【Arduino】168種傳感器系列實(shí)驗(yàn)（138）---TTS文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音模塊

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-5 08:28

37款傳感器與模塊的提法，在網(wǎng)絡(luò)上廣泛流傳，其實(shí)Arduino能夠兼容的傳感器模塊肯定是不止37種的。鑒于本人手頭積累了一些傳感器和模塊，依照實(shí)踐出真知（一定要?jiǎng)邮肿觯┑睦砟睿詫W(xué)習(xí)和交流為目的，這里準(zhǔn)備逐一動(dòng)手試試做實(shí)驗(yàn)，不管成功與否，都會(huì)記錄下來(lái)---小小的進(jìn)步或是搞不定的問(wèn)題，希望能夠拋磚引玉。

【Arduino】168種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)（資料+代碼+圖形+仿真）
實(shí)驗(yàn)一百三十八：中文TTS文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音合成模塊替代SYN6288和XFS5152

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-5 08:41

TTS（Text-To-Speech，文本到語(yǔ)音）
我們比較熟悉的ASR（Automatic Speech Recognition），是將聲音轉(zhuǎn)化為文字，可類比于人類的耳朵。而TTS是將文字轉(zhuǎn)化為聲音（朗讀出來(lái)），類比于人類的嘴巴，是人機(jī)對(duì)話的一部分，讓機(jī)器能夠說(shuō)話。

TTS是同時(shí)運(yùn)用語(yǔ)言學(xué)和心理學(xué)的杰出之作，在內(nèi)置芯片的支持之下，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，把文字智能地轉(zhuǎn)化為自然語(yǔ)音流。TTS技術(shù)對(duì)文本文件進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間之短可以秒計(jì)算。在其特有智能語(yǔ)音控制器作用下，文本輸出的語(yǔ)音音律流暢，使得聽(tīng)者在聽(tīng)取信息時(shí)感覺(jué)自然，毫無(wú)機(jī)器語(yǔ)音輸出的冷漠與生澀感。TTS語(yǔ)音合成技術(shù)即將覆蓋國(guó)標(biāo)一、二級(jí)漢字，具有英文接口，自動(dòng)識(shí)別中、英文，支持中英文混讀。所有聲音采用真人普通話為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)音，實(shí)現(xiàn)了120-150個(gè)漢字/分鐘的快速語(yǔ)音合成，朗讀速度達(dá)3-4個(gè)漢字/秒，使用戶可以聽(tīng)到清晰悅耳的音質(zhì)和連貫流暢的語(yǔ)調(diào)。有少部分MP3隨身聽(tīng)具有了TTS功能。

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-5 08:59

本帖最后由 eagler8 于 2020-2-5 10:10 編輯

語(yǔ)音合成(SpeechSynthesis)
語(yǔ)音合成，能將任意文字信息實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)流暢的語(yǔ)音朗讀出來(lái)，相當(dāng)于給機(jī)器裝上了人工嘴巴。它涉及聲學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科技術(shù)，是中文信息處理領(lǐng)域的一項(xiàng)前沿技術(shù)，解決的主要問(wèn)題就是如何將文字信息轉(zhuǎn)化為可聽(tīng)的聲音信息，也即讓機(jī)器像人一樣開(kāi)口說(shuō)話。我們所說(shuō)的“讓機(jī)器像人一樣開(kāi)口說(shuō)話”與傳統(tǒng)的聲音回放設(shè)備（系統(tǒng)）有著本質(zhì)的區(qū)別。傳統(tǒng)的聲音回放設(shè)備（系統(tǒng)），如磁帶錄音機(jī)，是通過(guò)預(yù)先錄制聲音然后回放來(lái)實(shí)現(xiàn)“讓機(jī)器說(shuō)話”的。這種方式無(wú)論是在內(nèi)容、存儲(chǔ)、傳輸或者方便性、及時(shí)性等方面都存在很大的限制。而通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)音合成則可以在任何時(shí)候?qū)⑷我馕谋巨D(zhuǎn)換成具有高自然度的語(yǔ)音，從而真正實(shí)現(xiàn)讓機(jī)器“像人一樣開(kāi)口說(shuō)話”。

