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语音合成技术应用探究论文摘要本文就语音合成系统特别是在文语转换方面的一些关键技术及实现做了详细的描述和介绍并且给出了一个实际文语转换系统的实现方案。该语音合成系统作为一种新型人机界面已经成功的应用在多型号卫星测试系统中。关键字语音合成文语转换语音人机界面1引言由人工通过一定的机器设备产生出语音称为语音合成(SpeechSynthesis)。语音合成是人机语音通信的一个重要组成部分。语音合成研究的目的是制造一种会说话的机器它解决的是如何让机器象人那样说话的问题使一些以其它方式表示或存储的信息能转换为语音让人们能通过听觉而方便地获得这些信息。语音合成从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的协同发音效应后归纳其规律而制定的如共振峰频率规则、时长规则、声调和语调规则等。由于语句中的轻重音还要归纳出语音减缩规则。现在展开大量研究和实用的是文语转换系统[1](Text-To-SpeechSystemTTSSystem)它是一种以文字串为输入的语音合成系统。其输入的是通常的文本字串系统中的文本分析器首先根据发音字典将输入的文字串分解为带有属性标记的词及其读音符号再根据语义规则和语音规则为每一个词、每一个音节确定重音等级和语句结构及语调以及各种停顿等。这样文字串就转变为符号代码串。根据前面分析的结果生成目标语音的韵律特征采用前面介绍的合成技术的一种或者是几种的结合合成出输出语音。本文所讨论的语音合成应用系统就是一种面向TTS应用的语音系统。该系统的设计目标是作为人机交互的一种反馈手段用于将计算机中的数据或状态以语音的形式加以输出。该系统的应用背景是作为卫星测试系统的一个子系统用于增强人机交互能力。通过引入语音合成技术将原本需要测试人员主动观察的数据、状态或指令等内容以语音的形式即时播报出来相应的测试人员只需被动收听即可只有在敏感内容出现时才加以主动观察从而降低测试人员的工作强度改善工作环境和条件。在这样的应用背景下对语音合成系统的要求是响应速度快计算复杂度和存储空间复杂度低具有良好的可扩展性和合成语音清晰度高、可懂性强适于科学术语、符号和单位的发音合成等。基于以上系统需求我们开发了专门针对科学应用特别是航空航天领域内常见的科学术语、符号、计量单位和数学公式等文本分析模块以及新型的基于规则和参数的语音合成技术。2系统结构图1中给出了本文讨论的语音合成系统的结构框图。从外部接口上看该系统的输入为文本输入接口用户将要发声的文本内容通过此接口送入系统输入的文本不需特别的格式；输出为音频输出接口系统将合成的声音以某种编码方式由此输出；此外系统中所有语音信息模型均存储于语音模型库文件中各种符号、单位标注、单词字母以及词汇的发音等均存储于词库文件中这些库文件作为语音合成系统的内部输入。图1语音合成系统结构从内部结构上看输入的文本主要通过规范化处理和符号转化将其中的特殊符号、缩写、英文单词以及计量单位等转换为可识别的发声单元标识。在分词模型中对输入的文本按预置的分词规律进行单词的划分通过分词处理就基本确定了句子的韵律结构以及多音字的发音。韵律预测决定各词发音；协同发音决定了各词之间的连接关系。选词模块按照韵律要求及词的发音在词库中选择最优的发音经过语音重构将波形恢复出来。各词的语音波形经过拼接模块在拼接参数的控制下完成最终语句的合成。3声学单元的选择及生成为