Qual è la storia della sintesi vocale e del text to speech?

Qual è la storia della sintesi vocale e del text to speech? Scopri i momenti rivoluzionari e i protagonisti chiave dietro la tecnologia della sintesi vocale e del text to speech.

Il text to speech (TTS) e la sintesi vocale potrebbero sembrare tecnologie nuove di zecca, ma in realtà hanno una storia ricca che risale a secoli fa.

Dai primi tentativi di imitare il linguaggio umano con dispositivi meccanici ai moderni modelli di intelligenza artificiale e deep learning, lo sviluppo del TTS è stato un viaggio affascinante.

In questo articolo, esploreremo a fondo la storia del text to speech e della sintesi vocale e scopriremo le possibilità entusiasmanti per il futuro.

Sintesi vocale e text to speech: dallo sviluppo iniziale all'uso moderno

XVIII e XIX secolo

La storia del text to speech e della sintesi vocale può essere fatta risalire ai secoli XVIII e XIX. Durante questo periodo, ci furono diversi tentativi iniziali di sintesi vocale, tutti utilizzando dispositivi meccanici. Negli anni 1770, Wolfgang von Kempelen, un inventore ungherese, sviluppò un dispositivo meccanico chiamato macchina acustico-meccanica per la parola, progettato per simulare il tratto vocale umano. Questo dispositivo analogico utilizzava soffietti, ance e tubi per produrre suoni vocalici e consonantici.

Alla fine del XVIII secolo, un fisico inglese, Charles Wheatstone, inventò una versione più meccanica della macchina di Kempelen, che chiamò "macchina parlante". Il dispositivo poteva riprodurre i suoni di vari strumenti musicali. Sebbene il dispositivo di Wheatstone non fosse esplicitamente progettato per la sintesi vocale, rafforzò l'idea di utilizzare un dispositivo meccanico per produrre suoni.

Nel XIX secolo, furono sviluppati vari altri dispositivi, tra cui la macchina per la "parola artificiale" di Faber. Questi dispositivi utilizzavano una combinazione di sistemi meccanici e pneumatici per creare suoni vocali.

Primi del XX secolo e la prima sintesi vocale completamente elettrica

All'inizio del XX secolo, la tecnologia della sintesi vocale divenne più sofisticata con l'invenzione del primo sistema di sintesi vocale completamente elettrico: il vocoder di Homer Dudley. Il sistema fu sviluppato presso i Bell Laboratories (Bell Labs) nel New Jersey.

Il vocoder di Dudley utilizzava una serie di risonatori e filtri per creare voce sintetica. Gli esperti mostrarono il vocoder, chiamato Voder, durante l'Esposizione Universale del 1939-1940 a Flushing Meadows, New York. Operavano la macchina usando una tastiera e pedali per generare la voce.

Primi anni '50 alla fine degli anni '70 – l'ascesa dei sintetizzatori

Nel 1951, il lavoro di Dudley ispirò lo sviluppo del pattern playback da parte del Dr. Franklin S. Cooper presso i Haskins Laboratories. Il sistema funzionava analizzando un suono registrato, come una parola o una frase pronunciata, e scomponendolo nelle sue onde sonore componenti o "schemi spettrografici". Questi schemi venivano poi memorizzati su nastro magnetico e riprodotti per produrre una versione sintetica del suono originale.

Nel 1976, il primo sistema di text to speech di successo commerciale fu introdotto dalla Kurzweil Reading Machine. Il sistema utilizzava una tecnica di sintesi concatenativa, combinando fonemi e parole preregistrate per produrre voce sintetica. Il dispositivo era principalmente progettato per assistere le persone con disabilità, ma guadagnò rapidamente popolarità come ausilio alla lettura.

A partire dal 1978, Texas Instruments iniziò a lavorare su un chip di sintesi vocale che poteva essere utilizzato nei videogiochi e in altre applicazioni basate su computer. Il chip utilizzava la sintesi concatenativa, che combinava suoni vocali registrati, o difoni, per produrre un output vocale simile a quello umano. Questa tecnologia fu successivamente utilizzata nel DECtalk, un sistema di text to speech che forniva voce sintetica di alta qualità per le persone con disabilità.

