什么是文本转语音？
文本转语音（TTS）是一种将数字界面上的文本转换为听起来自然的语音的技术。它也被称为“朗读”技术、计算机生成的语音或语音合成。大多数公司都以应用程序接口（API）的形式提供文本转语音技术。
最初，文本转语音系统是作为一种辅助技术开发的，旨在让视障人士及有阅读障碍（如失读症）等学习困难的用户能够更轻松地使用各项服务。如今，得益于人工智能驱动的语音生成技术，文本转语音程序能够更逼真地模拟人类语音，从而催生了一系列新的应用场景，例如处理客户服务电话、生成AI播客、制作旁白以及有声书朗读等。
文本转语音技术的发展
最早的电子语音合成器出现在20世纪30年代左右。这些早期设备功能有限，且操作复杂。
مع ظهور أجهزة الكمبيوتر، بدأ المبرمجون في أواخر الخمسينيات العمل على خوارزميات قادرة على الوصول إلى قاعدة بيانات ضخمة من الملفات الصوتية لاستخدامها كمصدر للأصوات. كانت هذه الخوارزميات تعمل على إيجاد مطابقات صوتية لوحدات النص وتجميع عناصر الكلام معاً. في البداية، كان الصوت الناتج يبدو آلياً (أشبه بصوت الروبوت)، ولكن مع تحسن نماذج اللغة وتطور أساليب توصيفها، شهدت خوارزميات تحويل النص إلى كلام تحسناً ملحوظاً.
随着21世纪初深度学习和神经网络技术的出现，程序员开始利用语音录音直接对声波进行建模，从而生成了音质更高、听起来更逼真的语音。与此同时，计算机科学家也在致力于改进语音识别和自然语言处理程序。对话式人工智能的发展，正是建立在语音转文字技术与文字转语音技术相融合的基础之上的。
尽管人工智能和机器学习使得生成自然语音变得更加容易，但也引发了新的争议，例如“深度伪造”（Deepfakes）。科技公司正致力于开发实时语音分析系统，以检测语音深度伪造。
文本转语音技术是如何工作的？
深度学习技术使语音合成模型能够分析更多数据，并更好地理解词汇与其语音特征之间的关系。这一切使得人工智能的声音听起来更加自然。文本转语音是一个包含语言分析和语音合成在内的多步骤过程。
文本转语音的主要组件包括：
- 语言分析
- 语音合成
语言分析
该模型中的深度神经网络利用英语（有时也包括其他语言）的音频数据集及其对应的文本进行训练。这有助于系统理解单词与语音的对应关系，以及口音、音高、音量、语调、节奏等特征。在接收到输入文本后，模型会对单词、标点符号和句子结构进行分析；它能够展开缩写和特定表达，计算单词时长，确定相应的发音，并规划短语与句子的语调及节奏。
语音生成
在分析文本后，该模型采用两步流程将其转换为音频输出。
- 步骤 1：模型将文本转换为具有时间特性的特征（例如语谱图），用于表征频率随时间的变化。这一过程能够捕捉语音的细节特征，并兼顾上下文相关的发音、重音以及单词的时序安排。
- 步骤 2：声码器（vocoder）网络可以将具有时间对应关系的特征转换为声波，进而由计算机将其转化为自然语音。某些文本转语音模型允许用户调整音量、音高和语速，并选择不同的语言、方言及说话风格。
许多设备（如智能手机）都内置了文本转语音系统。此外，这项技术还以软件、浏览器扩展程序、在线工具或可下载应用程序的形式提供。
文本转语音的应用
“文本转语音”技术最初的开发目的是为了提高广泛用户群体的可访问性，并使视障人士或有阅读困难的人群能够通过计算机及其他设备与文本进行交互。例如，斯蒂芬·霍金就使用了该技术的一个版本。
自那时以来，该技术已发展并涵盖了更广泛的应用场景，特别是那些人工读取不切实际或可以节省操作人员时间的情况。以下是该技术的一些主要应用：
- 音频内容
- 教育
- 聊天机器人与虚拟助手
- 航海
- 多语言交流与语言学习
- 媒体与娱乐
- 医疗保健
音频内容
文本转语音软件能够朗读数字文本、书籍、课程、指南及说明，从而辅助在线学习与培训；新闻机构也可利用该技术将文章转换为音频格式。
教育
“文本转语音”功能有助于学生在阅读书面文本时保持专注并同步跟读，从而将单词与其发音联系起来。当学生接触新的语法结构或词汇时，该功能还能提升其阅读理解能力与参与度。此外，它还能为视力障碍或患有阅读障碍等学习困难的学生提供帮助。该技术还能朗读学生撰写的文本，协助他们校对作业和文章。
聊天机器人与虚拟助手
苹果的 Siri 或微软的 Cortana 等虚拟助手，将“文本转语音”与“语音转文本”技术相结合，从而理解用户请求并以自然的对话方式与用户互动。例如，它们可以在用户驾驶时播报通知或朗读文本内容。在工作环境中，文本转语音系统能够让客户服务显得更具互动性和自然感，进而提升用户体验质量。
航海
正是“文本转语音”技术，使得全球定位系统（GPS）及其他地图应用能够实时向驾驶员传达导航指令。在该技术出现之前，导航设备依赖预先录制的语音，仅能提供诸如“向左转”或“向右转”之类的简单指令。而有了“文本转语音”技术，驾驶指引变得更加个性化；例如，GPS 系统能够明确说出需要左转的具体街道名称。
多语言交流与语言学习
文本转语音技术可以帮助用户使用不同语言进行交流，例如通过“谷歌翻译”等应用程序。该功能可以将语音从一种语言翻译成另一种语言，并可用于视频内容的配音。此外，它还能让语言学习者接触到自然的语音，从而帮助他们掌握各种单词的发音方式。
媒体与娱乐
随着文本转语音技术的进步，该技术可用于降低媒体制作成本。例如，这项技术可以生成电子游戏中的解说、旁白以及角色的配音。一些工作室正与真人配音演员合作，以协助优化其人工智能语音的表现效果。
医疗保健
医疗保健机构利用“文本转语音”技术，以更易于获取的方式与患者沟通。这包括为其网页或社交媒体上发布的内容及帖子添加语音版本。此外，由生成式人工智能驱动的语音界面还能通过通话提醒患者即将到来的就诊安排，或通知他们有关医疗记录的最新消息及更新。对于视力障碍、言语障碍、行动不便或有学习困难的患者而言，这一点尤为重要。
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来源：IBM.COM