La synthèse vocale est une technique informatique de synthèse sonore qui permet de créer de la parole artificielle à partir de n'importe quel texte. Pour obtenir ce résultat, elle s'appuie à la fois sur des techniques de traitement linguistique, notamment pour transformer le texte orthographique en une version phonétique prononçable sans ambiguïté, et sur des techniques de traitement du signal pour transformer cette version phonétique en son numérisé écoutable sur un haut parleur. Il s'agit, comme la reconnaissance vocale, d'une technologie permettant de construire des interfaces vocales. Parmi les applications, on peut citer la vocalisation d'écrans informatiques pour les personnes aveugles ou fortement malvoyantes1 (lecteur d'écran), ainsi que de nombreuses applications de serveurs vocaux téléphoniques, comme les annuaires vocaux de grande taille, où la synthèse vocale est la seule technique viable pour permettre la restitution sonore des noms et des adresses des abonnés.

1. Synthèse vocale.
La synthèse vocale est une technique informatique de synthèse sonore qui
permet de créer de la parole artificielle à partir de n'importe quel
texte. Pour obtenir ce résultat, elle s'appuie à la fois sur des
techniques de traitement linguistique, notamment pour transformer le
texte orthographique en une version phonétique prononçable sans
ambiguïté, et sur des techniques de traitement du signal pour transformer
cette version phonétique en son numérisé écoutable sur un haut parleur.
Il s'agit, comme la reconnaissance vocale, d'une technologie permettant
de construire des interfaces vocales. Parmi les applications, on peut
citer la vocalisation d'écrans informatiques pour les personnes aveugles
ou fortement malvoyantes1 (lecteur d'écran), ainsi que de nombreuses
applications de serveurs vocaux téléphoniques, comme les annuaires vocaux
de grande taille, où la synthèse vocale est la seule technique viable
pour permettre la restitution sonore des noms et des adresses des
abonnés.
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Historique
Trois vignettes verticales en noir et blanc
Dessin du synthétiseur vocal de Von Kempelen (1791).
Plusieurs générations de techniques ont été proposées pour la tâche de
synthèse vocale.
La toute première reposait sur une sorte d'instrument à vent
conceptualisé par le baron Von Kempelen en 1791. Cet instrument était
constitué de divers étages destinés à reproduire des organes humains
entrant en jeu dans la production sonore. Cette machine a été l'objet de
nombreuses répliques et adaptations2. Le résultat était très
approximatif.
La seconde génération, populaire entre 1965 et 1985, est appelée synthèse
vocale par règles ou synthèse vocale par formants. Elle est basée sur la
modélisation paramétrique du spectre sonore de la parole, notamment à
partir de ses formants mesurés en Hz. Des règles servent à décrire
l'évolution temporelle des formants et des paramètres associés, ce qui
permet de générer un spectre sonore artificiel à partir duquel on obtient
le signal acoustique de synthèse. Cette technique, qui est entièrement
synthétique, était compatible avec la mémoire informatique limitée
disponible à cette époque.
Une troisième génération de techniques, semi-synthétiques, a ensuite été
développée dès lors qu'on pouvait stocker de façon permanente dans une
mémoire informatique des durées suffisantes de parole naturelle. Les

