A/o6項(xiàng)目4AIGC

音頻生成應(yīng)用機(jī)械工業(yè)出版社《人工智能通識(shí)》配套資源制作：教材編寫團(tuán)隊(duì)A

IGC用

Ⅲ本課件為《人工智能通識(shí)(AIGC

版)》配套教學(xué)資源，由編寫團(tuán)隊(duì)精心打造。為便于教學(xué)使用，團(tuán)隊(duì)同步提供了豐富的輔助材料，涵蓋微課視頻、教學(xué)課件、實(shí)訓(xùn)手冊(cè)、習(xí)題答案、課程標(biāo)準(zhǔn)及程序源代碼等。同時(shí)，教材配套超星教學(xué)示范包，支持一鍵克隆為網(wǎng)絡(luò)在線課程，助力高效開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)。歡迎聯(lián)系出版方訂購(gòu)使用。書(shū)名：《人工智能通識(shí)(AIGC

版

)

》書(shū)

號(hào)

：978-7-111-79447-9出版社：機(jī)械工業(yè)出版社主

編

：藍(lán)永健、吳秀紅、羅智聰副主編：鄧愛(ài)玲、王有銘、葉菊、周弢人工智能通識(shí)藍(lán)永健吳秀紅羅智聰◎主編

(AIGC版)新理念：立德樹(shù)人，價(jià)值引領(lǐng)，有機(jī)融入對(duì)人工智能相關(guān)能力和素養(yǎng)的培養(yǎng)，服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略

新內(nèi)容：對(duì)接國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目引領(lǐng)，合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)編排，內(nèi)容循序漸進(jìn)，突出能力培養(yǎng)

斷形杰：圖文并茂，印刷精美，配套豐富的數(shù)字資源，紙質(zhì)和數(shù)字有機(jī)融合，易救易學(xué)易用語(yǔ)音處理技術(shù)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)語(yǔ)音合成技術(shù)語(yǔ)音助手技術(shù)“文生音頻”技術(shù)的工作原理與實(shí)現(xiàn)流程主流AIGC音頻生成工具對(duì)比2.相關(guān)知識(shí)AIGC

音頻生成應(yīng)用思維

導(dǎo)圖語(yǔ)音處理的內(nèi)涵

語(yǔ)音處理是人工智能領(lǐng)域的重要分支，主要研究如何讓計(jì)算機(jī)高效地分析、識(shí)別、合成和增強(qiáng)人類語(yǔ)音信號(hào)。它通過(guò)聲學(xué)傳感器(如麥克風(fēng))采集聲音波形，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并利用信號(hào)處理技術(shù)(如傅里葉變換、梅爾頻率倒

譜系數(shù))提取語(yǔ)音特征，再結(jié)合深度學(xué)習(xí)模型(如RNN、Transformer)

實(shí)現(xiàn)

語(yǔ)音識(shí)別(ASR)、

語(yǔ)音合成(TTS)、

語(yǔ)音增強(qiáng)等核心功能。語(yǔ)音處理的內(nèi)涵語(yǔ)音處理的應(yīng)用2.相關(guān)知識(shí)一語(yǔ)音處理技術(shù)語(yǔ)音處理技術(shù)智能交互與虛擬助手方面的應(yīng)用，包括智能音箱(Amazon

Alexa、Google

Assistant)、車載語(yǔ)音系統(tǒng)(特斯拉、小鵬汽車)、AI客服(自動(dòng)

語(yǔ)音應(yīng)答IVR、情緒分析)等。娛樂(lè)與內(nèi)容創(chuàng)作方面的應(yīng)用，包括虛擬偶像(初音未來(lái)、A-Soul)、AI

