【基础】MATLAB中的语音信号合成：理解语音合成技术和TTS系统

# 2.1 基于文本到语音（TTS）引擎的合成

### 2.1.1 TTS引擎的原理和选择

文本到语音（TTS）引擎是一种软件，它可以将文本输入转换为语音输出。TTS引擎的工作原理是将文本分解为音素序列，然后使用语音合成算法将音素序列转换为语音波形。

选择TTS引擎时需要考虑以下因素：

- **语音质量：**TTS引擎生成的语音的自然程度和可理解程度。
- **支持的语言：**TTS引擎支持的语言数量和质量。
- **自定义能力：**TTS引擎是否允许用户自定义语音输出，例如语速、音高和音调。
- **可用性：**TTS引擎是否免费或商业化，以及是否易于集成到MATLAB中。

### 2.1.2 MATLAB中TTS引擎的使用

MATLAB提供了几个内置的TTS引擎，包括：

- **text2speech：**一个简单的TTS引擎，支持基本文本到语音转换。
- **webvoices：**一个更高级的TTS引擎，支持多种语言和自定义选项。

使用MATLAB中的TTS引擎，可以使用以下步骤：

1. 创建一个text2speech或webvoices对象。
2. 设置引擎的属性，例如语言、语速和音调。
3. 使用speak()方法将文本转换为语音。

例如，以下代码使用text2speech引擎将文本"Hello, world!"转换为语音：

engine = text2speech;
engine.Rate = 1.2;
engine.Pitch = 1.1;
speak(engine, 'Hello, world!');

# 2. MATLAB中的语音合成方法

MATLAB提供了多种语音合成方法，可满足不同的需求和应用场景。本章将介绍两种主要的语音合成方法：基于文本到语音（TTS）引擎的合成和基于参数合成的方法。

### 2.1 基于文本到语音（TTS）引擎的合成

**2.1.1 TTS引擎的原理和选择**

TTS引擎是一种软件组件，它将文本输入转换为语音输出。其原理是：

- 文本预处理：将文本输入进行分词、标点符号处理和音素转换。
- 语音合成：根据预处理后的文本，使用预先训练好的语音模型生成语音波形。

MATLAB支持多种TTS引擎，包括：

- **TextToSpeechSystem**：MATLAB内置的TTS引擎，可提供基本的声音合成功能。
- **Google Text-to-Speech**：谷歌提供的TTS引擎，具有高品质的语音合成效果。
- **Amazon Polly**：亚马逊提供的TTS引擎，支持多种语言和语音风格。

选择TTS引擎时，需要考虑以下因素：

- **语音质量：**不同引擎生成的语音质量可能有所不同，需要根据实际需求选择。
- **支持语言：**TTS引擎支持的语言数量和种类。
- **自定义能力：**某些引擎允许用户自定义语音参数，如语速、音高和音量。
- **成本：**商业TTS引擎通常需要付费使用。

**2.1.2 MATLAB中TTS引擎的使用**

使用MATLAB中的TTS引擎进行语音合成，需要以下步骤：

1. 创建一个TextToSpeechSystem对象：

tts = textToSpeechSystem;

2. 设置引擎参数：

tts.Voice = 'Google US English';  % 设置语音引擎和语言
tts.Rate = 1.2;  % 设置语速

3. 合成语音：

audio = synthesize(tts, 'Hello world');  % 合成语音并存储在audio变量中

4. 播放语音：

sound(audio);  % 播放合成的语音

### 2.2 基于参数合成的方法

**2.2.1 语音参数的提取和建模**

基于参数合成的方法，通过提取和建模语音的参数来生成语音。语音参数包括：

- **音高（F0）：**声音的频率。
- **响度（A）：**声音的音量。
- **共振峰（Formants）：**声音中谐波的频率峰值。

语音参数的提取和建模可以使用以下技术：

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