400行Python代码实现文语处理助手(6) - 文语合成

文语合成是 pzh-py-speech 的核心功能，pzh-py-speech 借助的是 pyttsx3 以及 eSpeak 引擎来实现的文语合成功能，今天痞子衡为大家介绍文语合成在 pzh-py-speech 中是如何实现的。

一、pyttsx3 简介

pyttsx3 是一套基于实现 SAPI5 文语合成引擎的 Python 封装库，该库的设计者为 Natesh M Bhat，该库其实是 pyTTS 和 pyttsx 项目的延续，pyttsx3 主要是为 Python3 版本设计的，但同时也兼容 Python2。JaysPySPEECH 使用的是 pyttsx3 2.7。
　　

pyttsx3 系统的官方主页如下：

pyttsx3 官方主页: https://github.com/nateshmbhat/pyttsx3

pyttsx3 安装方法: https://pypi.org/project/pyttsx3/
　　

pyttsx3 的使用足够简单，其官方文档 https://pyttsx3.readthedocs.io/en/latest/engine.html 半小时即可读完，下面是最简单的一个示例代码：

import pyttsx3;

engine = pyttsx3.init();
engine.say("I will speak this text");
engine.runAndWait() ;

1.1 Microsoft Speech API (SAPI5)引擎

前面痞子衡讲了 pyttsx3 基于的文语合成内核是 SAPI5 引擎，这是微软公司开发的 TTS 引擎，其官方主页如下：

SAPI5 官方文档: https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/windows/desktop/ms723627(v%3dvs.85)
　　

由于 pyttsx3 已经将 SAPI5 封装好，所有我们没有必要关注 SAPI5 本身的 TTS 实现原理。

1.2 确认 PC 支持的语音包

在使用 pyttsx3 进行文语合成时，依赖的是当前 PC 的语音环境，打开控制面板（Control Panel）->语言识别（Speech Recognition），可见到如下页面：

痞子衡使用的 PC 是 Win10 英文版，故默认仅有英文语音包（David 是男声，Zira 是女声），这点也可以使用如下 pyttsx3 调用代码来确认：

import pyttsx3;

ttsObj = pyttsx3.init()
voices = ttsObj.getProperty('voices')
for voice in voices:
    print ('id = {} nname = {} n'.format(voice.id, voice.name))
　　

代码运行结果如下：

id = HKEY_LOCAL_MACHINESOFTWAREMicrosoftSpeechVoicesTokensTTS_MS_EN-US_DAVID_11.0
name = Microsoft David Desktop - English (United States)

id = HKEY_LOCAL_MACHINESOFTWAREMicrosoftSpeechVoicesTokensTTS_MS_EN-US_ZIRA_11.0
name = Microsoft Zira Desktop - English (United States)

1.3 为 PC 增加语音包支持

要想在使用 pzh-py-speech 时可以实现中英双语合成，要确保 PC 上既有英文语音包也有中文语音包，痞子衡 PC 上当前仅有英文语音包，故需要安装中文语音包（安装其他语言语音包的方法类似）。
　　

Windows 系统下中文语音包有很多，可以使用第三方公司提供的语音包（比如 NeoSpeech 公司 ），也可以使用微软提供的语音包，痞子衡选用的是经典的慧慧语音包（zh-CN_HuiHui）。
　　

进入 Microsoft Speech Platform - Runtime (Version 11) 和 Microsoft Speech Platform - Runtime Languages (Version 11) 下载页面将选中文件下载（亲测仅能用 Google Chrome 浏览器才能正常访问，IE 竟然也无法打开）：

先安装 SpeechPlatformRuntime.msi（双击安装即可），安装完成之后重启电脑，再安装 MSSpeech_TTS_zh-CN_HuiHui.msi，安装结束之后需要修改注册表，打开 Run（Win 键+R 键）输入"regedit"即可看到如下 registry 编辑界面，HKEY_LOCAL_MACHINESOFTWAREMicrosoftSpeechVoices 路径下可以看到默认语音包（DAVID, ZIRA），HKEY_LOCAL_MACHINESOFTWAREMicrosoftSpeech Serverv11.0Voices 路径下可看到新安装的语音包（HuiHui）：

右键 HKEY_LOCAL_MACHINESOFTWAREMicrosoftSpeech Serverv11.0Voices，将其导出成 .reg 文件，使用文本编辑器打开这个 .reg 文件将其中"Speech Serverv11.0"全部替换成"Speech"并保存，然后将这个修改后的 .reg 文件再导入注册表。