Sistemi moderni di text to speech

Una delle innovazioni chiave degli ultimi anni è stata l'uso delle reti neurali per generare voce sintetica. Aziende come Google e Microsoft hanno sviluppato sistemi TTS di alta qualità che utilizzano algoritmi di deep learning per analizzare grandi dataset di voci umane e generare un output vocale naturale.

Un altro sviluppo critico nel TTS come forma di tecnologia assistiva è stato l'uso di tecniche di selezione delle unità e sintesi concatenativa. Questi metodi consentono output più realistici combinando piccole unità di voce preregistrata, come difoni o addirittura intere parole, per creare nuove frasi. Queste tecniche sono state utilizzate in app TTS popolari come Speechify, Siri di Apple e Alexa di Amazon, oltre che in strumenti più vecchi come IBM ViaVoice.

Anche la tecnologia di riconoscimento vocale ha fatto significativi progressi negli ultimi anni, il che ha permesso sistemi TTS più sofisticati. Utilizzando algoritmi di riconoscimento vocale per trascrivere il linguaggio umano in testo, i sistemi TTS possono creare transizioni più naturali nel discorso sintetizzato.

Negli ultimi anni, abbiamo anche visto l'integrazione di prosodia e intonazione. Questo permette una voce più naturale, con pause, enfasi e tono appropriati. La prosodia è particolarmente importante per lingue come l'inglese, dove lo stress e l'intonazione possono influenzare significativamente il significato di una frase.

Deep learning e oltre: il futuro della tecnologia

Il futuro della tecnologia TTS è entusiasmante e pieno di promesse. Con l'ascesa dell'intelligenza artificiale e del deep learning, possiamo aspettarci una voce ancora più naturale che possa imitare le sottigliezze e le sfumature del linguaggio umano.

Un'area in cui questo sarà particolarmente utile è lo sviluppo di assistenti virtuali e chatbot. Questi sistemi diventeranno più conversazionali e gli utenti potranno interagire con loro in modo più naturale.

Inoltre, possiamo aspettarci progressi nel campo della trascrizione fonetica, nota anche come conversione da testo a fonema. Man mano che le macchine diventano più abili nel riconoscere e interpretare il linguaggio umano, l'accuratezza e l'efficienza dei sistemi di riconoscimento vocale continueranno a migliorare.

Infine, possiamo aspettarci che la tecnologia di sintesi vocale diventi più ampiamente disponibile e integrata nella nostra vita quotidiana. Con sempre più dispositivi connessi all'Internet delle Cose, saremo in grado di controllarli con la nostra voce in tempo reale, rendendo la nostra vita più comoda ed efficiente.

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FAQ

Chi ha sviluppato il primo sintetizzatore vocale al mondo?

Homer Dudley ha progettato il primo sintetizzatore vocale al mondo nei primi anni '30 presso i Bell Laboratories di New York.

Qual è lo scopo della sintesi vocale?

La sintesi vocale mira a generare voce artificiale da input testuale utilizzando l'elaborazione del linguaggio e l'analisi della frequenza fondamentale.

Quali sono i quattro modi in cui può essere utilizzato il TTS?

Il TTS può essere utilizzato per l'accessibilità, l'intrattenimento, l'apprendimento delle lingue e l'automazione dei servizi vocali.

Quali sono alcuni dei vantaggi della sintesi vocale?

La sintesi vocale può migliorare l'accessibilità, potenziare l'apprendimento e aumentare la produttività permettendo agli utenti di fruire di contenuti scritti in formato audio.

Qual è stato il momento più sorprendente nello sviluppo della sintesi vocale?

Uno dei momenti più sorprendenti nello sviluppo della sintesi vocale è stata l'invenzione del sintetizzatore vocale meccanico di Charles Wheatstone.