Wie sieht die Geschichte der Text-zu-Sprache- und Sprachsynthese aus?

Wie sieht die Geschichte der Text-zu-Sprache- und Sprachsynthese aus? Entdecken Sie die bahnbrechenden Momente und Schlüsselfiguren hinter der Sprachsynthese- und Text-zu-Sprache-Technologie.

Text-zu-Sprache (TTS) und Sprachsynthese mögen wie brandneue Technologien erscheinen, aber sie haben tatsächlich eine reiche Geschichte, die Jahrhunderte zurückreicht.

Von den frühesten Versuchen, menschliche Sprache mit mechanischen Geräten nachzuahmen, bis hin zu den heutigen hochmodernen künstlichen Intelligenzen und Deep-Learning-Modellen war die Entwicklung von TTS eine faszinierende Reise.

In diesem Artikel tauchen wir tief in die Geschichte der Text-zu-Sprache- und Sprachsynthese ein und erkunden die spannenden Möglichkeiten für die Zukunft.

Text-zu-Sprache und Sprachsynthese: von der frühen Entwicklung bis zur modernen Nutzung

18. und 19. Jahrhundert

Die Geschichte der Text-zu-Sprache- und Sprachsynthese lässt sich bis ins 18. und 19. Jahrhundert zurückverfolgen. In dieser Zeit gab es mehrere frühe Versuche der Sprachsynthese, alle mit mechanischen Geräten. In den 1770er Jahren entwickelte Wolfgang von Kempelen, ein ungarischer Erfinder, ein mechanisches Gerät namens akustisch-mechanische Sprachmaschine, das den menschlichen Vokaltrakt simulieren sollte. Dieses analoge Gerät verwendete Blasebälge, Zungen und Pfeifen, um Vokal- und Konsonantenlaute zu erzeugen.

Ende des 18. Jahrhunderts erfand ein englischer Physiker, Charles Wheatstone, eine mechanischere Version von Kempelens Sprachmaschine, die er "sprechende Maschine" nannte. Das Gerät konnte die Klänge verschiedener Musikinstrumente reproduzieren. Obwohl Wheatstones Gerät nicht ausdrücklich für die Sprachsynthese entwickelt wurde, verstärkte es die Idee, ein mechanisches Gerät zur Klangerzeugung zu verwenden.

Im 19. Jahrhundert wurden verschiedene andere Geräte entwickelt, darunter Fabers "künstliche Sprachmaschine". Diese Geräte verwendeten eine Kombination aus mechanischen und pneumatischen Systemen, um Sprachlaute zu erzeugen.

Frühes 20. Jahrhundert und die erste vollelektrische Sprachsynthese

Im frühen 20. Jahrhundert wurde die Sprachsynthesetechnologie mit der Erfindung des ersten vollelektrischen Sprachsynthesesystems – des Vocoders von Homer Dudley – ausgefeilter. Das System wurde in den Bell Laboratories (Bell Labs) in New Jersey entwickelt.

Dudleys Vocoder verwendete eine Reihe von Resonatoren und Filtern, um synthetische Sprache zu erzeugen. Experten präsentierten den Vocoder, genannt Voder, während der Weltausstellung 1939-1940 in Flushing Meadows, New York. Sie bedienten die Maschine mit einer Tastatur und Fußpedalen, um Sprache zu erzeugen.

Frühe 1950er bis späte 1970er Jahre – der Aufstieg der Synthesizer

1951 inspirierte Dudleys Arbeit die Entwicklung des Pattern Playback durch Dr. Franklin S. Cooper an den Haskins Laboratories. Das System funktionierte, indem es einen aufgezeichneten Klang, wie ein gesprochenes Wort oder eine Phrase, analysierte und in seine Bestandteile, die "spektralen Muster", zerlegte. Diese Muster wurden dann auf Magnetband gespeichert und abgespielt, um eine synthetische Version des Originalklangs zu erzeugen.

1976 wurde das erste kommerziell erfolgreiche Text-zu-Sprache-System von der Kurzweil Reading Machine eingeführt. Das System verwendete eine konkatentative Synthesetechnik, bei der voraufgezeichnete Phoneme und Wörter kombiniert wurden, um synthetische Sprache zu erzeugen. Das Gerät war in erster Linie dazu gedacht, Menschen mit Behinderungen zu unterstützen, gewann jedoch schnell an Beliebtheit als Lesehilfe.

