استخراج إيجابيات وسلبيات تقنيات تركيب الكلام المختلفة.
Context:الخصائص الأكثر أهمية لنظام تركيب الكلام هي الطبيعية والفهمية. الطبيعية تصف مدى قرب الصوت الخارجي من الكلام البشري، في حين أن الفهم هو سهولة فهم الخارجي. التركيب الصوتي المثالي طبيعي و مفهوم عادةً ما تحاول أنظمة تركيب الكلام تعظيم كلا الخصائص.  التقنيتان الأساسيتان لتوليد أشكال موجات الكلام الاصطناعية هما التوليف التسلسلي والتوليف التشكيلي. كل تكنولوجيا لها نقاط القوة والضعف ، والإستخدامات المقصودة لنظام التوليف عادة ما تحدد النهج المستخدم.  تركيب التسلسل المقالة الرئيسية: التوليف المتسلسل يستند التوليف التراصي على التسلسل (الترابط) لقطاعات الكلام المسجل. بشكل عام، التوليف التسلسلي ينتج أكثر الكلام التوليفي طبيعية الصوت. ومع ذلك ، فإن الاختلافات بين الاختلافات الطبيعية في الكلام وطبيعة التقنيات الآلية لتقسيم أشكال الموجات تؤدي في بعض الأحيان إلى خلل مسموع في المخرجات. هناك ثلاثة أنواع فرعية رئيسية من التوليف التسلسلي.  تجميع اختيار الوحدة يستخدم تحليل اختيار الوحدة قواعد بيانات كبيرة من الكلام المسجل. أثناء إنشاء قاعدة البيانات، يتم تقسيم كل نطق مسجل إلى بعض أو كل ما يلي: الهواتف الفردية، الهواتف الثنائية، نصف الهواتف، المقاطع، المورفيمات، الكلمات، العبارات، والجمل. عادةً ما يتم تقسيمها إلى أقسام باستخدام جهاز تعريف كلام معدّل خصيصًا تم تعيينه على وضع "المواءمة القسرية" مع بعض التصحيح اليدوي بعد ذلك ، باستخدام تمثيلات بصرية مثل شكل الموجة والطيف. ثم يتم إنشاء فهرس للوحدات في قاعدة بيانات الكلام بناءً على التقسيم والمعايير الصوتية مثل التردد الأساسي (المستوى) ، والمدة ، والموقع في المقطع ، والهواتف المجاورة. في وقت التشغيل ، يتم إنشاء تعبير الهدف المطلوب عن طريق تحديد أفضل سلسلة من الوحدات المرشحة من قاعدة البيانات (اختيار الوحدة). يتم تحقيق هذه العملية عادة باستخدام شجرة قرار ذات وزن خاص.  يوفر اختيار الوحدة أعظم طبيعية ، لأنه يطبق فقط كمية صغيرة من معالجة الإشارات الرقمية (DSP) على الكلام المسجل. غالبًا ما يجعل DSP صوت الكلام المسجل أقل طبيعية ، على الرغم من أن بعض الأنظمة تستخدم كمية صغيرة من معالجة الإشارة في نقطة التسلسل لتسوية شكل الموجة. غالباً ما يكون الناتج من أفضل أنظمة اختيار الوحدات غير قابل للتمييز عن الأصوات البشرية الحقيقية ، خاصةً في السياقات التي تم ضبط نظام TTS لها. ومع ذلك ، فإن أقصى قدر من الطبيعية يتطلب عادةً أن تكون قواعد بيانات الكلام لتحديد الوحدات كبيرة جدًا ، في بعض الأنظمة تتراوح إلى جيجابايت من البيانات المسجلة ، والتي تمثل عشرات الساعات من الكلام. أيضاً، من المعروف أن خوارزميات اختيار الوحدات تختار الشرائح من مكان يؤدي إلى تركيب أقل من المثالي (على سبيل المثال، تصبح الكلمات البسيطة غير واضحة) حتى عندما يكون هناك خيار أفضل في قاعدة البيانات. في الآونة الأخيرة، اقترح الباحثون العديد من الطرق الآلية للكشف عن الشرائح غير الطبيعية في أنظمة تركيب الكلام باختيار الوحدة.  تركيب ديفون يستخدم تركيب الديفون قاعدة بيانات حديثية ضئيلة تحتوي على جميع الديفونات (الانتقالات من صوت إلى صوت) التي تحدث في لغة ما. يعتمد عدد الديفونات على صيغة اللغة: على سبيل المثال، اللغة الإسبانية لديها حوالي 800 من الديفونات، واللغة الألمانية حوالي 2500. في التوليف الثنائي الصوتي، يوجد مثال واحد فقط لكل ثنائي الصوت في قاعدة بيانات الكلام. في وقت التشغيل ، يتم تطبيق البروزودية المستهدفة من الجملة على هذه الوحدات الدنيا عن طريق تقنيات معالجة الإشارات الرقمية مثل الترميز التنبؤي الخطي ، PSOLA أو MBROLA. أو تقنيات أكثر حداثة مثل تعديل المدى في مجال المصدر باستخدام تحويل كوزين منفصل. يعاني التوليف الديفوني من خلل الصوت في التوليف التسلسلي وطبيعة الصوت الآلي في التوليف التشكيلي ، ولديه القليل من مزايا أي من النهج بخلاف الحجم الصغير. على هذا النحو ، يقل استخدامها في التطبيقات التجارية ، على الرغم من أنها لا تزال تستخدم في البحوث لأن هناك عددًا من تطبيقات البرمجيات المتاحة مجانًا. أحد الأمثلة المبكرة لتوليف ديفون هو الروبوت التعليمي، ليتشيم، الذي اخترعه مايكل جي فريمان. يحتوي "ليتشيم" على معلومات عن المناهج الدراسية للفصل وبعض المعلومات السيرة الذاتية عن الطلاب الذين تم برمجتهم لتعليمهم. تم اختبارها في فصل دراسي في الصف الرابع في برونكس، نيويورك.  التوليف المحدد للمجال التوليف المحدد للمجال يربط الكلمات والعبارات المسجلة مسبقًا لإنشاء كلمات كاملة. يتم استخدامه في التطبيقات التي يقتصر فيها مجموعة متنوعة من النصوص التي سيخرجها النظام إلى مجال معين ، مثل إعلانات جدول النقل أو تقارير الطقس. التكنولوجيا بسيطة جداً لتنفيذها، وكانت في الاستخدام التجاري لفترة طويلة، في أجهزة مثل الساعات المتحدثة والحاسبات. يمكن أن يكون مستوى طبيعية هذه الأنظمة مرتفعًا جدًا لأن مجموعة متنوعة من أنواع الجمل محدودة ، وهي تتطابق بشكل وثيق مع النغمة والنبرة من التسجيلات الأصلية. [ بحاجة لمصدر ]  نظرًا لأن هذه الأنظمة محدودة بالكلمات والعبارات الموجودة في قواعد البيانات الخاصة بها ، فهي ليست ذات غرض عام ولا يمكنها إلا تجميع تركيبات الكلمات والعبارات التي تم برمجتها مسبقًا. ومع ذلك ، فإن خلط الكلمات داخل اللغة المنطوقة بشكل طبيعي لا يزال يمكن أن يسبب مشاكل ما لم يتم أخذ الاختلافات العديدة في الاعتبار. على سبيل المثال ، في اللهجات غير الروتيكية من اللغة الإنجليزية ، عادة ما يتم نطق "r" في كلمات مثل "clear" /ˈklɪə/ فقط عندما تكون الكلمة التالية لها حرف صوتي كحرفها الأول (على سبيل المثال ، يتم تحقيق "clear out" على أنه /ˌklɪəɹˈʌʊt/). وبالمثل في اللغة الفرنسية، العديد من الحروف الساكنة الأخيرة لم تعد صامتة إذا تبعتها كلمة تبدأ بحرف علة، وهو تأثير يسمى الارتباط. لا يمكن إعادة إنتاج هذا التناوب بواسطة نظام بسيط لترابط الكلمات ، والذي يتطلب تعقيدًا إضافيًا ليكون حساسًا للسياق.  التوليف التشكيلي التوليف التشكيلي لا يستخدم عينات كلام بشرية في وقت التشغيل. بدلاً من ذلك ، يتم إنشاء مخرجات الكلام المُخترع باستخدام التوليف الإضافي ونموذج صوتي (توليف النمذجة الفيزيائية). يتم تغيير معايير مثل التردد الأساسي، الصوت، ومستويات الضوضاء مع مرور الوقت لإنشاء شكل موجي من الكلام الاصطناعي. تسمى هذه الطريقة أحيانًا التوليف القائم على القواعد ؛ ومع ذلك ، فإن العديد من الأنظمة المترابطة لها أيضًا مكونات قائمة على القواعد. العديد من الأنظمة القائمة على تكنولوجيا التوليف التشكيلي توليد الصوت الروبوتي الاصطناعي الذي لا يمكن أبدا أن يكون خطأ مع الكلام البشري. ومع ذلك ، فإن أقصى قدر من الطبيعية ليس دائمًا هدف نظام تركيب الكلام ، وأنظمة التوليف التشكيلي لها مزايا على الأنظمة المتشابكة. يمكن أن يكون الكلام المُصنّع بواسطة فورمانت مفهومًا بشكل موثوق، حتى عند السرعات العالية جدًا، وتجنب الأخطاء الصوتية التي عادة ما تعاني منها الأنظمة المترابطة. يستخدم الأشخاص ذوو الإعاقة البصرية الكلام المُصنّع عالي السرعة للتنقل بسرعة في أجهزة الكمبيوتر باستخدام قارئ الشاشة. عادةً ما تكون أجهزة التوليف المشكّلة برامج أصغر من الأنظمة المترابطة لأنها لا تمتلك قاعدة بيانات من عينات الكلام. وبالتالي يمكن استخدامها في الأنظمة المدمجة ، حيث تكون الذاكرة وقوة المعالج الدقيق محدودة بشكل خاص. نظرًا لأن الأنظمة القائمة على التشكيل لديها سيطرة كاملة على جميع جوانب الكلام الخارجي ، يمكن إصدار مجموعة واسعة من الأغاني والنغمات ، مما لا ينقل فقط الأسئلة والبيانات ، ولكن مجموعة متنوعة من العواطف ونغمات الصوت.  