Qual é a história da conversão de texto em fala e síntese de voz?

Qual é a história da conversão de texto em fala e síntese de voz? Descubra os momentos revolucionários e os principais protagonistas por trás da tecnologia de síntese de voz e conversão de texto em fala.

A conversão de texto em fala (TTS) e a síntese de voz podem parecer tecnologias novas, mas na verdade têm uma rica história que remonta a séculos atrás.

Desde as primeiras tentativas de imitar a fala humana usando dispositivos mecânicos até os modelos avançados de inteligência artificial e aprendizado profundo de hoje, o desenvolvimento do TTS tem sido uma jornada fascinante.

Neste artigo, vamos explorar a fundo a história da conversão de texto em fala e síntese de voz e descobrir as possibilidades empolgantes para o futuro.

Conversão de texto em fala e síntese de voz: do desenvolvimento inicial ao uso moderno

Séculos 18 e 19

A história da conversão de texto em fala e síntese de voz pode ser rastreada até os séculos 18 e 19. Durante esse período, houve várias tentativas iniciais de síntese de fala, todas usando dispositivos mecânicos. Na década de 1770, Wolfgang von Kempelen, um inventor húngaro, desenvolveu um dispositivo mecânico chamado máquina de fala acústico-mecânica, projetado para simular o trato vocal humano. Este dispositivo analógico usava foles, palhetas e tubos para produzir sons de vogais e consoantes.

No final do século 18, um físico inglês, Charles Wheatstone, inventou uma versão mais mecânica da máquina de fala de Kempelen, que ele chamou de "máquina falante". O dispositivo podia reproduzir os sons de vários instrumentos musicais. Embora o dispositivo de Wheatstone não tenha sido explicitamente projetado para síntese de fala, ele reforçou a ideia de usar um dispositivo mecânico para produzir som.

No século 19, vários outros dispositivos foram desenvolvidos, incluindo a máquina de "fala artificial" de Faber. Esses dispositivos usavam uma combinação de sistemas mecânicos e pneumáticos para criar sons de fala.

Início do século 20 e a primeira síntese de fala totalmente elétrica

No início do século 20, a tecnologia de síntese de fala tornou-se mais sofisticada com a invenção do primeiro sistema de síntese de fala totalmente elétrico – o vocoder de Homer Dudley. O sistema foi desenvolvido nos Laboratórios Bell (Bell Labs) em Nova Jersey.

O vocoder de Dudley usava uma série de ressonadores e filtros para criar fala sintética. Especialistas apresentaram o vocoder, chamado de Voder, durante a Feira Mundial de 1939-1940 em Flushing Meadows, Nova York. Eles operavam a máquina usando um teclado e pedais para gerar fala.

Início dos anos 1950 até o final dos anos 1970 – a ascensão dos sintetizadores

Em 1951, o trabalho de Dudley inspirou o desenvolvimento do pattern playback pelo Dr. Franklin S. Cooper nos Laboratórios Haskins. O sistema funcionava analisando um som gravado, como uma palavra ou frase falada, e decompondo-o em suas ondas sonoras componentes ou "padrões espectrográficos". Esses padrões eram então armazenados em fita magnética e reproduzidos para produzir uma versão sintética do som original.

Em 1976, o primeiro sistema de conversão de texto em fala comercialmente bem-sucedido foi introduzido pela Kurzweil Reading Machine. O sistema usava uma técnica de síntese concatenativa, combinando fonemas e palavras pré-gravadas para produzir fala sintética. O dispositivo foi projetado principalmente para ajudar pessoas com deficiência, mas rapidamente ganhou popularidade como um auxílio à leitura.

A partir de 1978, a Texas Instruments começou a trabalhar em um chip de síntese de fala que poderia ser usado em videogames e outras aplicações baseadas em computador. O chip usava síntese concatenativa, que combinava sons de fala gravados, ou difones, para produzir uma saída de fala semelhante à humana. Essa tecnologia foi posteriormente usada no DECtalk, um sistema de conversão de texto em fala que fornecia fala sintética de alta qualidade para pessoas com deficiência.

Sistemas modernos de conversão de texto em fala

Uma das principais inovações nos últimos anos tem sido o uso de redes neurais para gerar fala sintética. Empresas como Google e Microsoft desenvolveram sistemas de TTS de alta qualidade que usam algoritmos de aprendizado profundo para analisar grandes conjuntos de dados de vozes humanas e gerar uma saída de fala com som natural.

Outro desenvolvimento crítico no TTS como forma de tecnologia assistiva tem sido o uso de técnicas de seleção de unidades e síntese concatenativa. Esses métodos permitem saídas mais realistas ao combinar pequenas unidades de fala pré-gravada, como difones ou até palavras inteiras, para criar novas frases. Essas técnicas têm sido usadas em aplicativos populares de TTS como Speechify, Siri da Apple e Alexa da Amazon, bem como em ferramentas mais antigas como o IBM ViaVoice.

A tecnologia de reconhecimento de fala também avançou significativamente nos últimos anos, o que permitiu sistemas de TTS mais sofisticados. Usando algoritmos de reconhecimento de fala para transcrever a fala humana em texto, os sistemas de TTS podem criar transições mais naturais na fala sintetizada.

Nos últimos anos, também vimos a integração de prosódia e entonação. Isso permite uma fala com som mais natural, com pausas, ênfases e tons apropriados. A prosódia é especialmente importante para idiomas como o inglês, onde o estresse e a entonação podem afetar significativamente o significado de uma frase.

Aprendizado profundo e além: o futuro da tecnologia

O futuro da tecnologia TTS é empolgante e cheio de promessas. Com o avanço da inteligência artificial e do aprendizado profundo, podemos esperar uma saída de voz ainda mais natural, capaz de imitar as sutilezas e nuances da fala humana.

Uma área onde isso será particularmente útil é no desenvolvimento de assistentes virtuais e chatbots. Esses sistemas se tornarão mais conversacionais, e os usuários poderão interagir com eles de maneira mais natural.

Além disso, podemos esperar avanços no campo da transcrição fonética, também conhecida como conversão de texto para fonema. À medida que as máquinas se tornam melhores em reconhecer e interpretar a fala humana, a precisão e a eficiência dos sistemas de reconhecimento de voz continuarão a melhorar.

Finalmente, podemos esperar que a tecnologia de texto para fala se torne mais amplamente disponível e integrada em nossas vidas diárias. À medida que mais dispositivos se conectam à Internet das Coisas, poderemos controlá-los com nossas vozes em tempo real, tornando nossas vidas mais convenientes e eficientes.

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Perguntas Frequentes

Quem desenvolveu o primeiro sintetizador de voz do mundo?

Homer Dudley projetou o primeiro sintetizador de voz do mundo no início dos anos 1930, nos Laboratórios Bell em Nova York.

Qual é o objetivo da síntese de voz?

A síntese de voz tem como objetivo gerar fala artificial a partir de texto usando processamento de linguagem e análise de frequência fundamental.

Quais são as quatro maneiras de usar TTS?

O TTS pode ser usado para acessibilidade, entretenimento, aprendizado de idiomas e automação de serviços baseados em voz.

Quais são algumas das vantagens do texto para fala?

O texto para fala pode melhorar a acessibilidade, aprimorar o aprendizado e aumentar a produtividade, permitindo que os usuários consumam conteúdo escrito em formato auditivo.

Qual foi o momento mais surpreendente no desenvolvimento da síntese de texto para fala?

Um dos momentos mais surpreendentes no desenvolvimento da síntese de texto para fala foi a invenção do sintetizador de fala mecânico de Charles Wheatstone.