استخراج إيجابيات وسلبيات تقنيات تركيب الكلام المختلفة.
Context:أهم صفات نظام تركيب الكلام هي الطبيعية والفهمية. الطبيعية تصف مدى قرب الصوت الخارجي من الكلام البشري، في حين أن الفهم هو السهولة التي يفهم بها الخارجي. مزيج الكلام المثالي طبيعي ومفهوم. أنظمة تركيب الكلام عادةً تحاول تعظيم كلا الخصائص.  التكنولوجيات الأساسية التي تولد أشكال موجات الكلام الاصطناعية هي التوليف التسلسلي والتوليف التشكيلي. كل تكنولوجيا لها نقاط القوة والضعف، والاستخدامات المقصودة لنظام التوليف عادةً ما تحدد الطريقة المستخدمة.  تجميع التسلسل المقال الرئيسي: التوليف التسلسلي التوليف المترابط يعتمد على التسلسل (ترابط) لقطع من الكلام المسجل. عادة، التوليف التسلسلي ينتج الكلام التوليفي الأكثر طبيعية. ومع ذلك، الاختلافات بين الاختلافات الطبيعية في الكلام وطبيعة التقنيات الآلية لتقسيم أشكال الموجات تؤدي أحياناً إلى خلل مسموع في المخرجات. هناك ثلاثة أنواع فرعية رئيسية من التوليف التسلسلي.  تجميع اختيار الوحدة تجميع اختيار الوحدة يستخدم قواعد بيانات كبيرة من الكلام المسجل. خلال إنشاء قاعدة البيانات، يتم تقسيم كل كلام مسجل إلى بعض أو كل ما يلي: الهواتف الفردية، الهواتف الثنائية، الهواتف النصفية، الحروف، المورفيمات، الكلمات، العبارات، والجمل. عادةً، يتم تقسيم الجزء إلى قطاعات باستخدام جهاز تعريف كلام معدّل خصيصاً ومعيّن في وضع "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 المقطع، والهواتف المجاورة. في وقت التشغيل، يتم إنشاء تعبير الهدف المطلوب عن طريق تحديد أفضل سلسلة من الوحدات المرشحة من قاعدة البيانات (اختيار الوحدة). عادة ما يتم تحقيق هذه العملية باستخدام شجرة قرار ذات وزن خاص.  اختيار الوحدة يوفر أعظم طبيعية، لأنه يطبق فقط كمية صغيرة من معالجة الإشارة الرقمية (DSP) على الكلام المسجل. في كثير من الأحيان، يجعله صوت الكلام المسجل أقل طبيعية، على الرغم من أن بعض الأنظمة تستخدم 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، خاصة في السياقات التي تم ضبط نظام TTS لها. ومع ذلك، الحد الأقصى من الطبيعية عادةً ما 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. وكذلك، معروف أن خوارزميات اختيار الوحدة تختار الشرائح من مكان يؤدي إلى تركيب أقل من المثالي (على سبيل المثال، تصبح الكلمات الصغيرة غير واضحة) حتى عندما يكون هناك خيار أفضل في قاعدة البيانات. في الآونة الأخيرة، اقترح الباحثون أساليب آلية مختلفة للكشف عن الأجزاء غير الطبيعية في أنظمة تركيب الكلام باختيار الوحدة.  تركيب ديفون التوليف ديفوني يستخدم قاعدة بيانات كلامية ضئيلة تحتوي على جميع ديفونات (انتقالات صوت إلى صوت) تحدث في لغة. عدد الديفونات يعتمد على صيغة اللغة: على سبيل المثال، اللغة الإسبانية لديها حوالي 800 ديفون، واللغة الألمانية حوالي 2500. في تركيب الديفون، مثال واحد فقط لكل ديفون موجود في قاعدة بيانات الكلام. في وقت التشغيل، يتم تطبيق البروزودية المستهدفة من الجملة على هذه الوحدات الدنيا عن طريق تقنيات معالجة الإشارة الرقمية مثل التشفير التنبؤي الخطي، PSOLA أو MBROLA. أو تقنيات أحدث مثل تعديل المدى في مجال المصدر باستخدام تحويل كوزين منفصل. التوليف ديفون يعاني من خلل صوتي للتوليف