語(yǔ)音合成是通過(guò)機(jī)械的、電子的方法產(chǎn)生人造語(yǔ)音的技術(shù)。TTS技術(shù)（又稱文語(yǔ)轉(zhuǎn)換技術(shù)）隸屬于語(yǔ)音合成，它是將計(jì)算機(jī)自己產(chǎn)生的、或外部輸入的文字信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢月?tīng)得懂的、流利的漢語(yǔ)口語(yǔ)輸出的技術(shù)。語(yǔ)音合成滿足將文本轉(zhuǎn)化成擬人化語(yǔ)音的需求，打通人機(jī)交互閉環(huán)。提供多種音色選擇，支持自定義音量、語(yǔ)速，讓發(fā)音更自然、更專業(yè)、更符合場(chǎng)景需求。語(yǔ)音合成廣泛應(yīng)用于語(yǔ)音導(dǎo)航、有聲讀物、機(jī)器人、語(yǔ)音助手、自動(dòng)新聞播報(bào)等場(chǎng)景，提升人機(jī)交互體驗(yàn)，提高語(yǔ)音類應(yīng)用構(gòu)建效率。

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-5 11:19

TTS一般分為兩個(gè)步驟
一、文本處理。這一步做的事情是把文本轉(zhuǎn)化成音素序列，并標(biāo)出每個(gè)音素的起止時(shí)間、頻率變化等信息。作為一個(gè)預(yù)處理步驟，它的重要性經(jīng)常被忽視，但是它涉及到很多值得研究的問(wèn)題，比如拼寫相同但讀音不同的詞的區(qū)分、縮寫的處理、停頓位置的確定，等等。
二、語(yǔ)音合成。狹義上這一步專指根據(jù)音素序列（以及標(biāo)注好的起止時(shí)間、頻率變化等信息）生成語(yǔ)音，廣義上它也可以包括文本處理的步驟。這一步主要有三類方法：
1、拼接法，即從事先錄制的大量語(yǔ)音中，選擇所需的基本單位拼接而成。這樣的單位可以是音節(jié)、音素等等；為了追求合成語(yǔ)音的連貫性，也常常用使用雙音子（從一個(gè)音素的中央到下一個(gè)音素的中央）作為單位。拼接法合成的語(yǔ)音質(zhì)量較高，但它需要錄制大量語(yǔ)音以保證覆蓋率。
2、參數(shù)法，即根據(jù)統(tǒng)計(jì)模型來(lái)產(chǎn)生每時(shí)每刻的語(yǔ)音參數(shù)（包括基頻、共振峰頻率等），然后把這些參數(shù)轉(zhuǎn)化為波形。參數(shù)法也需要事先錄制語(yǔ)音進(jìn)行訓(xùn)練，但它并不需要100%的覆蓋率。參數(shù)法合成出的語(yǔ)音質(zhì)量比拼接法差一些。
3、聲道模擬法。參數(shù)法利用的參數(shù)是語(yǔ)音信號(hào)的性質(zhì)，它并不關(guān)注語(yǔ)音的產(chǎn)生過(guò)程。與此相反，聲道模擬法則是建立聲道的物理模型，通過(guò)這個(gè)物理模型產(chǎn)生波形。這種方法的理論看起來(lái)很優(yōu)美，但由于語(yǔ)音的產(chǎn)生過(guò)程實(shí)在是太復(fù)雜，所以實(shí)用價(jià)值并不高。

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-5 14:23

中文TTS文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音合成模塊（當(dāng)前版本V5 ）
網(wǎng)上資料非常少，細(xì)看模塊上主要有三塊芯片，U1估計(jì)是主要芯片，可惜被蓋住了，查不到具體型號(hào)。

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-5 14:48

U2是8002A
8002A 是一顆帶關(guān)斷模式的音頻功放 IC。在 5V 輸入電壓下工作時(shí)，負(fù)載（3Ω）上的平均功率為 3W，且失真度不超過(guò) 10%。而對(duì)于手提設(shè)備而言，當(dāng) VDD 作用于關(guān)斷端時(shí)，8002A 將會(huì)進(jìn)入關(guān)斷模式，此時(shí)的功耗極低，IQ 僅為 0.6uA。8002A 是專為大功率、高保真的應(yīng)用場(chǎng)合所設(shè)計(jì)的音頻功放 IC。所需外圍元件少且在 2.0V～5.5V 的輸入電壓下即可工作。

