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让Java说话-用Java实现语音引擎


  为应用程序加上语音能力有什么好处呢?粗略地讲,是为了趣味,它适合所有注重趣味的应用,比如游戏。当然,从更严肃的角度来讲,它还涉及到应用的可用性问题。注意,这里我考虑的不仅是可视化界面固有的不足,而且还有这样一些情形:一些时候,让双眼离开当前的工作很不方便,甚至是不合法的。比如,假设有一个带语音功能的浏览器,你就可以在外出散步或开车上班的同时,用听的方式浏览自己喜爱的网站。
  
  从目前来看,邮件阅读器或许是语音技术更实际的应用,在JavaMail API的帮助下,这一切已经可能。邮件阅读器可以定期地检查收件箱,然后用语音“You have new mail, would you like me to read it to you?”引起你的注意。按照类似的思路,我们还可以考虑一个带语音功能的提醒器,把它连接到一个日历应用:它会及时地提醒你“Don't forget your meeting with the boss in 10 minutes!”。
  
  也许你已经被这些主意吸引,或者有了自己更好的主意,现在让我们继续。首先我将介绍如何启用本文提供的语音引擎,这样,如果你认为语音引擎的实现细节过于复杂,就可以直接使用它而忽略其实现细节。
  一、试用语音引擎
  
  要使用这个语音引擎,你必须在CLASSPATH中加入本文提供的javatalk.jar文件,然后从命令行运行(或者从Java程序调用)com.lotontech.speech.Talker类。如果从命令行运行,则命令为:
  
  java com.lotontech.speech.Talker "h|e|l|oo"
  
  如果从Java程序调用,则代码为:
  
  com.lotontech.speech.Talker talker=new com.lotontech.speech.Talker();
  
  talker.sayPhoneWord("h|e|l|oo");
  
  现在,对于在命令行上(或者调用sayPhoneWord()方法时)提供的“h|e|l|oo”字符串,你或许有所不解。下面我就来解释一下。
  
  语音引擎的工作原理是把细小的声音样本连接起来,每一个样本都是人的语言发音(英语)的一个最小单位。这些声音样本称为音素(allophone)。每一个因素对应一个、二个或者三个字母。从前面“hello”的语音表示可以看出,一些字母组合的发音显而易见,还有一些却不是很明显:
  
  
  
  h -- 读音显而易见
  
  e -- 读音显而易见
  
  l -- 读音显而易见,但注意两个“l”被简缩成了一个“l”。
  
  OO -- 应该读作“hello”中的读音,不应读作“bot”、“too”中的读音。
  
  下面是一个有效音素的清单:
  
  
  
  a : 如cat
  
  b : 如cab
  
  c : 如cat
  
  d : 如dot
  
  e : 如bet
  
  f : 如frog
  
  g : 如frog
  
  h : 如hog
  
  i : 如pig
  
  j : 如jig
  
  k : 如keg
  
  l : 如leg
  
  m : 如met
  
  n : 如begin
  
  o : 如not
  
  p : 如pot
  
  r : 如rot
  
  s : 如sat
  
  t : 如sat
  
  u : 如put
  
  v : 如have
  
  w : 如wet
  
  y : 如yet
  
  z : 如zoo
  
  aa : 如fake
  
  ay : 如hay
  
  ee : 如bee
  
  ii : 如high
  
  oo : 如go
  
  bb : b的变化形式,重音不同
  
  dd : d的变化形式,重音不同
  
  ggg : g的变化形式,重音不同
  
  hh : h的变化形式,重音不同
  
  ll : l的变化形式,重音不同
  
  nn : n的变化形式,重音不同
  
  rr : r的变化形式,重音不同
  
  tt : t的变化形式,重音不同
  
  yy : y的变化形式,重音不同
  
  ar : 如car
  
  aer : 如care
  
  ch : 如which
  
  ck : 如check
  
  ear : 如beer
  
  er : 如later
  
  err : 如later (长音)
  
  ng : 如feeding
  
  or : 如law
  
  ou : 如zoo
  
  ouu : 如zoo (长音)
  
  ow : 如cow
  
  oy : 如boy
  
  sh : 如shut
  
  th : 如thing
  
  dth : 如this
  
  uh : u 的变化形式
  
  wh : 如where
  
  zh : 如Asian
  
  人说话的时候,语音在整个句子之内起落变化。语调变化使得语音更自然、更富有感染力,使得问句和陈述句能够相互区别。请考虑下面两个句子:
  
