استخراج إيجابيات وسلبيات تقنيات التوليف الكلامي المختلفة.
Context:الخصائص المهمة لنظام تركيب الكلام هي الطبيعية والفهمية. الطبيعية بتصف مدى قرب الصوت الخارجي من الكلام البشري، في حين إن التفاهم هو السهولة التي يفهم بها الخارجي. التركيب الصوتي المثالي طبيعي ومفهوم. أنظمة تركيب الكلام عادةً بتحاول تعظيم كل من الخصائص.  التكنولوجيين الأساسيين اللي بيخلقوا أشكال موجات الكلام الاصطناعية هما التوليف التسلسلي والتوليف التشكيلي. كل تكنولوجيا ليها نقاط قوة وضعف، والاستخدامات المقصودة لنظام التوليف عادةً بتحدد النهج المستخدم.  تركيب التسلسل مقالة رئيسية: التوليف المتسلسل التوليف المترابط يعتمد على التسلسل (التسلسل مع بعض) لقطع من الكلام المسجل. عموماً، التوليف التسلسلي بيخلق الكلام الموليف الأكثر طبيعية الصوت. ومع ذلك، الاختلافات بين التباينات الطبيعية في الكلام وطبيعة التقنيات الآلية لتقسيم أشكال الموجة في بعض الأحيان تؤدي إلى خلل مسموع في الإنتاج. في ثلاثة أنواع فرعية أساسية من التوليف التسلسلي.  تجميع اختيار الوحدة تجميع اختيار الوحدة بيستخدم قواعد بيانات كبيرة من الكلام المسجل. خلال إنشاء قاعدة البيانات، كل كلام مسجل يتم تقسيمه إلى بعض أو كل ما يلي: كلمات فردية، كلمات مقطعة، كلمات نصف صوتية، مقاطع، كلمات، عبارات، وأحكام. عادةً، يتم تقسيم الشرائح باستخدام جهاز تعريف الكلام المعدل خصيصاً المعدل لنمط "المواءمة القسرية" مع بعض التصحيح اليدوي بعد ذلك، باستخدام تمثيلات بصرية مثل شكل الموجة والطيف. بعدين، يتم إنشاء فهرس للوحدات في قاعدة بيانات الكلام بناءً على التقسيم والمعايير الصوتية مثل التردد الأساسي (المدى) ، والمدة، والموقع في الحرف، والهواتف المجاورة. في وقت التشغيل، يتم إنشاء التعبير المستهدف المطلوب عن طريق تحديد أفضل سلسلة من الوحدات المرشحة من قاعدة البيانات (اختيار الوحدة). العملية عادةً بتتحقق باستخدام شجرة قرار ذات وزن خاص.  اختيار الوحدة يوفر اكبر طبيعية، لأنه يطبق كمية صغيرة من معالجة الإشارة الرقمية (DSP) على الكلام المسجل. DSP غالبًا ما بيجعل الكلام المسجل يبدو أقل طبيعية، بالرغم من أن بعض الأنظمة بتستخدم كمية صغيرة من معالجة الإشارة في نقطة التسلسل لتسوية شكل الموجة. الناتج من أفضل أنظمة اختيار الوحدات غالبًا ما يكون غير قابل للتمييز عن الأصوات البشرية الحقيقية، خاصةً في السياقات التي تم ضبط نظام TTS لها. ومع ذلك، الحد الأقصى من الطبيعية عادةً يتطلب أن تكون قواعد بيانات الكلام للاختيار الوحدي كبيرة جدًا، وفي بعض الأنظمة تتراوح ما بين جيجابايت من البيانات المسجلة، والتي تمثل عشرات الساعات من الكلام. كمان، معروف أن خوارزميات اختيار الوحدات تختار شرائح من مكان ما ما ينتج عنه تركيب أقل من المثالي (على سبيل المثال، الكلمات الطفيفة تصبح غير واضحة) حتى لو كان هناك اختيار أفضل في قاعدة البيانات. مؤخراً، اقترح الباحثون طرق آلية مختلفة للكشف عن شرائح غير طبيعية في أنظمة تركيب الكلام بتحديد الوحدات.  