功能特點(diǎn)
¾ 無(wú)需輸出耦合電容或外部緩沖電路。
¾ 穩(wěn)定的增益輸出。
¾ 外部增益設(shè)置。
¾ 封裝形式：SOP8、SOP8-PP、DIP8、MSOP8。

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-5 15:11

U5的型號(hào)是MX25L6406EMI-12G

功能描述：IC FLASH SER 64MB 86MHZ 16SOP
RoHS：是
類別：集成電路 (IC) >> 存儲(chǔ)器
系列：MX25xxx05/06
標(biāo)準(zhǔn)包裝：2,500
系列：- 格式 -
存儲(chǔ)器：EEPROMs - 串行
存儲(chǔ)器類型：EEPROM
存儲(chǔ)容量：1K (128 x 8)
速度：100kHz
接口：UNI/O（單線）
電源電壓：1.8 V ~ 5.5 V
工作溫度：-40°C ~ 85°C
封裝/外殼：8-TSSOP，8-MSOP（0.118，3.00mm 寬）

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-5 15:19

MX25L6406EMI-12G，查到的外文資料，功能方框圖和型號(hào)命名規(guī)則

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-5 19:44

本帖最后由 eagler8 于 2020-2-6 09:10 編輯

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-6 09:10

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-6 09:13

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-6 09:14

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-6 09:15

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-6 14:18

/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)（資料+代碼+圖形+仿真）
實(shí)驗(yàn)一百三十八：中文TTS文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音合成模塊替代SYN6288和XFS5152
實(shí)驗(yàn)接線:
TX -> Arduino 0
RX -> Arduino 1
5V -> Arduino 5V
GND -> Arduino GND
*/
void setup()
{
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
Serial.println("1234567890") ;
delay(5000);
Serial.println("abcdefghijk") ;
delay(5000);
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-6 14:28

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-6 14:31

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-6 16:12

實(shí)驗(yàn)之二：嘗試中文TTS文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音合成播放

/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)（資料+代碼+圖形+仿真）
實(shí)驗(yàn)一百三十八：中文TTS文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音合成模塊替代SYN6288和XFS5152
實(shí)驗(yàn)之二：嘗試中文TTS文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音合成播放
模塊實(shí)驗(yàn)接線:
TX -> Arduino 0
RX -> Arduino 1
5V -> Arduino 5V
GND -> Arduino GND
*/
void setup()
{
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
Serial.println("期待好的解決方案對(duì)編碼轉(zhuǎn)換這塊一直有疑問(wèn)") ;
delay(5000);
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-6 16:13

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-6 17:15

https://v.youku.com/v_show/id_XNDUzNDkyMjY4OA==.html

由于編碼不同，發(fā)出的是亂碼播放，下面開(kāi)始嘗試學(xué)習(xí)編碼轉(zhuǎn)換相關(guān).......

播放鏈接 https://v.youku.com/v_show/id_XNDUzNDkyMjY4OA==.html

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-6 19:05

經(jīng)查詢資料，中文TTS文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音合成模塊支持任意中文、英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字的文本合成，并且支持中文、英文字母、數(shù)字的混讀。模塊支持中文 GBK 編碼集；支持大、小寫英文字母。

GBK編碼（即漢字國(guó)標(biāo)擴(kuò)展碼）
GBK編碼，是對(duì)GB2312編碼的擴(kuò)展，因此完全兼容GB2312-80標(biāo)準(zhǔn)。GBK編碼依然采用雙字節(jié)編碼方案，其編碼范圍：8140－FEFE，剔除xx7F碼位，共23940個(gè)碼位。共收錄漢字和圖形符號(hào)21886個(gè)，其中漢字（包括部首和構(gòu)件）21003個(gè)，圖形符號(hào)883個(gè)。GBK編碼支持國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC10646-1和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13000-1中的全部中日韓漢字，并包含了BIG5編碼中的所有漢字。GBK編碼方案于1995年12月15日正式發(fā)布，這一版的GBK規(guī)范為1.0版。Windows 95系統(tǒng)就是以GBK為內(nèi)碼，又由于GBK同時(shí)也涵蓋了Unicode所有CJK漢字，所以也可以和Unicode做一一對(duì)應(yīng)。