التسلسلي وطبيعة الصوت الآلي للتوليف التشكيلي، ولديه القليل من مزايا أي من النهج بخلاف الحجم الصغير. على هذا النحو، استخدامها في التطبيقات التجارية يتناقص، على الرغم من أنها لا تزال تستخدم في البحوث لأن هناك عدد من تنفيذات البرمجيات المتاحة مجانا. مثال مبكر لتوليف ديفون هو الروبوت التعليمي، ليتشيم، الذي اخترعه مايكل جيه فريمان. ليتشيم كان يحتوي على معلومات عن المناهج الدراسية للصف وبعض المعلومات الحياتية عن الطلاب الذين تم برمجتهم لتعليمهم. تم اختبارها في فصل دراسي للصف الرابع في برونكس، نيويورك.  التوليف المحدد للمجال التوليف المحدد للمجال يربط الكلمات والعبارات المسجلة مسبقاً لإنشاء كلمات كاملة. يستخدم في التطبيقات التي يقتصر فيها مجموعة متنوعة من النصوص التي سيخرجها النظام على مجال معين، مثل إعلانات جدول النقل أو تقارير الطقس. التكنولوجيا بسيطة جداً للتنفيذ، وكانت في الاستخدام التجاري لفترة طويلة، في أجهزة مثل الساعات المتحدثة والحاسبات. مستوى الطبيعية لهذه الأنظمة يمكن أن تكون عالية جدا لأن مجموعة متنوعة من أنواع الجمل محدودة، وأنها تتطابق بشكل وثيق مع البروزودية والإيقاع من التسجيلات الأصلية. [ بحاجة لمصدر ]  لأن هذه الأنظمة محدودة بالكلمات والعبارات الموجودة في قواعد البيانات الخاصة بها، فهي ليست ذات غرض عام ويمكنها فقط تجميع تركيبات الكلمات والعبارات التي تم برمجتها مسبقاً. لكن خلط الكلمات في اللغة المتكلمة الطبيعية يمكن أن يسبب مشاكل ما لم يتم أخذ الاختلافات الكثيرة في الاعتبار. على سبيل المثال، في اللهجات غير الروتيكية من اللغة الإنجليزية، عادة ما يتم نطق حرف "ر" في كلمات مثل "clear" /ˈklɪə/ فقط عندما تكون الكلمة التالية لها حرف صوتي كحرفها الأول (على سبيل المثال، "clear out" يتم تحقيقه ك /ˌklɪəɹˈʌʊt/). بنفس الطريقة في الفرنسية، العديد من الحروف الساكنة الأخيرة لا تصبح صامتة إذا تبعتها كلمة تبدأ بحرف علة، وهو تأثير يسمى ارتباط. هذا التناوب لا يمكن إعادة إنتاجه بواسطة نظام بسيط لتجميع الكلمات، والذي يتطلب تعقيد إضافي ليكون حساسًا للسياق.  تكوين التوليف تركيب فورمانت لا يستخدم عينات كلام بشرية في وقت التشغيل. بدلًا من ذلك، يتم إنشاء مخرجات الكلام المصنعة باستخدام التوليف الإضافي ونموذج صوتي (توليف النمذجة الفيزيائية). المعايير مثل التردد الأساسي، التعبير، ومستويات الضوضاء تختلف مع مرور الوقت لخلق شكل موجة من الكلام الاصطناعي. تُسمى هذه الطريقة أحيانًا التوليف القائم على القواعد؛ ومع ذلك، العديد من الأنظمة المترابطة لها أيضًا مكونات قائمة على القواعد. كتير من الأنظمة القائمة على تقنية التوليف التشكيلي تصنع كلام اصطناعي، صوت الروبوتات الذي لن 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 ان يكون مفهوم بشكل موثوق، حتى عند السرعات العالية جداً، وتجنب المشاكل الصوتية التي عادة ما تعاني منها الأنظمة المترابطة. الكلام المصطنع عالي السرعة يستخدمه المكفوفون للتنقل بسرعة في أجهزة الكمبيوتر باستخدام قارئ شاشة. التوليفات الشكلية عادةً برامج أصغر من الأنظمة المترابطة لأنها لا تملك قاعدة بيانات لعينات الكلام. وبالتالي يمكن استخدامها في الأنظمة المدمجة، حيث تكون الذاكرة وقوة المعالج الميكرو محدودة بشكل خاص. لأن الأنظمة القائمة على التشكيل لها سيطرة كاملة على جميع جوانب النطق الخارجي، يمكن إنتاج مجموعة واسعة من الأغاني والنغمات، والتي لا تنقل أسئلة وتصريحات فقط، ولكن مجموعة متنوعة من العواطف ونغمات الصوت.  