تركيب ديفون التوليف ديفوني بيستخدم قاعدة بيانات حديثة ضئيلة تحتوي على كل ديفونات (انتقالات صوت إلى صوت) موجودة في اللغة. عدد الديفونات بيعتمد على التكتيكات الصوتية للغة: على سبيل المثال، الإسبانية فيها حوالي 800 ديفون، والألمانية حوالي 2500. في التوليف الثنائي، مثال واحد بس لكل ثنائي موجود في قاعدة بيانات الكلام. في وقت التشغيل، بيتم تطبيق البروزودي المستهدفة من الجملة على وحدات الحد الأدنى عن طريق تقنيات معالجة الإشارة الرقمية مثل التشفير التنبؤي الخطي، PSOLA أو MBROLA. أو تقنيات أحدث مثل تعديل المدى في مجال المصدر باستخدام تحويل كوزينوس منفصل. التوليف بالديفون يعاني من خلل صوتي للتوليف التسلسلي وطبيعة الصوت الروبوتية للتوليف التشكيلي، ولديه القليل من مزايا أي من النهج غير الحجم الصغير. على هذا النحو، استخدامه في التطبيقات التجارية آخذ في التراجع، على الرغم من أنه مستمر في الاستخدام في البحث لأن هناك عدد من تطبيقات البرمجيات المتاحة بحرية. مثال مبكر لتوليف ديفون هو الروبوت التعليمي، ليتشيم، اللي اخترعه مايكل جيه فريمان. ليتشيم كان فيه معلومات عن المناهج الدراسية للصف وبعض المعلومات الحياتية عن الطلاب اللي كان برمجت لتعليمهم. تم اختبارها في صف الصف الرابع في برونكس، نيويورك.  التوليف المحدد للمجال التوليف المحدد للمجال يربط الكلمات والعبارات المسجلة مسبقاً لإنشاء تعبيرات كاملة. بيتم استخدامه في التطبيقات اللي بتقتصر فيها مجموعة النصوص اللي سيخرجها النظام على مجال معين، زي إعلانات جدول المواصلات أو تقارير الطقس. التكنولوجيا بسيطة جداً للتنفيذ، وكانت في الاستخدام التجاري لفترة طويلة، في أجهزة زي الساعات الكلامية والحاسبات. مستوى الطبيعية لهذه الأنظمة يمكن أن يكون عاليا جدا لأن مجموعة متنوعة من أنواع الجمل محدودة، وهي تتطابق بشكل وثيق مع النغمة والنبرة من التسجيلات الأصلية.  لأن الأنظمة دي محدودة بالكلمات والعبارات في قواعد البيانات الخاصة بها، فهي مش لغاية عامة ويمكنها فقط تخليط مجموعات الكلمات والعبارات التي تم برمجتها مسبقًا. ومع ذلك، خلط الكلمات داخل اللغة المتكلمة الطبيعية ممكن يسبب مشاكل ما لم يتم أخذ الاختلافات الكثيرة في الاعتبار. على سبيل المثال، في اللهجات غير الروتيكية من اللغة الإنجليزية، عادةً ما تنطق كلمة "ر" في كلمات مثل "clear" /ˈklɪə/ فقط عندما تكون الكلمة التالية لها حرف صوتي كحرفها الأول (على سبيل المثال، "clear out" يتحقق على شكل /ˌklɪəɹˈʌʊt/). بنفس الطريقة، باللغة الفرنسية، كتير من الحروف الساكنة الأخيرة ما بتبقى صامتة إذا اتبعتها كلمة تبدأ بحرف علة، وهو تأثير يسمى ارتباط. التناوب ده ما بيقدر يتكرر عن طريق نظام بسيط للتسلسل الكلامي، واللي بيحتاج تعقيد إضافي عشان يكون حساس للسياق.  التوليف الشكلي تركيب فورمانت ما بيستخدم عينة كلام بشري وقت التشغيل. بدلًا من ذلك، يتم إنشاء مخرجات الكلام المصنعة باستخدام التوليف الإضافي ونموذج صوتي (التوليف النموذجي المادي). المعلمات زي التردد الأساسي، التعبير، ومستويات الضوضاء بتتغير مع مرور الوقت علشان تخلق شكل موجة من الكلام الاصطناعي. هاد الطريقة بتتسمى أحياناً التوليف القائم على القواعد؛ ومع ذلك، كتير من الأنظمة المترابطة بتتضمن أيضاً مكونات قائمة على القواعد. كتير من الأنظمة المعتمدة على تكنولوجيا التوليف التشكيلي بتوليد كلام اصطناعي، صوت الروبوتات اللي ما رح يخطئ أبداً مع كلام الإنسان. ومع ذلك، الحد الأقصى من الطبيعية ليس دائماً الهدف من نظام تركيب الكلام، وأنظمة تركيب التشكيل لها مزايا على الأنظمة المتشابكة. الكلام المصنوع من فورمان يمكن يكون مفهوم بشكل موثوق، حتى عند سرعات عالية جداً، بتجنب العيوب الصوتية اللي عادةً تعاني منها الأنظمة المترابطة. الكلام المصطنع عالي السرعة يستخدمه المكفوفين عشان يتنقلوا بسرعة على الحواسيب باستخدام قارئ شاشة. التوليفات الشكلية عادةً برامج أصغر من الأنظمة المترابطة لأنها ما تحتوي على قاعدة بيانات لعينات الكلام. عشان كده، ممكن يستخدموا في الأنظمة المدمجة، حيث الذاكرة وقوة المعالج الصغير محدودة بشكل خاص. لأن الأنظمة القائمة على الفورمانت ليها سيطرة كاملة على جميع جوانب الكلام الخارجي، يمكن إنتاج مجموعة واسعة من البروزيديات والإيقاعات، والتي لا تنقل الأسئلة والبيانات فقط، ولكن مجموعة متنوعة من المشاعر ونغمات الصوت.  