  It is fake -- f|aa|k
  
  Is it fake? -- f|AA|k
  
  也许你已经猜想到,提高语调的方法是使用大写字母。
  
  以上就是使用该软件时你需要了解的东西。如果你对其后台实现细节感兴趣,请继续阅读。
  
  二、实现语音引擎
  
  
  语音引擎的实现只包括一个类,四个方法。它利用了J2SE 1.3包含的Java Sound API。在这里,我不准备全面地介绍这个API,但你可以通过实例学习它的用法。Java Sound API并不是一个特别复杂的API,代码中的注释将告诉你必须了解的知识。
  
  下面是Talker类的基本定义:
  
  package com.lotontech.speech;
  
  import javax.sound.sampled.*;
  
  import java.io.*;
  
  import java.util.*;
  
  import java.net.*;
  
  public class Talker
  
  {
  
  private SourceDataLine line=null;
  
  }
  
  如果从命令行执行Talker,下面的main()方法将作为入口点运行。main()方法获取第一个命令行参数,然后把它传递给sayPhoneWord()方法:
  
  /*
  
  * 读出在命令行中指定的表示读音的字符串
  
  */
  
  public static void main(String args[])
  
  {
  
  Talker player=new Talker();
  
  if (args.length>0) player.sayPhoneWord(args[0]);
  
  System.exit(0);
  
  }
  
  sayPhoneWord()方法既可以通过上面的main()方法调用,也可以在Java程序中直接调用。从表面上看,sayPhoneWord()方法比较复杂,其实并非如此。实际上,它简单地遍历所有单词的语音元素(在输入字符串中语音元素以“|”分隔),通过一个声音输出通道一个元素一个元素地播放出来。为了让声音更自然一些,我把每一个声音样本的结尾和下一个声音样本的开头合并了起来:
  
  /*
  
  * 读出指定的语音字符串
  
  */
  
  public void sayPhoneWord(String word)
  
  {
  
  // 为上一个声音构造的模拟byte数组
  
  byte[] previousSound=null;
  
  
  // 把输入字符串分割成单独的音素
  
  StringTokenizer st=new StringTokenizer(word,"|",false);
  
  while (st.hasMoreTokens())
  
  {
  
  // 为音素构造相应的文件名字
  
  String thisPhoneFile=st.nextToken();
  
  thisPhoneFile="/allophones/"+thisPhoneFile+".au";
  
  // 从声音文件读取数据
  
  byte[] thisSound=getSound(thisPhoneFile);
  
  if (previousSound!=null)
  
  {
  
  // 如果可能的话,把前一个音素和当前音素合并
  
  int mergeCount=0;
  
  if (previousSound.length>=500 && thisSound.length>=500)
  
  mergeCount=500;
  
  for (int i=0; i
  
  {
  
  previousSound[previousSound.length-mergeCount+i]
  
  =(byte)((previousSound[previousSound.length
  
  -mergeCount+i]+thisSound[i])/2);
  
  }
  
  // 播放前一个音素
  
  playSound(previousSound);
  
  // 把经过截短的当前音素作为前一个音素
  
  byte[] newSound=new byte[thisSound.length-mergeCount];
  
  for (int ii=0; ii
  
  newSound[ii]=thisSound[ii+mergeCount];
  
  previousSound=newSound;
  
  }
  
  else
  
  previousSound=thisSound;
  
  }
  
  // 播放最后一个音素,清理声音通道
  
  playSound(previousSound);
  
  drain();
  
  }
  在sayPhoneWord()的后面,你可以看到它调用playSound()输出单个声音样本(即一个音素),然后调用drain()清理声音通道。下面是playSound()的代码:
  
  
  
  /*
  
  * 该方法播放一个声音样本
  
  */
  
  private void playSound(byte[] data)
  
  {
  
  if (data.length>0) line.write(data, 0, data.length);
  
  }
  
  下面是drain()的代码:
  
  /*
  
  * 该方法清理声音通道
  
  */
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