当你呼唤某度、某爱同学、某艺和某 Siri 时候,这些语⾳助⼿往往会⽤优雅的声⾳回复你“嗯?发⽣什么事了?”当你打开短视频⽹站,听到⼀些千篇⼀律的 AI 配⾳。有不同⾓⾊的,不同⼜⾳的……“家⼈们!谁懂啊!”你可能也接到过 AI 打的电话,有些电话甚⾄难以分辨。⽬前语⾳合成的技术已经甚⾄还能让我们听到以假乱真的各类 AI 歌⼿。不过,你知道电脑是如何发出“⼈类”的声⾳的吗?
回到 100 年甚⾄更早前,当时的⼈们为了让机器能说出话,制造了许多奇奇怪怪的东西。1764 年,⼀位发明家展⽰了⼀只机器鸭。这只鸭⼦会嘎嘎乱叫,还能喝⽔(不是真的喝,指把⽔溅到地上)和夺取⾷物。据说,这只鸭⼦体内有⼀个机械版的“消化道”,甚⾄可以消化⾷物,排出粪便。鸭⼦说话只能“嘎嘎嘎”,但⼈说话就难多了。想要让机器说⼈话,就意味着要让它发出不同词语的发⾳,再⽤正确的⾳调组合成句⼦。
这听起来就⼗分复杂,在 18 世纪,⼈们想出的办法,其实和复刻⼀只机器鸭⼦⼀样:⽤发条和齿轮模仿⼈类的⾝体构造,做出⼀套机械版的喉咙和⼜腔。最原始的说话“机器”其实并不能真的说话,毕竟当时的⼈们也并不清楚我们的说话声是如何发出来的。靠着⼀些仅有的知识,⼈们为这种机器安上了假的声带和⾆头,当空⽓流过时,假声带就会震动,假⾆头也会移动。通过控制机械移动的⽅式,以及⽓流的开始和停⽌,就会形成不同的元⾳。
1779 年,发明家 Christian Kratzenstein 发明了⼀套“⼈类声道模型”,这五种模型分别能发出 aeiou 五种元⾳。后来⼈又有⼈发明了⼀种假的共鸣腔。当他挤压风箱,让空⽓流⼊共鸣腔后,他会直接⽤双⼿改变共鸣腔的形状,以此来改变发出的辅⾳。再后来,⼀些发明家(⽐如发明电话的贝尔)也做出了相似类型的说话机器。不过,这种机械式的设备并没有取得什么显著的成功。
1937 年,⼀种新的设备出现了,它不是靠机械驱动,⽽是靠电来发声,加上娴熟的演奏技巧,⼈们获得了⼀种真的能说话的电设备:Voder。它能说出完整的⼀句话,虽然和我们如今的语⾳助⼿还相差甚远,但仍然可以听清,甚⾄还能变换不同的⾳⾊。
Voder 发出的声⾳来源于振荡器电路发出的嗡嗡声,因为有了滤波器,所以能让特定的频率凸显出来,它有着像钢琴⼀样的共 10 个按键,如果你能巧妙地操作它,就可以发出可以识别的语⾔。这个机器的操作⾮常复杂,据说在当时,有⼀些操作员需要练习⼀年才能真的⽤它输出内容。
⽽在⼗年后,另⼀种说话机器也被发明了出来,这种机器使⽤的“模式回放”技术,在当时是通过将声⾳的频谱图,转换为⼀种光谱图,然后再通过光伏电池将其转化为声⾳。⽽不管是 Voder,还是这项“模式回放”的技术,都为后来的现代语⾳合成技术打下了基础。从此之后,说话机器说出来的语⾔越来越逼真,不仅能说话,还能唱歌,它们被⽤在游戏、艺术作品,也⼤量⾛⼊我们的⽣活。
不仅是我们⽇常使⽤的语⾳助⼿,还可以辅助盲⼈的阅读和交流、帮助先天性听⼒障碍的语⾔技能、阅读障碍孩⼦的语⾔指导。各种警报系统也能及时提醒我们需要的消息。如今通过 AI 技术,机器甚⾄能够精细地重现我们说话的⼜⾳、情感等。