配音(影視、有聲書(shū)、游戲NPC

語(yǔ)音)、實(shí)時(shí)變聲(直播、電競(jìng)語(yǔ)音偽裝)等。

醫(yī)療與健康方面的應(yīng)用，包括語(yǔ)音障礙診斷(帕金森、孤獨(dú)癥篩查)、AI

心

理治療助手(通過(guò)語(yǔ)音分析抑郁傾向)、語(yǔ)音控制醫(yī)療設(shè)備(手術(shù)機(jī)器人、智能病床)等。2.相關(guān)知識(shí)—語(yǔ)音處理技術(shù)語(yǔ)音處理的應(yīng)用安防與司法方面的應(yīng)用，包括聲紋識(shí)別(銀行身份驗(yàn)證、刑偵破案)、語(yǔ)音取證(錄音真實(shí)性鑒定)、反欺詐檢測(cè)(AI

識(shí)別語(yǔ)音詐騙)等。通信與無(wú)障礙技術(shù)方面的應(yīng)用，包括實(shí)時(shí)語(yǔ)音翻譯(ZoomAI翻譯、訊飛

聽(tīng)見(jiàn))、語(yǔ)音轉(zhuǎn)文字(字幕生成、會(huì)議紀(jì)要)、助聽(tīng)器增強(qiáng)(定向降噪、語(yǔ)

音增強(qiáng))等。工業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用，包括語(yǔ)音控制智能家居(如“小愛(ài)同學(xué)，開(kāi)燈”)、工業(yè)語(yǔ)音質(zhì)檢(工廠機(jī)械異常聲音檢測(cè))、無(wú)人機(jī)語(yǔ)音指令控制

(軍事、航拍)等。2.相關(guān)知識(shí)—語(yǔ)音處理技術(shù)語(yǔ)音處理的應(yīng)用語(yǔ)音識(shí)別(Automatic

Speech

Recognition,ASR)是人工智能技術(shù)在語(yǔ)音信號(hào)處理領(lǐng)域的核心應(yīng)用，指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)分析人類語(yǔ)音的聲學(xué)特征，將

其自動(dòng)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)文字信息的過(guò)程。該技術(shù)首先通過(guò)聲電轉(zhuǎn)換設(shè)備采集語(yǔ)音信

號(hào)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理(包括降噪、分幀、端點(diǎn)檢測(cè)等)和特征提取(如梅爾頻率倒

譜系數(shù)MFCC

等聲學(xué)特征參數(shù))后，利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等聲學(xué)模型識(shí)別音素單

元，再結(jié)合統(tǒng)計(jì)語(yǔ)言模型和語(yǔ)言理解技術(shù)，將音素序列轉(zhuǎn)化為符合語(yǔ)法規(guī)范的

文字輸出?，F(xiàn)代語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)需要解決方言差異、環(huán)境噪聲、語(yǔ)速變化、口齒不清等多維度挑戰(zhàn)，其核心目標(biāo)是建立高效、準(zhǔn)確的人機(jī)語(yǔ)音交互通道。作為人機(jī)交

互的重要接口技術(shù)，語(yǔ)音識(shí)別已廣泛應(yīng)用于智能家居、車載系統(tǒng)、醫(yī)療轉(zhuǎn)錄、

會(huì)議記錄等多個(gè)領(lǐng)域，并持續(xù)推動(dòng)著人機(jī)交互方式的革新與進(jìn)步。2.相關(guān)知識(shí)—語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)語(yǔ)音識(shí)別的內(nèi)涵語(yǔ)音識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)與方法，包括特征提取、聲學(xué)模型、語(yǔ)言模型、解碼與輸出等。工作流程如下：首先進(jìn)行語(yǔ)音輸入，接著對(duì)輸入語(yǔ)音預(yù)處理，

之后提取其特征。隨后利用聲學(xué)模型提取音素，再結(jié)合語(yǔ)言模型、單詞發(fā)音

和字典等信息，將音素等數(shù)據(jù)輸入解碼器。解碼器綜合分析處理后，最終輸

出識(shí)別結(jié)果。此流程通過(guò)多步驟協(xié)同，將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)化為可理解的文本信息，

實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音識(shí)別的功能。2.相關(guān)知識(shí)—語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)語(yǔ)音識(shí)別的關(guān)鍵

