到语音的合成(Text-To-
Speech);(2)从概念到语音的合成(Concept-To-Speech);(3)从意向到语音的合成(Intention-To-
Speech).这三个层次反映了人类大脑中形成说话内容的不同过程,涉及人类大脑的高级神经活动.不难想象,
即使是按规则的文字到语音合成(文语合成)也已经是相当困难的任务.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,这将涉及自然
语言理解的问题.从这一点讲,文语转换系统实际上也可看作一个人工智能系统.图 1 显示了一个完整的文语
转换系统示意图.文语转换过程是先将文字序列转换成音韵序列,再由语音合成器生成语音波形.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,文语合成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.
当然其中语音合成终究还是最基本的部分,它相当于"人工嘴巴",任何语言合成系统包括文语转换系统,都离
不开语音合成器.
语音技术的方式
语音技术方式讲可分为波形编辑合成、参数分析合成以及规则合成等三种.
波形编辑合成,这种合成方式以语句、短语、词或音节为合成单元,这些单元被分别录音后直接进行数字
编码,经适当的数据压缩,组成一个合成语音库.重放时,根据待输出的信息,在语料库中取出相应单元的波形
数据,串接或编辑在一起,经解码还原出语音.这种合成方式,也叫录音编辑合成,合成单元越大,合成的自然度
越好,系统结构简单,价格低廉,但合成语音的数码率较大,存储量也大,因而合成词汇量有限.
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.
规则合成,这种合成方式通过语音学规则来产生目标语音.规则合成系统存储的是较小的语音单位(如音
素、双音素、半音节或音节)的声学参数,以及由音素组成音节、再由音节组成词或句子的各种规则.当输入
字母符号时,合成系统利用规则自动地将它们转换成连续的语音波形.由于语音中存在协同发音效应,单独存
在的元音和辅音与连续发音中的元音和辅音不同,所以,合成规则是在分析每一语音单元出现在不同环境中
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