Ab 1978 begann Texas Instruments mit der Entwicklung eines Sprachsynthese-Chips, der in Videospielen und anderen computerbasierten Anwendungen eingesetzt werden konnte. Der Chip verwendete konkatentative Synthese, die aufgezeichnete Sprachlaute oder Diphone kombinierte, um menschenähnliche Sprachausgabe zu erzeugen. Diese Technologie wurde später im DECtalk verwendet, einem Text-zu-Sprache-System, das qualitativ hochwertige synthetische Sprache für Menschen mit Behinderungen bereitstellte.

Moderne Text-zu-Sprache-Systeme

Eine der wichtigsten Innovationen in den letzten Jahren war die Verwendung von neuronalen Netzwerken zur Erzeugung synthetischer Sprache. Unternehmen wie Google und Microsoft haben hochwertige TTS-Systeme entwickelt, die Deep-Learning-Algorithmen verwenden, um große Datensätze menschlicher Stimmen zu analysieren und natürlich klingende Sprachausgabe zu erzeugen.

Eine weitere wichtige Entwicklung in TTS als Form der unterstützenden Technologie war die Verwendung von Einheitenauswahl- und konkatentativen Synthesetechniken. Diese Methoden ermöglichen realistischere Ausgaben, indem kleine Einheiten voraufgezeichneter Sprache, wie Diphone oder sogar ganze Wörter, kombiniert werden, um neue Sätze zu erstellen. Diese Techniken wurden in beliebten TTS-Apps wie Speechify, Apples Siri und Amazons Alexa sowie in älteren Tools wie IBM ViaVoice verwendet.

Die Spracherkennungstechnologie hat sich in den letzten Jahren ebenfalls erheblich weiterentwickelt, was zu ausgefeilteren TTS-Systemen geführt hat. Durch die Verwendung von Spracherkennungsalgorithmen zur Transkription menschlicher Sprache in Text können TTS-Systeme natürlichere Übergänge in der synthetisierten Sprache schaffen.

In den letzten Jahren haben wir auch die Integration von Prosodie und Intonation gesehen. Dies ermöglicht eine natürlicher klingende Sprache mit angemessenen Pausen, Betonungen und Tonhöhen. Prosodie ist besonders wichtig für Sprachen wie Englisch, bei denen Betonung und Intonation die Bedeutung eines Satzes erheblich beeinflussen können.

Deep Learning und darüber hinaus: die Zukunft der Technologie

Die Zukunft der TTS-Technologie ist spannend und vielversprechend. Mit dem Aufstieg von künstlicher Intelligenz und Deep Learning können wir noch natürlichere Sprachwiedergaben erwarten, die die Feinheiten und Nuancen menschlicher Sprache nachahmen können.

Ein Bereich, in dem dies besonders nützlich sein wird, ist die Entwicklung von virtuellen Assistenten und Chatbots. Diese Systeme werden gesprächiger und Nutzer können auf eine natürlichere Weise mit ihnen interagieren.

Darüber hinaus können wir Fortschritte im Bereich der phonetischen Transkription, auch bekannt als Text-zu-Phonem-Umwandlung, erwarten. Da Maschinen besser darin werden, menschliche Sprache zu erkennen und zu interpretieren, wird die Genauigkeit und Effizienz von Spracherkennungssystemen weiter zunehmen.

Schließlich wird die Text-zu-Sprache-Technologie voraussichtlich breiter verfügbar und in unseren Alltag integriert werden. Da immer mehr Geräte mit dem Internet der Dinge verbunden werden, können wir sie in Echtzeit mit unserer Stimme steuern, was unser Leben bequemer und effizienter macht.

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FAQ

Wer hat den weltweit ersten Sprachsynthesizer entwickelt?

Homer Dudley entwarf den weltweit ersten Sprachsynthesizer in den frühen 1930er Jahren bei den Bell Laboratories in New York.

Was ist der Zweck der Sprachsynthese?

Ziel der Sprachsynthese ist es, künstliche Sprache aus Texteingaben mithilfe von Sprachverarbeitung und Grundfrequenzanalyse zu erzeugen.

Auf welche vier Arten kann TTS verwendet werden?

TTS kann für Barrierefreiheit, Unterhaltung, Sprachenlernen und die Automatisierung von sprachbasierten Diensten genutzt werden.

Was sind einige der Vorteile von Text-zu-Sprache?

Text-zu-Sprache kann die Barrierefreiheit verbessern, das Lernen fördern und die Produktivität steigern, indem es Nutzern ermöglicht, schriftliche Inhalte in einem auditiven Format zu konsumieren.

Was war der überraschendste Moment in der Entwicklung der Text-zu-Sprache-Synthese?

Einer der überraschendsten Momente in der Entwicklung der Text-zu-Sprache-Synthese war die Erfindung von Charles Wheatstones mechanischem Sprachsynthesizer.