編碼范圍
8140－FEFE (33088-65278)
全部編碼分為三大部分:1.漢字區(qū);2.圖形符號(hào)區(qū);3.用戶自定義區(qū)(詳情見(jiàn)特性碼位分配及順序)

適用范圍以及存在問(wèn)題
幾乎完美支持漢字,但是不支持部分國(guó)家的語(yǔ)言(如一些東亞國(guó)家,日本等)
所以經(jīng)常會(huì)有GBK到UNICODE的轉(zhuǎn)換

特性
1、字匯——GBK 規(guī)范收錄了 ISO 10646.1 中的全部 CJK 漢字和符號(hào)，并有所補(bǔ)充。具體包括：
GB 2312 中的全部漢字、非漢字符號(hào)。
GB 13000.1 中的其他 CJK 漢字。以上合計(jì) 20902 個(gè) GB 化漢字。
《簡(jiǎn)化字總表》中未收入 GB 13000.1 的 52 個(gè)漢字。
《康熙字典》及《辭海》中未收入 GB 13000.1 的 28 個(gè)部首及重要構(gòu)件。
13 個(gè)漢字結(jié)構(gòu)符。
BIG-5 中未被 GB 2312 收入、但存在于 GB 13000.1 中的 139 個(gè)圖形符號(hào)。
GB 12345 增補(bǔ)的 6 個(gè)拼音符號(hào)。
漢字“○”。
GB 12345 增補(bǔ)的 19 個(gè)豎排標(biāo)點(diǎn)符號(hào)（GB12345 較 GB 2312 增補(bǔ)豎排標(biāo)點(diǎn)符號(hào) 29 個(gè)，其中 10 個(gè)未被 GB 13000.1 收入，故 GBK 亦不收）。
從 GB 13000.1 的 CJK 兼容區(qū)挑選出的 21 個(gè)漢字。
GB 13000.1 收入的 31 個(gè) IBM OS/2 專用符號(hào)。
未錄入《新華字典》上的一些字，如“韡”的簡(jiǎn)體。

2、碼位分配及順序
GBK 亦采用雙字節(jié)表示，總體編碼范圍為 8140-FEFE，首字節(jié)在 81-FE 之間，尾字節(jié)在 40-FE 之間，剔除 xx7F 一條線。總計(jì) 23940 個(gè)碼位，共收入 21886 個(gè)漢字和圖形符號(hào)，其中漢字（包括部首和構(gòu)件）21003 個(gè)，圖形符號(hào) 883 個(gè)。

3、誤處理
低字節(jié)是0x40-0x7E的GBK字符有一定特殊性，因?yàn)檫@些字符占用了ASCII碼的位置，這樣會(huì)給一些系統(tǒng)帶來(lái)麻煩。有些系統(tǒng)中用0x40-0x7E中的字符（如“|”）做特殊符號(hào)，在定位這些符號(hào)時(shí)又沒(méi)有判斷這些符號(hào)是不是屬于某個(gè) GBK字符的低字節(jié)，這樣就會(huì)造成錯(cuò)誤判斷。在支持GB2312的環(huán)境下就不存在這個(gè)問(wèn)題。需要注意的是支持GBK的環(huán)境中小于0x80的某個(gè)字節(jié)未必就是ASCII符號(hào)；另外就是最好選用小于0×40的ASCII符號(hào)做一些特殊符號(hào)，這樣就可以快速定位，且不用擔(dān)心是某個(gè)漢字的另一半。Big5編碼中也存在相應(yīng)問(wèn)題。

4、雙字節(jié)編碼
遵循GB2312規(guī)定。

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-6 19:26

網(wǎng)上搜尋，請(qǐng)教知乎《Arduino 魔法書》專欄的兔子老師，才明白這個(gè)TTS模塊只能識(shí)別16進(jìn)制的GBK編碼。