导入成功后，便可在注册表和语音识别选项里看到 Huihui 身影：

Note: 上述修改仅针对 32bit 操作系统，如果是 64bit 系统，需要同时将

HKEY_LOCAL_MACHINESOFTWAREWOW6432NodeMicrosoftSpeech Serverv11.0Voices 路径的注册表按同样方法也操作一遍。

二、eSpeak 简介

由于 pyttsx3 仅能在线发声，无法将合成后的语音保存为 wav 文件，因此痞子衡需要为 JaysPySPEECH 再寻一款可以保存为 wav 的 TTS 引擎。痞子衡选中的是 eSpeak，eSpeak 是一个简洁的开源语音合成软件，用 C 语言写成，支持英语和其他很多语言，同时也支持 SAPI5 接口，合成的语音可以导出为 wav 文件。
　　

eSpeak 的官方主页如下：

eSpeak 官方主页: http://espeak.sourceforge.net/

eSpeak 下载安装: http://espeak.sourceforge.net/download.html

eSpeak 补充语言包: http://espeak.sourceforge.net/data/index.html
　　

eSpeak 从标准输入或者输入文件中读取文本，虽然语音输出与真人声音相去甚远，但是在项目需要的时候，eSpeak 仍不失为一个简便快捷的工具。
　　

痞子衡将 eSpeak 1.48.04 安装在了 C:tools_mcueSpeak 路径下，进入这个路径可以找到 eSpeakcommand_lineespeak.exe，这便是我们需要调用的工具，为了方便调用，你需要将"C:tools_mcueSpeakcommand_line"路径加入系统环境变量 Path 中。
　　

关于中文支持，在 eSpeakespeak-datazh_dict 文件里已经包含了基本的中文字符，但是如要想要完整的中文支持，还需要下载 zh_listx.zip 中文语音包，解压后将里面的 zh_listx 文件放到 eSpeakdictsource 目录下，并且在 eSpeakdictsource 路径下执行命令"espeak --compile=zh"，执行成功后可以看到 eSpeakespeak-datazh_dict 文件明显变大了。
　　

eSpeak 对于 python 来说是个外部程序，我们需要借助 subprocess 来调用 espeak.exe，下面是示例代码：

import subprocess
import sys
reload(sys)
sys.setdefaultencoding('utf-8')

enText = "Hello world"

zhText = u"你好世界"

txtFile = "C:/test.txt"  #文件内为中文

wavFile = "C:/test.wav"

# 在线发音(-v 是设置 voice，en 是英文，m3 男声，zh 是中文，f3 是女声)

subprocess.call(["espeak", "-ven+m3", enText])

subprocess.call(["espeak", "-vzh+f3", zhText])

# 保存为 wav 文件（第一种方法仅能保存英文 wav，如果想保存其他语言 wav 需要使用第二种方法）

subprocess.call(["espeak","-w"+wavFile, enText])

subprocess.call(["espeak","-vzh+f3", "-f"+txtFile, "-w"+wavFile])
　　

如果想直接体验 eSpeak 的发音质量，可以直接打开 eSpeakTTSApp.exe 应用程序，软件使用非常简单：

三、pzh-py-speech 文语合成实现

文语合成实现主要分为两部分：TTS, TTW。实现 TTS 需要 import pyttsx3，实现 TTW 需要借助 subprocess 调用 eSpeak，下面 痞子衡分别介绍这两部分的实现：

3.1 Text-to-Speech 实现

TTS 代码实现其实很简单，目前仅实现了 pyttsx3 引擎，并且仅支持中英双语识别。具体到 pzh-py-speech 上主要是实现 GUI 界面上"TTS"按钮的回调函数，即 textToSpeech()，如果用户选定了配置参数（语言类型、发音人类型、TTS 引擎类型），并点击了"TTS"按钮，此时便会触发 textToSpeech()的执行。代码如下：

reload(sys)
sys.setdefaultencoding('utf-8')
import pyttsx3

class mainWin(win.speech_win):

    def __init__(self, parent):
        # ...
        self.ttsObj = None

    def refreshVoice( self, event ):
        languageType, languageName = self.getLanguageSelection()
        engineType = self.m_choice_ttsEngine.GetString(self.m_choice_ttsEngine.GetSelection())
        if engineType == 'pyttsx3 - SAPI5':
            if self.ttsObj == None:
                 self.ttsObj = pyttsx3.init()
            voices = self.ttsObj.getProperty('voices')
            voiceItems = [None] * len(voices)
            itemIndex = 0
            for voice in voices:
                voiceId = voice.id.lower()
                voiceName = voice.name.lower()
                if (voiceId.find(languageType.lower()) != -1) or (voiceName.find(languageName.lower()) != -1):
                    voiceItems[itemIndex] = voice.name
                    itemIndex += 1
            voiceItems = voiceItems[0:itemIndex]
            self.m_choice_voice.Clear()
            self.m_choice_voice.SetItems(voiceItems)
        else:
            voiceItem = ['N/A']
            self.m_choice_voice.Clear()
            self.m_choice_voice.SetItems(voiceItem)

    def textToSpeech( self, event ):
       