من الأمثلة على التحكم في النغمة غير في الوقت الحقيقي ولكن بدقة عالية في تخليق المنتج تشمل العمل الذي تم في أواخر السبعينيات لعبة Texas Instruments Speak & Spell، وفي أوائل الثمانينيات أجهزة أركاد سيغا وفي العديد من ألعاب أركاد أتاري، Inc. باستخدام رقائق TMS5220 LPC. خلق النغمة المناسبة لهذه المشاريع كان صعب، والنتائج لم تتمثل بعد في واجهات النص إلى الكلام في الوقت الفعلي.  تركيب المفاصل التوليف المفصلي يشير إلى التقنيات الحاسوبية لتوليف الكلام بناءً على نماذج الممر الصوتي البشري وعمليات التعبير التي تحدث هناك. تم تطوير أول مزيج مفصلي يستخدم بانتظام في التجارب المختبرية في مختبرات هاسكنز في منتصف السبعينيات من قبل فيليب روبن وتوم باير وبول ميرملشتاين. هذا التركيب المعروف باسم ASY، كان مبني على 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 التوليف الكلامي التجارية. استثناء ملحوظ هو النظام القائم على NeXT الذي تم تطويره في الأصل وتسويقه من قبل Trillium Sound Research، وهي شركة فرعية لجامعة كالغاري، حيث تم إجراء الكثير من الأبحاث الأصلية. بعد زوال التجسيدات المختلفة لـ NeXT (بدأت من قبل ستيف جوبز في أواخر الثمانينيات ودمجت مع أبل كومبيوتر في عام 1997) ، تم نشر برنامج تريليوم تحت رخصة جنو العامة العامة، مع استمرار العمل باسم gnuspeech. النظام، الذي تم تسويقه لأول مرة في عام 1994، يوفر تحويل كامل للنص إلى الكلام على أساس التعبير باستخدام دليل موجي أو خط نقل مماثل للممرات الفمية والأنفية البشرية التي يسيطر عليها "نموذج المنطقة المميزة" لكاريه.  التوليفات الحديثة، التي طورها خورخي سي لوسرو وزملاؤه، تتضمن نماذج من الميكانيكا الحيوية للجذوع الصوتية، والديناميكا الهوائية للجذوع، وانتشار الموجات الصوتية في الشعب الهوائية، القصبة الهوائية، تجويف الأنف والفم، وبالتالي تشكل أنظمة كاملة من محاكاة الكلام القائم على الفيزياء.
التكنولوجيات الأساسية التي تولد أشكال موجات الكلام الاصطناعية هي التوليف التسلسلي والتوليف التشكيلي.  التوليف المتسلسل يعتمد على ربط قطع من الكلام المسجل. عادة ينتج الكلام المُصنّع الأكثر طبيعيّة. ومع ذلك، الاختلافات بين الاختلافات الطبيعية في الكلام وطبيعة التقنيات الآلية لتقسيم أشكال الموجات تؤدي أحياناً إلى خلل مسموع في المخرجات. الحد الأقصى من الطبيعية عادةً يتطلب أن تكون قواعد بيانات الكلام كبيرة جدًا، في بعض الأنظمة تتراوح ما بين جيجابايت من البيانات المسجلة، والتي تمثل عشرات الساعات من الكلام.  تركيب فورمانت لا يستخدم عينات كلام بشرية في وقت التشغيل. بدلًا من ذلك، يتم إنشاء مخرجات الكلام المصنعة باستخدام التوليف الإضافي ونموذج صوتي. كتير من الأنظمة القائمة على تقنية التوليف التشكيلي تصنع كلام اصطناعي، صوت الروبوتات، والذي لن يخطئ أبداً مع كلام الإنسان. عادة ما يكونوا برامج أصغر من الأنظمة المترابطة لأنهم لا يملكون قاعدة بيانات لعينات الكلام. وبالتالي يمكن استخدامها في الأنظمة المدمجة، حيث تكون الذاكرة وقوة المعالج الميكرو محدودة بشكل خاص.