Синтезатор речи: как работает технология преобразования текста в голос

 

Что такое синтезатор речи и зачем он нужен

Ещё несколько лет назад, чтобы озвучить текст, нужно было обращаться к профессиональному диктору и арендовать студию с качественным оборудованием. Первые попытки сделать синтезатор речи начались ещё в XVIII веке, когда Вольфганг фон Кемпелен создал систему из мехов и трубок для воспроизведения человеческой речи. Конечно, с появлением цифровых технологий преобразование текста в голос стало проще. Произошел рывок вперёд — теперь синтез речи доступен широкому кругу пользователей.

 

Как работает TTS

TTS (Text-to-Speech) — технологии синтеза речи, преобразования текста в аудио-формат. Сейчас существует много видов синтеза речи, но самый популярный из них — с использованием нейросетей. Разработка нашла применение во многих направлениях: образование, медицина, колл-центры, помощь людям с ограниченными возможностями, системы навигации и тому подобное.

 

Перед запуском технологии специалисты обучают нейросеть на массивах данных. В нашем случае — на аудиозаписях с разным тембром голоса. Когда все записи тщательно отобраны и подготовлены, начинается обучение искусственного интеллекта. Он анализирует содержимое файла, голос, манеру речи, а затем, опираясь на знания, учится воспроизводить тексты.

 

В то время как письменный текст состоит из слов и символов, аудиофайлы представляют собой последовательность элементов звука. Каждый из них визуализируется в виде специального узора  — графика, отображающего частотные характеристики звука. В процессе обучения искусственный интеллект сначала ориентируется на эти графики и «цифровые узоры

 

Чтобы речь робота была максимально приближена к человеческой, к разработке подключают дополнительные технологии — модель с возможностью предсказания развития событий (для уместных смысловых пауз) и модель для работы над интонацией (для создания плавности речи и изменения тона голоса во время разговора).

 

Как работает синтезатор речи голоса:

• Обработка текста. Система проводит анализ написанного, разбивает на слова и символы.
• Лингвистический анализ и преобразование элементов через энкодер. Происходит учет интонации, расставление ударений и смысловых пауз.
  Энкодер преобразует данные и текст в числовые единицы, с которыми далее работает система.
• Прогнозирование речи. Грамотное распределение времени на звучание каждого слова. Последовательность чисел, извлеченная системой ранее, распределяется на временные промежутки.
• Генерация речи. Происходит выбор нужных звуковых единиц и их сборка в аудиофайл. Главным инструментом на этом этапе выступает вокодер. Этот алгоритм преобразует описание речи (спектограмму) в голосовой сигнал. Существуют классические и нейросетевые вокодеры. Последние отличаются возможностью глубокого обучения, благодаря которому можно воссоздать интонации, микропаузы, дыхание и тому подобное.

 

Разница между синтезатором текста и голосовыми движками

При обсуждении технологии преобразования текста в речь часто возникает путаница между двумя терминами: TTS и голосовым движком. Конечно, они связаны, но выполняют разные функции.

TTS — это программный комплекс, который анализирует текст, разбивает его на фонемы, расставляет ударения и паузы и преобразует в звуковой сигнал.

Голосовой движок можно назвать ядром TTS-системы или его важным компонентом. Он отвечает не за понимание текста, а за его озвучку — преобразование текстовых данных в аудио-формат. Без такого синтезатора речи текст не зазвучит.

Технологии синтеза речи: от роботов до цифровых ассистентов

 

С каждым годом синтез речи tts звучит всё совершеннее — с эмоциями, паузами и интонацией. Разберёмся, какие возможности обеспечивают такую реалистичность воспроизведения голоса.

 

TTS-системы. Синтезатор речи TTS и его возможности

За работой синтезатора речи стоит больше действий, чем преобразование текста в звук.

 

• Диалектное озвучивание. Добавляет голосу особенности регионального звучания, акцента.
• Индивидуальная настройка голоса. Можно настроить звук по параметрам: тембр, темп, интонация.
• Имитация нестандартной речи. Например, шепот или крик.
• Клонирование голоса. Возможность воссоздать уже существующий голос известного человека.
• Многоязычная поддержка. Современные синтезаторы речи могут озвучивать тексты практически на всех языках, гибко адаптируясь под их грамматические особенности.

 

Голоса синтеза речи: естественность и вариативность

Важным показателем качества TTS является естественность звучания. Для того, чтобы голос синтеза речи доносился натурально и максимально похожим на разговор человека, используются нейросетевые технологии. Для этого производится анализ больших массивов данных, содержащих аудиозаписи, затем создаётся синтетический голос, который интонационно и фонетически способен повторить популярные речевые паттерны поведения.

 

Такой подход помогает добиться высокой вариативности звучания: одна и та же речь может звучать мягко или строго, эмоционально или нейтрально, громко или тихо.

 

Где используется синтезатор речи сегодня

Сегодня синтезатор речи tts — универсальная технология, которую можно адаптировать под использование практически в любой сфере, где требуется запись звука. С помощью этой разработки можно имитировать не только разговор, но и генерировать музыку.

 

Озвучка видео, игр и обучающих материалов

Синтезатор речи для озвучки видео и игр — удобная альтернатива дорогой записи в студии с актерами. Технология позволяет:

 

• Быстро создать закадровый текст для роликов
• Бюджетно озвучить персонажей в играх
• Создать аудиогид, обучающий курс, озвучить книгу без участия профессионального диктора.