مثالات على التحكم في النغمة غير في الوقت الحقيقي ولكن بدقة عالية في التوليف الشكلي تشمل العمل الذي تم في أواخر السبعينات على لعبة Texas Instruments Speak & Spell، وفي أوائل الثمانينات على أجهزة سيكا للألعاب القمارية وفي العديد من ألعاب أريتي التي تستخدم رقائق TMS5220 LPC. خلق النغمة المناسبة لهذه المشاريع كان صعب، والنتائج لسه لم تتطابق مع الواجهات النص-الصوتية في الوقت الفعلي.  تركيب المفاصل التوليف المفصلي يشير لتقنيات الحوسبة لتوليف الكلام بناءً على نماذج من الممر الصوتي البشري وعمليات التعبير التي تحدث هناك. أول مزيج مفصلي استخدم بشكل منتظم في التجارب المختبرية تم تطويره في مختبرات هاسكينز في منتصف السبعينيات من قبل فيليب روبين وتوم باير وبول ميرملشتاين. هذا التركيب، المعروف باسم ASY، كان مبني على نماذج الممرات الصوتية التي طورها بول ميرملشتاين وسيسيل كوكر وزملاؤه في مختبرات بيل في الستينيات والسبعينات.  حتى وقت قريب، لم يتم دمج نماذج التوليف المفصلي في أنظمة التوليف الكلامي التجارية. استثناء ملحوظ هو النظام القائم على NeXT الذي طوره وتسويقه في الأصل شركة Trillium Sound Research، وهي شركة منفصلة من جامعة كالغاري، حيث تم إجراء الكثير من الأبحاث الأصلية. بعد رحيل التجسيدات المختلفة من NeXT (اللي بدأها ستيف جوبز في أواخر الثمانينات ودمجت مع آبل كومبيوتر في عام 1997) ، تم نشر برنامج تريليوم تحت رخصة جنو العامة، مع استمرار العمل باسم gnuspeech. النظام، الذي تم تسويقه لأول مرة في عام 1994، يوفر تحويل كامل للنص إلى كلام على أساس التعبير باستخدام مرشد موجي أو خط نقل مشابه للجذع الفموي والأنفي البشري الذي يتحكم فيه "نموذج المنطقة المميزة" لكاري.  التوليفات الحديثة، اللي طورها خورخي سي لوسرو وزملاؤه، بتتضمن نماذج من الميكانيكا الحيوية للجذوع الصوتية، والديناميكا الهوائية للجذوع، وانتشار الموجات الصوتية في الشعب الهوائية، القصبة الهوائية، تجويف الأنف والفم، وبالتالي بتشكل أنظمة كاملة من محاكاة الكلام القائمة على الفيزياء.
التكنولوجيين الأساسيين اللي بيخلقوا أشكال موجات الكلام الاصطناعية هما التوليف التسلسلي والتوليف التشكيلي.  التوليف المترابط بيعتمد على ربط قطع من الكلام المسجل. عادةً بيعمل الكلام المُصَنَّع اللي بيبدو أكتر طبيعي. ومع ذلك، الاختلافات بين التباينات الطبيعية في الكلام وطبيعة التقنيات الآلية لتقسيم أشكال الموجة في بعض الأحيان تؤدي إلى خلل مسموع في الإنتاج. الحد الأقصى من الطبيعية عادةً يتطلب أن تكون قواعد بيانات الكلام كبيرة جدًا، في بعض الأنظمة تتراوح بين جيجابايت من البيانات المسجلة، والتي تمثل عشرات الساعات من الكلام.  تركيب فورمانت ما بيستخدم عينة كلام بشري وقت التشغيل. بدلًا من كده، إنتاج الكلام المُصَنَّع بيُنشأ باستخدام التوليف الإضافي ونموذج صوتي. كتير من الأنظمة المعتمدة على تكنولوجيا التوليف التشكيلي بتوليد كلام اصطناعي، صوت الروبوتات اللي ما رح يخطئ أبداً مع كلام الإنسان. عادةً هوي برامج أصغر من الأنظمة المترابطة لأنهم ما عندهم قاعدة بيانات لعينات الكلام. عشان كده، ممكن يستخدموا في الأنظمة المدمجة، حيث الذاكرة وقوة المعالج الصغير محدودة بشكل خاص.