技術(shù)與方法提取特征聲學(xué)模型單詞發(fā)音字典解碼器識(shí)別結(jié)果2.相關(guān)知識(shí)—語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)語(yǔ)音識(shí)別工作流程圖語(yǔ)音輸入

預(yù)處理提取音素語(yǔ)言模型語(yǔ)音合成(Text-to-Speech,TTS)

是人工智能領(lǐng)域的重要研究方向，指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將文本信息自動(dòng)轉(zhuǎn)換為自然流暢語(yǔ)音信號(hào)的技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)模擬人類發(fā)聲機(jī)制，實(shí)現(xiàn)從文字

到語(yǔ)音的智能轉(zhuǎn)換過(guò)程。現(xiàn)代語(yǔ)音合成系統(tǒng)主要包含三個(gè)核心環(huán)節(jié)：首先進(jìn)行文本分析，包括文本正則化、分詞處理、韻律預(yù)測(cè)等，將輸入文本轉(zhuǎn)換為帶有語(yǔ)音學(xué)特征的中間表示；其次通過(guò)聲學(xué)模型(如

Tacotron、FastSpeech等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))預(yù)測(cè)聲學(xué)特征參數(shù)，包括基頻、時(shí)長(zhǎng)、頻譜等；最后利用聲碼器(如WaveNet、HiFi-GAN)

將聲學(xué)特征合成為可聽(tīng)的自然語(yǔ)音波形。2.相關(guān)知識(shí)—語(yǔ)音合成技術(shù)語(yǔ)音(基頻，譜參數(shù))上下文屬性

和問(wèn)題集訓(xùn)練后的HMM合成上下文相關(guān)HMM序列決策參數(shù)合成器

合成語(yǔ)音語(yǔ)音合成可以基于不同的模型來(lái)完成。下圖是基于HMM(隱馬爾可夫模型，Hidden

Markovmodel)

的語(yǔ)音合成框架圖。2

.相關(guān)知識(shí)

—

語(yǔ)音合成技術(shù)基于HMM的語(yǔ)音合成框架語(yǔ)音參數(shù)提取語(yǔ)音參數(shù)生成輸入

文本文本分析決策樹(shù)HMM訓(xùn)

練標(biāo)注音庫(kù)訓(xùn)練語(yǔ)音合成技術(shù)作為人工智能領(lǐng)域的重要分支，正在深刻改變?nèi)藱C(jī)交互模式，其應(yīng)用已滲透到社會(huì)生活的方方面面。隨著技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)代語(yǔ)音合成系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)多語(yǔ)

種混合合成、情感化語(yǔ)音生成、個(gè)性化聲音克隆等高級(jí)功能。5G和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

將進(jìn)一步拓展其應(yīng)用場(chǎng)景，使語(yǔ)音合成技術(shù)在智慧城市、遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮更大

作用，持續(xù)推動(dòng)人機(jī)交互方式的革新。2.相關(guān)知識(shí)一語(yǔ)音合成技術(shù)訊飛語(yǔ)音合成的作品隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，智能語(yǔ)音助手已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。從智能手機(jī)到智能音箱，智能語(yǔ)音助手通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等技

術(shù)，為用戶提供了便捷的交互方式，并成為用戶的生活和工作伙伴。喚醒輸入命令、左圖一種智能語(yǔ)音助手技術(shù)架構(gòu)，包括語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)言理解、意圖處理、

語(yǔ)言生成、語(yǔ)音合成等模塊。2.相關(guān)知識(shí)一語(yǔ)音助手技術(shù)智能語(yǔ)音助手技術(shù)架構(gòu)語(yǔ)音識(shí)別ASR語(yǔ)義理解

