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回顧——語音合成技術發展歷程

　　語音合成（Speech Synthesis）就是人工合成人類的聲音。合成聲音的系統被稱作“語音合成器”（Speech Synthesizer）。這種系統可以主要由硬件實現，也可以主要由軟件實現。語音合成技術的學名是“文語轉換系統”，也常常被稱作TTS（text to speech）技術，是指將文本信息轉變為語音數據，以語音的方式播放出來的技術。該項技術的目的就是讓計算機將文字“讀”出來，其追求的目標是計算機“讀”出的聲音清晰、可懂、自然、具有表現力。
　　
　　縱觀語音合成技術的研究已有二百多年的歷史，早在現代電子信號處理技術發明以前，人們就開始試圖建造發出人類語音的機器或機械設備，比如Gerbert、Albertus Magnus和Roger Bacon制造的“speaking head”。以后又陸續有人制造出了可以發出元音和輔音的機器。
　　
　　1930年，貝爾實驗室開發了聲音編碼器。這是一個用鍵盤操作的電子語音分析器和合成器。1939年，Homer Dudley將其改進的設備在紐約世界博覽會上展出。
　　
　　第一個基于計算機的語音合成系統在50年代后期誕生，第一個完整的TTS系統在1968年完成。從那時起至今，語音合成技術經歷了各種各樣的技術改進。
　　
　　真正有實用意義的近代語音合成技術是隨著計算機技術和數字信號處理技術的發展而發展起來的，主要是讓計算機能夠產生高清晰度、高自然度的連續語音。近幾十年來國際和國內的研究主要集中在按規則文語轉換，即將書面語言轉換成語音。在語音合成技術的發展中，早期的研究主要是采用參數合成方法。
　　
　　值得一提的是1973年Holmes的并聯共振峰合成器和1980年Klatt的串/并聯共振峰合成器，這兩個合成器都可以通過精心調整參數合成出非常自然的語音。而最具代表性的文語轉換系統應該是1987年美國DEC公司的DECtalk，該系統采用Klatt的串/并聯共振峰合成器，可以通過標準的接口和計算機聯網或單獨接到電話網上提供各種語音信息服務，它的發音較清晰，并可產生七種不同音色的聲音，供用戶選擇。
　　
　　但是經過多年的研究與實踐表明，由于準確提取共振峰參數比較困難，雖然利用共振峰合成器可以得到許多逼真的合成語音，但是整體合成語音的音質難以達到文語轉換系統的實用要求。自八十年代末期至今，語言合成技術又有了新的進展，特別是1990年基音同步疊加（PSOLA）方法的提出，使基于時域波形拼接方法合成的語音的音色和自然度都有了很大的提高。九十年代初，基于PSOLA技術的法語、德語、英語、日語等語種的文語轉換系統都已經研制成功。這些系統的自然度比以前基于LPC方法或共振峰合成器的文語合成系統的自然度要高，并且結構簡單易于實時實現，有較大的商用前景。
　　
　　國內的漢語語音合成研究起步較晚，八十年代初期，國內漢語語音合成研究基本與國際上研究同步發展。大致也經歷了共振峰合成、LPC合成至應用PSOLA技術的過程。在國家863計劃、國家自然科學基金委、國家攻關計劃、中國科學院有關項目等支持下，漢語文語轉換系統研究近年來取得了令人舉目的進展，其中不乏成功的例子：如1993年中國科學院聲學所的KX-PSOLA、清華大學的TH_SPEECH；1995年聯想佳音、中國科技大學的KDTALK等系統。這些系統基本上都是采用基于PSOLA方法的時域波形拼接技術，其合成漢語普通話的可懂度、清晰度達到了較高的水平。然而同國外其它語種的文語轉換系統一樣，這些系統合成的句子及篇章語音機器味較濃，其自然度還不能達到用戶可廣泛接受的程度，從而制約了這項技術的商品化。
　　
　　近些年，一種新的基于數據庫的語音合成方法得到了更廣泛的應用。在這個方法中，合成語句的語音單元是從一個預先錄下的語音數據庫中挑選出來的，不難想象只要語音數據庫足夠大，包括了各種可能語境下的語音單元，理論上講就有可能拼接出任何語句。由于合成的語音基元都是來自自然的原始發音，合成語句的清晰度和自然度都將會非常高。
　　
　　2001年，北京捷通華聲語音技術有限公司推出了具有國際領先水平的TTS世紀版，是國內第一項基于大容量真實錄音庫和韻律層級分析技術的TTS技術，在自然度和流暢度上達到了一個嶄新的水平，新版本的問世標示著中國中文語音合成技術開始進入商品實用化階段。
　　
　　語音合成技術研發與技術應用發展趨勢同我國計算機技術的普及，網絡、通信、廣播電視等技術和業務的發展是同步的，可以說正是信息產業的迅猛發展推動了語音合成技術應用領域的發展和突破，進而刺激語音合成技術突飛猛進的發展。
　　
　　我國在語音合成領域的研究選擇了與國外錯位發展的策略，并且在逐步縮小與國外關鍵技術領域的差距，在車載語音裝置、計算機聲音輸入或輸出技術、自然語言數據的數字數據處理方法或設備等領域具有了一定的競爭優勢。
　　
　　語音合成技術在下一代語音門戶網絡、移動通信系統和信息化家庭網絡平臺的領域都將有廣泛的應用。未來的語音合成技術，應將研究重點放在提高合成語音的自然度、豐富合成語音的表現力、降低語音合成技術的復雜度、多語種文語合成上。
　　
　　使計算機能夠真正像人一樣的說話，和人類自由地交流，仍然有大量的研究工作要做。今天的文語轉換系統只能機械地朗讀文章，與生動活潑、感情豐富多彩的人類語言相比差距甚大。但是毋庸置疑，今天的語音合成技術確實已經走出實驗室了，其成功的應用及潛在的巨大市場已經讓我們看到曙光。

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回顧——語音合成技術發展歷程