# 获取语音语言类型（English/Chinese）
       

languageType, languageName = self.getLanguageSelection()
        # 从 asrttsText 文本框获取要转换的文本
        lines = self.m_textCtrl_asrttsText.GetNumberOfLines()
        if lines != 0:
            data = ''
            for i in range(0, lines):
                data += self.m_textCtrl_asrttsText.GetLineText(i)
        else:
            return
        ttsEngineType = self.m_choice_ttsEngine.GetString(self.m_choice_ttsEngine.GetSelection())
        if ttsEngineType == 'pyttsx3 - SAPI5':
           

# 尝试创建 pyttsx3 文语合成对象 ttsObj
           

if self.ttsObj == None:
                 self.ttsObj = pyttsx3.init()
           

# 搜索当前 PC 是否存在指定语言类型的发声人
           

hasVoice = False
            voices = self.ttsObj.getProperty('voices')
            voiceSel = self.m_choice_voice.GetString(self.m_choice_voice.GetSelection())
            for voice in voices:
                #print ('id = {} nname = {} nlanguages = {} n'.format(voice.id, voice.name, voice.languages))
                voiceId = voice.id.lower()
                voiceName = voice.name.lower()
                if (voiceId.find(languageType.lower()) != -1) or (voiceName.find(languageName.lower()) != -1):
                    if (voiceSel == '') or (voiceSel == voice.name):
                        hasVoice = True
                        break
            if hasVoice:
               

# 调用 pyttsx3 里的 say()和 runAndWait()完成文语合成，直接在线发音
               

self.ttsObj.setProperty('voice', voice.id)
                self.ttsObj.say(data)
                self.statusBar.SetStatusText("TTS Conversation Info: Run and Wait")
                self.ttsObj.runAndWait()
                self.statusBar.SetStatusText("TTS Conversation Info: Successfully")
            else:
                self.statusBar.SetStatusText("TTS Conversation Info: Language is not supported by current PC")
            self.textToWav(data, languageType)
        else:
            self.statusBar.SetStatusText("TTS Conversation Info: Unavailable TTS Engine")

3.2 Text-to-Wav 实现

TTW 代码实现也很简单，目前仅实现了 eSpeak 引擎，并且仅支持中英双语识别。具体到 pzh-py-speech 上主要是实现 GUI 界面上"TTW"按钮的回调函数，即 textToWav()，如果用户选定了配置参数（发音人性别类型、TTW 引擎类型），并点击了"TTW"按钮，此时便会触发 textToWav()的执行。代码如下：

import subprocess

class mainWin(win.speech_win):

    def textToWav(self, text, language):
        fileName = self.m_textCtrl_ttsFileName.GetLineText(0)
        if fileName == '':
            fileName = 'tts_untitled1.wav'
        ttsFilePath = os.path.join(os.path.dirname(os.path.abspath(os.path.dirname(__file__))), 'conv', 'tts', fileName)
        ttwEngineType = self.m_choice_ttwEngine.GetString(self.m_choice_ttwEngine.GetSelection())
        if ttwEngineType == 'eSpeak TTS':
            ttsTextFile = os.path.join(os.path.abspath(os.path.dirname(__file__)), 'ttsTextTemp.txt')
            ttsTextFileObj = open(ttsTextFile, 'wb')
            ttsTextFileObj.write(text)
            ttsTextFileObj.close()
            try:
                #espeak_path = "C:/tools_mcu/eSpeak/command_line/espeak.exe"
                #subprocess.call([espeak_path, "-v"+languageType[0:2], text])
                gender = self.m_choice_gender.GetString(self.m_choice_gender.GetSelection())
                gender = gender.lower()[0] + '3'
               

# 调用 espeak.exe 完成文字到 wav 文件的转换

                subprocess.call(["espeak", "-v"+language[0:2]+'+'+gender, "-f"+ttsTextFile, "-w"+ttsFilePath])
            except:
                self.statusBar.SetStatusText("TTW Conversation Info: eSpeak is not installed or its path is not added into system environment")
            os.remove(ttsTextFile)
        else:
            self.statusBar.SetStatusText("TTW Conversation Info: Unavailable TTW Engine")
　　

至此，语音处理工具 pzh-py-speech 诞生之文语合成实现痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~