NLU語(yǔ)言生成意圖處理

ActionDialogManager(SDS)State

info以“小愛(ài)同學(xué)”智能音箱的語(yǔ)音助手為例，當(dāng)我們說(shuō)“小愛(ài)同學(xué)，珠海今天的天氣如何?”時(shí)，完整的智能語(yǔ)音交互流程如下：(1)語(yǔ)音輸入：用戶說(shuō)出語(yǔ)音指令，麥克風(fēng)接收音頻信號(hào)。(2)語(yǔ)音識(shí)別(ASR):將語(yǔ)音轉(zhuǎn)換成文字，如“珠海今天天氣如何”。(3)自然語(yǔ)言理解(NLU):(4)分詞&詞性標(biāo)注(如“珠海/地名，今天/時(shí)間，天氣/查詢意圖”)(5)提取關(guān)鍵信息：地點(diǎn)(珠海)、時(shí)間(今天)、意圖(天氣查詢)(6)對(duì)話管理：調(diào)用天氣

API,查詢珠海當(dāng)日天氣數(shù)據(jù)。(7)語(yǔ)言生成(NLG):將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為自然語(yǔ)言，如“珠海今天晴，氣溫

22~28℃,東南風(fēng)3級(jí)”。(8)語(yǔ)音合成(TTS):將文本轉(zhuǎn)為語(yǔ)音輸出。2.相關(guān)知識(shí)—語(yǔ)音助手技術(shù)“文生音頻(Text-to-Audio)”是語(yǔ)音合成技術(shù)的核心實(shí)現(xiàn)方式，其本質(zhì)是通過(guò)人工智能算法建立從文本到語(yǔ)音波形的映射關(guān)系。簡(jiǎn)單地說(shuō)，它是一種將文本輸入轉(zhuǎn)換

為特定音頻內(nèi)容(如語(yǔ)音、音樂(lè)、音效等)的AI技術(shù)。其核心原理是通過(guò)自然語(yǔ)言處

理(NLP)

將文本描述轉(zhuǎn)化為音樂(lè)或音頻的特征參數(shù)，然后利用生成模型生成對(duì)應(yīng)的

音頻信號(hào)?！拔纳纛l”技術(shù)的工作原理比較復(fù)雜，簡(jiǎn)單地說(shuō)可以分為4個(gè)核心內(nèi)容：(1)自然語(yǔ)言理解：首先對(duì)輸入的文本進(jìn)行處理，提取關(guān)鍵信息，如音樂(lè)風(fēng)格、

情感、節(jié)奏等。(2)特征映射：將提取的關(guān)鍵信息映射到音頻特征空間，生成對(duì)應(yīng)的特征向量。(3)音頻生成：利用生成模型(如GAN

、VAE

、Diffusion

等)根據(jù)特征向量生成音頻信號(hào)。(4)音頻處理：對(duì)生成的音頻進(jìn)行后處理，如混音、降噪等，以提高音頻質(zhì)量。2.相關(guān)知識(shí)—文生音頻技術(shù)的工作原理與實(shí)現(xiàn)流程通過(guò)一個(gè)例子來(lái)認(rèn)識(shí)它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。將“靜夜思”詩(shī)詞文字稿轉(zhuǎn)換為朗誦語(yǔ)音，并配上背景音樂(lè)的實(shí)現(xiàn)流程，可以分為以下幾個(gè)步驟：(1)文本預(yù)處理。首先，獲取“靜夜思”的文本內(nèi)容，并進(jìn)行文本清洗，去除多

余的空格和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，確保文本格式整潔。接著，對(duì)文本進(jìn)行分詞處理，并標(biāo)注語(yǔ)義

信息，如詩(shī)詞的節(jié)奏和韻律。(2)自然語(yǔ)言理解。通過(guò)情感分析，識(shí)別文本的情感傾向，例如“靜夜思”表達(dá)

的思鄉(xiāng)之情。同時(shí)，識(shí)別文本的風(fēng)格，如古典詩(shī)詞的風(fēng)格，以便生成符合詩(shī)詞氛圍的

音頻。此外，提取文本中的關(guān)鍵信息，如詩(shī)詞的節(jié)奏、韻律和情感，這些信息將用于

后續(xù)的音頻生成。(3)特征映射。將提取的關(guān)鍵信息(如情感：思鄉(xiāng)，風(fēng)格：古典，節(jié)奏：平穩(wěn))