2. techniques ont alors consisté à assembler (à « concaténer ») des petits
segments élémentaires de parole naturelle pour constituer n'importe quel
énoncé synthétique souhaité.
La première technique de cette génération est la synthèse vocale par
diphones. Les sons synthétisés sont en fait des segments d'enregistrement
de parole artificiellement attachés les uns à la suite des autres. Cette
technique peut être produite pour le français à partir d'une base de 1
200 diphones, ce qui nécessite de stocker en tout quelque 120 secondes de
parole, soit environ 2 mégaoctets de son numérisé. La parole synthétisée
semble plus naturelle que celle produite par règles, mais des problèmes
persistent lorsque la longueur de phonème, l'intonation et l'accent
tonique sont pris en compte. Pour remédier à ces problèmes, il est
possible d'augmenter la quantité d'extraits sonores à utiliser pour la
concaténation. Plusieurs extraits pour un même diphone peuvent être
utilisés dans un même contexte, et plusieurs types de contextes
(intonation, accent, type de phrase) peuvent avoir chacun leurs diphones.
On parle alors de synthèse par sélection de diphones ou sélection
d'unités (Unit Selection). Ceux-ci sont ensuite utilisés lors de la
synthèse vocale de façon à réduire les mauvaises transitions. Cette
amélioration peut demander des bases de données de diphones de plusieurs
mégaoctets, voire de plusieurs gigaoctets.
Techniques
Transcription phonétiqu
Fichier audio
Exemple de synthèse vocale
Des difficultés à utiliser ces médias ?Des difficultés à utiliser ces
médias ?
modifier Consultez la documentation du modèle
La première opération à réaliser par un logiciel de synthèse vocale est
de transcrire le texte, généralement écrit sous une forme orthographique,
en une séquence de phonèmes, qui représentent exactement les sons qui
doivent être prononcés. La technique classique pour réaliser la
transcription phonétique est d'appliquer à la suite de lettres composant
le texte une série de règles de réécritures dépendant du contexte. En
français, mais encore plus en anglais, il est aussi nécessaire de
connaître la catégorie grammaticale de certains mots : par exemple dans
la phrase « les présidents président » la catégorie grammaticale du mot «
président » détermine sa voyelle finale (« e » muet ou le digramme « en
»). Enfin pour les mots dont la prononciation n'est pas régulière, et
notamment pour les noms propres, on stocke tout simplement leur
transcription phonétique dans un lexique d'exception.
Formants
La synthèse par formants repose typiquement sur la description des trois
premiers formants du spectre de la parole. Chaque formant (maximum du
spectre de parole) est classiquement décrit par trois paramètres, sa
fréquence (en Hz), son amplitude (en dB) et sa bande passante (en Hz).
L'amplitude représente l'intensité du signal à la fréquence du formant
tandis que la bande passante représente la largeur du spectre autour du
maximum formantique.
Intonation et prosodie[modifier
L'intonation constitue l'un des trois éléments de la prosodie, les deux
autres paramètres prosodiques étant le rythme et l'intensité. En fait,
pour être perçue comme naturelle, la synthèse vocale nécessite d'imiter
une prosodie naturelle dans son ensemble. Ceci nécessite de reproduire
aussi un rythme naturel, c'est-à-dire une durée naturelle des sons

3. élémentaires (phonèmes). Quant à l'intensité, qui correspond aussi au
volume sonore, elle est beaucoup moins critique que l'intonation ou le
rythme pour obtenir un rendu naturel.
On entend par intonation d'une phrase le parcours mélodique de la voix
pendant la prononciation de la phrase. L'intonation se mesure par la
fréquence fondamentale de la voix. C'est une fréquence variable au cours
du temps correspondant à la fréquence de vibration des cordes vocales
pendant l'énonciation de la phrase, et qui s'observe aisément comme la
périodicité du signal vocal. Typiquement la fréquence fondamentale d'une
voix masculine possède une plage de variation dans la zone des 80 Hz à
150 Hz tandis que celle d'une voix féminine se situera plutôt dans la
zone des 140 Hz à 200 Hz.
L'intonation est une caractéristique importante de la voix naturelle, qui
dépend également très fortement de la langue concernée et du contenu
linguistique de la phrase. Pour les langues à tons comme le chinois
mandarin ou cantonais, l'intonation conditionne même le sens des mots. En
français, plus simplement, elle est une caractéristique reliée au type de
phrase (affirmative, impérative, interrogative) et à la position des mots
dans la phrase (intonation descendante en fin de phrase), et parfois
reliée à la mise en valeur de certains mots (emphase). En tout cas, pour
donner une impression de voix naturelle, la voix synthétique doit
s'efforcer d'imiter l'intonation naturelle, et, à l'inverse, un énoncé
synthétisé sans intonation est perçu comme anormal ; à la limite une voix
synthétisée avec une fréquence fondamentale absolument constante, est
perçue comme totalement artificielle (« voix de robot »).Le meilleur
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