تشمل الأمثلة على التحكم في النبرة غير في الوقت الحقيقي ولكن بدقة عالية في تخليق التكوين العمل الذي تم في أواخر سبعينيات القرن العشرين على لعبة Texas Instruments Speak & Spell ، وفي أوائل ثمانينيات القرن العشرين على أجهزة سيكا لعب القمار وفي العديد من ألعاب أريتي لعب القمار باستخدام TMS5220 LPC Chips. كان إنشاء النبرة المناسبة لهذه المشاريع صعبًا، والنتائج لم تتمثل بعد في واجهات النص إلى الكلام في الوقت الفعلي.  تركيب المفاصل يشير التوليف المفصلي إلى التقنيات الحاسوبية لتوليف الكلام بناءً على نماذج الممر الصوتي البشري وعمليات التعبير التي تحدث هناك. تم تطوير أول جهاز تركيب مفصلي يستخدم بانتظام في التجارب المعملية في مختبرات هاسكينز في منتصف السبعينيات من قبل فيليب روبن وتوم باير وبول ميرملشتاين. هذا الجهاز، المعروف باسم ASY، استند إلى نماذج الممرات الصوتية التي طورت في مختبرات بيل في الستينيات والسبعينيات من قبل بول ميرملشتاين وسيسيل كوكر وزملائه.  حتى وقت قريب ، لم يتم دمج نماذج التوليف المفصلي في أنظمة توليف الكلام التجارية. استثناء ملحوظ هو النظام القائم على NeXT الذي تم تطويره وتسويقه في الأصل من قبل Trillium Sound Research ، وهي شركة فرعية لجامعة كالغاري ، حيث تم إجراء الكثير من الأبحاث الأصلية. بعد زوال التجسيدات المختلفة لـ NeXT (التي بدأها ستيف جوبز في أواخر الثمانينيات وتم دمجها مع Apple Computer في عام 1997) ، تم نشر برنامج Trillium تحت رخصة GNU العامة العامة ، مع استمرار العمل باسم gnuspeech. يوفر النظام ، الذي تم تسويقه لأول مرة في عام 1994 ، تحويل نص إلى كلام كامل يستند إلى التعبير باستخدام دليل موجي أو خط نقل مماثل للممرات الفمية والأنفية البشرية التي يسيطر عليها "نموذج المنطقة المميزة" لكاريه.  تضم المولدات الحديثة ، التي طورها خورخي سي لوسرو وزملاؤه ، نماذج من الميكانيكا الحيوية للجذوع الصوتية ، والديناميكا الهوائية للجذوع ، وانتشار الموجات الصوتية في الشعب الهوائية ، والجهاز الهوائي ، والجوف الأنفي والفموي ، وبالتالي تشكل أنظمة كاملة من محاكاة الكلام القائمة على الفيزياء.
التقنيتان الأساسيتان لتوليد أشكال موجات الكلام الاصطناعية هما التوليف التسلسلي والتوليف التشكيلي.  التوليف المتزامن يستند إلى تجميع أجزاء من الكلام المسجل. وعموماً ينتج أكثر الكلام التوليفي طبيعية. ومع ذلك ، فإن الاختلافات بين الاختلافات الطبيعية في الكلام وطبيعة التقنيات الآلية لتقسيم أشكال الموجات تؤدي في بعض الأحيان إلى خلل مسموع في المخرجات. تتطلب الحد الأقصى من الطبيعية أن تكون قواعد بيانات الكلام كبيرة جداً، في بعض الأنظمة تتراوح إلى جيجابايت من البيانات المسجلة، والتي تمثل عشرات الساعات من الكلام.  التوليف التشكيلي لا يستخدم عينات كلام بشرية في وقت التشغيل. بدلاً من ذلك، يتم إنشاء مخرجات الكلام المُصنَّعة باستخدام التوليف الإضافي ونموذج صوتي. العديد من الأنظمة القائمة على تكنولوجيا التوليف التشكيلي توليد الصوت الروبوتي الاصطناعي الذي لا يمكن أبدا أن يكون خطأ مع الكلام البشري. عادةً ما تكون برامج أصغر من الأنظمة المترابطة لأنها لا تملك قاعدة بيانات من عينات الكلام. وبالتالي يمكن استخدامها في الأنظمة المدمجة ، حيث تكون الذاكرة وقوة المعالج الدقيق محدودة بشكل خاص.