百度——漢字轉(zhuǎn)GBK，有很多在線工具，這里使用千千秀字（www點(diǎn)qqxiuzi點(diǎn)cn/bianma/zifuji.php），輸入“謝謝兔子老師”，自動(dòng)轉(zhuǎn)換結(jié)果見(jiàn)下圖

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-6 19:34

例如漢字”兔子”的GBK編碼是“CDC3 D7D3”，再轉(zhuǎn)為C語(yǔ)言格式“0xCD,0xC3,0xD7,0xD3”。實(shí)驗(yàn)開(kāi)源代碼如下：

/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)（資料+代碼+圖形+仿真）
實(shí)驗(yàn)一百三十八：中文TTS文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音合成模塊替代SYN6288和XFS5152
實(shí)驗(yàn)之三：中文TTS文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音合成播放：兔子你好
模塊實(shí)驗(yàn)接線:
TX -> Arduino 0
RX -> Arduino 1
5V -> Arduino 5V
GND -> Arduino GND
*/
char a[4]={0xC4,0xE3,0xBA,0xC3};//你好
char b[]={0xCD,0xC3,0xD7,0xD3};//兔子
String zi= "";
void setup() {
Serial.begin(9600);
for(int i=0;i<4;i++) zi+=a[i];
}
void loop() {
Serial.println(zi);
Serial.println(b);
delay(1000);
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-6 19:56

發(fā)送到串口的16進(jìn)制GBK編碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-7 10:23

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-8 08:58

/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)（資料+代碼+圖形+仿真）
實(shí)驗(yàn)一百三十八：中文TTS文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音合成模塊替代SYN6288和XFS5152
實(shí)驗(yàn)之四：中文TTS文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音合成播放：春節(jié)快樂(lè)
(GBK碼 B4BA,BDDA,BFEC,C0D6)
模塊實(shí)驗(yàn)接線:
TX -> Arduino 0
RX -> Arduino 1
5V -> Arduino 5V
GND -> Arduino GND
*/
char a[8] = {0xB4,0xBA,0xBD,0xDA,0xBF,0xEC,0xC0,0xD6}; //春節(jié)快樂(lè)
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
Serial.println(a);
delay(3000);
}

復(fù)制代碼

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-8 08:58

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-8 08:58

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-8 09:18

本帖最后由 eagler8 于 2020-2-8 11:46 編輯

[media=x,500,375][/media]
中文TTS文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音模塊合成播放“春節(jié)快樂(lè)”的10秒視頻
https://v.youku.com/v_show/id_XNDUzNTY3MjMyNA==.htm

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-2-8 09:35

完成本實(shí)驗(yàn)，特別感謝兔子老師的微信指導(dǎo)與幫助，主要學(xué)習(xí)與參考的資料有

Arduino 語(yǔ)音交互 TTS語(yǔ)音合成
https://zhuanlan.zhihu.com/p/66314323

DIY朗讀機(jī)器人！不想給孩子讀故事？TTS語(yǔ)音合成模塊了解一下，B719模塊效果測(cè)試
https://www.bilibili.com/read/cv3630794/

TTS 真人發(fā)音 SYN6288 模塊
www點(diǎn)arduino點(diǎn)cn/thread-75043-1-1.html

Arduino語(yǔ)音模塊-Speech Synthesizer Bee語(yǔ)音合成模塊
www點(diǎn)ncnynl點(diǎn)com/archives/201606/192.html

關(guān)于 Arduino 發(fā)送中文字符問(wèn)題 GB2312轉(zhuǎn)16進(jìn)制
https://www.cnblogs.com/xiaohe520/articles/7918641.html

ID:539387 · 發(fā)表于 2020-4-23 12:12

點(diǎn)贊，專業(yè)就是王道，follow你的持續(xù)更新

ID:513258 · 發(fā)表于 2020-4-29 15:26

foxzenith 發(fā)表于 2020-4-23 12:12
點(diǎn)贊，專業(yè)就是王道，follow你的持續(xù)更新

謝謝鼓勵(lì)，最近在做掌控板的系列實(shí)驗(yàn)

MicroPython動(dòng)手做（17）——掌控板之觸摸引腳

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【Arduino】168種傳感器系列實(shí)驗(yàn)（138）---TTS文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音模塊