轉(zhuǎn)化為文本特征向量?；谶@些文本特征向量，生成對(duì)應(yīng)的音頻特征向量(如語(yǔ)音：

柔和、舒緩，音樂(lè)：古風(fēng)、輕柔),包括語(yǔ)音的音調(diào)、語(yǔ)速、音色等，以及背景音樂(lè)

的風(fēng)格和節(jié)奏。2.相關(guān)知識(shí)—文生音頻技術(shù)的工作原理與實(shí)現(xiàn)流程(4)音頻生成。使用文本到語(yǔ)音(TTS)模型，如基于Transformer

的Tacotron2

或FastSpeech2,

將文本轉(zhuǎn)換為語(yǔ)音信號(hào)。根據(jù)提取的情感和風(fēng)格特征，調(diào)整語(yǔ)音的

語(yǔ)調(diào)、語(yǔ)速和音色，使語(yǔ)音更符合詩(shī)詞的情感表達(dá)。同時(shí)，使用音樂(lè)生成模型，如MuseGAN

或MusicVAE,根據(jù)文本的情感和風(fēng)格特征生成背景音樂(lè)，確保背景音樂(lè)的

節(jié)奏和風(fēng)格與詩(shī)詞朗誦相匹配。(5)音頻處理。將生成的朗誦語(yǔ)音和背景音樂(lè)進(jìn)行混音處理，確保兩者在音量、節(jié)奏和音色上協(xié)調(diào)一致。對(duì)生成的音頻進(jìn)行降噪處理，去除可能存在的背景噪音，提

高音頻質(zhì)量。根據(jù)需要添加適當(dāng)?shù)囊粜В缁芈暫突祉?，以增?qiáng)音頻的立體感和沉浸

感。(6)最終輸出。將處理后的朗誦語(yǔ)音和背景音樂(lè)合成一個(gè)完整的音頻文件。通過(guò)

人工聽(tīng)評(píng)或自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)，檢查音頻的質(zhì)量和效果。2.相關(guān)知識(shí)—文生音頻技術(shù)的工作原理與實(shí)現(xiàn)流程工具名稱所屬公司/機(jī)構(gòu)主要特點(diǎn)可用場(chǎng)景WaveNetGoogle(DeepMind)基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，生成高保真語(yǔ)音，

支持多語(yǔ)言和自然語(yǔ)調(diào)語(yǔ)音助手、有聲讀物、客服語(yǔ)音ProjectVoCoAdobe高級(jí)語(yǔ)音編輯與合成，支持修改語(yǔ)音內(nèi)

容并保持音色一致影視配音、音頻修復(fù)、內(nèi)容創(chuàng)作OverdubDescript語(yǔ)音克隆技術(shù)，可生成與原始錄音一致

的替代語(yǔ)音播客編輯、語(yǔ)音替換、多語(yǔ)言配音Resemble

AIResemble

AI支持實(shí)時(shí)語(yǔ)音克隆和情感控制，提供

API集成游戲角色配音、廣告、虛擬助手AIVAAIVATechnologies專注于生成古典和現(xiàn)代風(fēng)格音樂(lè)，支持

版權(quán)清晰的原創(chuàng)曲目影視配樂(lè)、游戲音效、商業(yè)音樂(lè)AmperMusicShutterstock基于用戶輸入生成個(gè)性化音樂(lè)，支持快

速編輯和商用授權(quán)廣告、視頻配樂(lè)、企業(yè)宣傳了解主流AIGC

音頻工具有助于優(yōu)化音視頻內(nèi)容創(chuàng)作效率，滿足多場(chǎng)景需求。通過(guò)對(duì)比不同工具的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景，可以更好地選擇適合的工具，提升創(chuàng)作質(zhì)量并降低開(kāi)發(fā)成

本。主流AIGC音頻生成工具對(duì)比2.相關(guān)知識(shí)—主流AI