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1、第4章人机主要交互技术(新一代人机交互技术)应用程序语音合成语音输入语音输出语音人机交互语音识别自然语言处理自然语言生成交互管理语音合成语音合成技术是使电脑或通信终端具有类似于人一样的说话能力的一项技术让机器说话可以通过录音/重放,或语音合成实现文语转换是语音合成的一种应用形式文语转换是连续语音识别的逆过程孤立词/音段阶段，注重音色(音质,音品)语音合成的最早研究始于1779年Kratzensten的研究．他用一些材料制成具有各种特殊形状的共鸣腔，目的是研究如何用管形器官模型来模拟5个单元音A、E、I、0、U1791年，VonKempelen制
2、成了一种能说话的机器1939年,BELLLAB的H.Dudley应用共振峰原理制作了第一个电子合成器VODER(VOiceDEmonstratoR).20世纪70年代,线性预测技术用于语音合成语句阶段，注重韵律1980年,MIT的D.Klatt设计制造了著名的共振峰语音合成器1986年,E.Moulines和F.Charpentier提出了基于时域波形修改的语音合成算法PSOLA2000s，Unit-selection，N.Campbell&A.Black国外语音合成的发展按照人类语言功能的不同层次，语音合成可分为三个层次：（1）从文字到语音的
3、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)语音合成的层次文本文本分析输出语音语音合成语音库韵律分析字典/词库分词规则文语转换系统组成多音字库儿化音库语音合成技术语言学处理规则协同发音/韵律规则语音合成系统的三个主要组成部分：文本分析模块韵律分析模块语音生成模块文本分析主要功能使计算机从这些文本中能够认识文字，从而知道要发什么音、怎么发音(声调)，并将发音的方式告诉计算机，另外还要让计算机知道文本中，哪些是词，哪些是短语、句子
4、，发音时到哪应该停顿，停顿多长等等文本规整多音字处理声调判定特殊声调调整特殊符号停顿处理语音处理自动分词系统词库多音字词库变调规则库特殊声调规则文本分析的任务(1)文本规整将输入的文本规范化。在这个过程中，要查找拼写错误，处理缩略语与外文字词等,同时分析文本中出现的数字、特殊字符、专有词语,并将文本中出现的一些不规范或无法发音的字符过滤掉。(2)词的切分和词法分析分析文本中词或短语的边界，确定文字的读音，以及各种多音字的读音方式。文本分析的主要工作步骤(3)语法和语义分析根据文本的结构、组成和不同位置上出现的标点符号，确定语气的变换以及不同音的
5、轻重方式,即语言学处理。确定停顿位置,长短,语调升降,语法重音等(4)输出文本分析模块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。文本分析的主要工作步骤文本分析的主要方法/词的切分方法（1）基于规则的方法（2）基于统计的方法（3）人工神经网络的方法基于规则(Rule-based)的方法正向最大匹配法、反向最大匹配法、逐词遍历法．最佳匹配法、二次扫描法等等。基于规则方法的特点优点:结构较为简单、直观，易于实现。缺点:需要大量的时间去总结规则，且模块性能的好坏严重依赖于设计人员的经验以及他们的相应的背景知识。
6、应用:这些方法能够取得较好的分析效果，直到目前，这些方法依然被广泛的使用。基于统计与人工神经网络的方法(连续语音识别的逆过程,语言模型部分)基于数据驱动的文本分析方法具有代表性的有：二元文法法(Di—GrammarMethod)、三元文法法(Tri-GrammarMethod)、隐马儿可夫模型法和神经网络法等等。韵律分析任何人说话都有韵律特征，比如汉语中，人说话有语调、节奏、重音等变化,反映出不同的语气、不同的发音长短、不同的停顿方式等.韵律参数包括了能影响这些特征的声学参数，如：基频、音长、音强等.为合成语音规划出音段特征，如音高、音长和音强
7、等，使合成语音能正确表达语意，听起来更加自然。韵律生成有基于规则和基于语料库的数据驱动两种方法（1）基于规则的方法音高规则变调规则轻声规则协同发音音长规则能量规则两点说明要求有大量的音韵学知识。基于规则的方法，仍然被认作是行之有效的方法。目前大部分汉语的语音合成系统依然采用这种方法。（2）基于数据驱动的韵律模型(人工神经网络方法,统计方法)基于大规模语料库的韵律建模:通过神经网络或统计驱动的方法进行韵律生成,其实现步骤是首先设计或收集包含大量语音和文本信息的数据，然后建立一个训练模型，用数据库中提取出的韵律参数对模型进行训练，通过训练而得到最终
8、的韵律模型。语音生成根据韵律建模的结果，从原始音库中取出相应的语音基元，利用特定的语音合成技术对语音基元进行韵律特性的调整和修改，最终合成出符合要求的