Например, шутер THE FINALS, вышедший в 2023 году, обрел звучание благодаря использованию TTS. Голоса персонажей и комментаторов разработчики создали с помощью ИИ. Однако дыхание и шум прыжков, создавались актерами. Сочетание настоящих звуков с синтезированной речью дало положительный результат — разработчики быстро реализовали новые идеи и скорректировали изменения в репликах. Кроме того, такое решение оказалось дешевле найма актеров и звукорежиссеров, а также позволило сэкономить на аренде студии.

 

Голосовые ассистенты и колл-центры

TTS активно используется в крупном бизнесе: банки, МФО, IT, EdTech.

Особенно хорошо технология зарекомендовала себя в автоматизированных колл-центрах, голосовых чат-ботах и сервисах самообслуживания. Для компании это даёт следующие преимущества:

 

• Снижение нагрузки на операторов. Голосовой робот с технологией синтезирования речи помогает с проработкой базы — обзванивает клиентов, предлагая им услуги. Он, словно человек, задаёт уточняющие вопросы, анализирует поведение человека и прогнозирует его поведение. Также такая система может принимать и входящие вызовы для ответов на популярные вопросы, записи на приём или бронирования столика. Если задача не решаема без помощи человека, голосовой помощник переводит его на оператора.
• Обработка запросов в любое время суток. Робот для звонков — не человек. У него не случится выгорание, он не запутается в скрипте. Такая система может обработать от нескольких десятков до нескольких сотен контактов за день.
• Анализ коммуникации. Голосовой робот способен проанализировать скрипты, общение с клиентами и их ответы, а на основе этого построить естественные ответы, которые улучшат конверсию.

 

Инклюзивные и навигационные технологии

Вопрос доступности среды для людей с ограниченными возможностями всегда был актуален. Синтез речи помогает людям с нарушениями зрения или моторики. TTS пользуется популярностью в транспорте, музеях и городских службах.

Примеры использования технологии для улучшения жизни людей с ограниченными возможностями:

 

• Озвучка маршрутов, аудиогидов. Приложения, созданные с применением искусственного интеллекта способны описывать окружающую среду и показывать маршрут, тем самым человек с проблемами со зрением понимает, в каком направлении он двигается. Эта технология также полезна и для водителей — теперь можно не отвлекаться на карту, а следить за дорогой. Система воспроизводит любой маршрут в аудио-формате и подскажет, когда стоит повернуть налево, а когда — направо.
• Ассистивные устройства. Синтезаторы речи позволяют людям с ограниченными возможностями управлять техникой, писать сообщения и получать обратную связь в аудиоформате.
• Коммуникаторы для немых людей. TTS помогает людям обрести голос. Дети и взрослые с нарушениями речи могут использовать технологию преобразования текста в аудио для того, чтобы вести диалог.

 

Как выбрать синтезатор речи для своих задач

 

Онлайн-сервисы и оффлайн-решения

Современные синтезаторы речи бывают облачными и локальными. Выбор каждого зависит от условий эксплуатации, требований к безопасности и гибкости в работе.

 

Преимущества онлайн-TTS:

• Доступ с любого устройства. Планшет, ПК, телефон.
• Высокая мощность работы. Система работает на сторонних серверах.
• Гибкость масштабирования. Идеально для быстрой озвучки больших объёмов данных.
• Не нужно устанавливать. Это готовое решение, работать с которым можно прямо через браузер.

Такое решение часто используется для образовательных платформ, медиа, e-commerce, колл-центров.

 

Преимущества офлайн синтезаторов речи:

• Автономная работа без интернета. Весь процесс генерации происходит не в облаке, а во внутренней системе компании.
• Повышенная безопасность. Работа системы не на сторонних серверах гарантирует сохранность данных. Идеально для банков, государственных структур и медицинских учреждений. Данные не покинут пределы сети.
• Минимальная задержка. В офлайн-системах нет необходимости отправлять запрос в облако и ждать ответа. Это важно для ситуаций, когда требуется мгновенная генерация речи.
• Гибкость и адаптация. Цифрового диктора можно кастомизировать и настроить точно под ваши задачи: интегрировать с внутренними программами, лучше кастомизировать голос.

 

Для задач автоматизации и озвучки речи отлично подойдет синтезатор речи от Fromtech, адаптируемый под бизнес-задачи. Он настраивается под любые процессы и обеспечивает реалистичное звучание, неотличимое от человеческого голоса.

 

Настройка тембра, скорости и языка

Для брендов и компаний важно, чтобы голос робота соответствовал Tone of Voice. Поэтому современные TTS предоставляют широкий спектр настроек:

 

• Тембр. Вы можете подключить голос, который соответствует тону общения вашей компании. Например, для банков подойдет деловой и официальный, а для сферы образования — дружелюбный и теплый.
• Скорость. Ваш голосовой помощник должен говорить быстро или медленно? Вы можете выбрать самостоятельно. Настройки TTS позволяют задавать длину пауз между словами или предложениями так, чтобы это звучало уместно.
• Язык и акцент. Неважно, нужен ли вам английский язык с французским акцентом или русский язык с английским акцентом. В этом возможности системы практически не ограничены. Учитываются грамматические особенности языка и постановка ударений.

 

Заключение

Синтез речи TTS — современное решение, которое меняет уровень взаимодействия человека с миром и социумом. Он автоматизирует бизнес-рутину и помогает людям с ограниченными возможностями лучше узнать мир и адаптироваться к окружающей среде.Благодаря участию нейросетевых технологий, искусственный голос максимально приближен к звучанию человека, а также может настраиваться под конкретные задачи.

Теперь быстрая генерация озвучки с помощью синтезатора речи стала универсальным решением для многих сфер: от банков до медицинских учреждений. И главное — эта технология теперь доступна всем.