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出版者:清华大学出版社

作者:蔡莲红等

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-1

价格:32.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302072775

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现代语音技术基础与应用 备选图书简介 书名： 跨越声波的边界：人机交互中的自然语言处理与语音合成新范式 内容提要 本书深入探讨了现代信息科学领域中，尤其是在人机交互（HCI）和人工智能（AI）交叉前沿，自然语言处理（NLP）和语音合成技术所构建的新范式。我们聚焦于从底层信号处理到高层语义理解的完整链条，旨在为读者构建一个全面、深入且面向实践的技术图谱。 全书分为四大核心模块：声学信号的数字化与分析、高级自然语言理解模型、端到端语音合成的深度学习架构，以及面向产业应用的系统集成与挑战。 --- 第一部分：声学信号的数字化与分析（从声波到特征向量） 本部分着重于声音信号的物理特性如何被精确地捕捉、量化和转化为机器可理解的数学表示。我们避免了传统上仅侧重于基础傅里叶分析的描述，而是将重点放在现代信号处理在复杂声学环境中的鲁棒性构建上。 1.1 声音的物理基础与数字化过程的精炼 详细阐述了人声产生的物理学原理，包括声带振动、声道共振以及辐射特性。随后，我们深入探讨了采样理论在语音信号处理中的实际应用，特别是针对高保真语音采集和低带宽传输场景下的优化策略，如变速率编码和感知编码技术。我们着重分析了量化误差对语音质量的非线性影响，并介绍了多种抖动（Jitter）和量化噪声塑形技术，以提高数字化音频的感知质量。 1.2 语音特征的提取与辨识 传统上，梅尔频率倒谱系数（MFCC）是核心，但本书将重点放在现代特征的演进。我们详细分析了基于心理声学的倒谱系数（如Rasta-PLP）与基于线性预测编码（LPC）的现代变体。更关键的是，本章深入剖析了深度特征提取的思路，探讨如何利用卷积神经网络（CNN）直接从原始或短时傅里叶变换（STFT）谱图（Spectrogram）中学习具有更高判别力的时频特征，这些特征直接作为后续声学模型的输入。我们探讨了特征的鲁棒性，例如如何通过对抗性训练或数据增强技术，使特征对背景噪声、混响和说话人差异具有更高的不变性。 1.3 声学事件检测与环境声抑制 有效的语音处理始于对纯净信号的获取。本章聚焦于前端处理技术。我们详细介绍基于高斯混合模型（GMM）和隐马尔可夫模型（HMM）的传统噪声抑制框架，并将其与基于深度神经网络的波束成形（Beamforming）技术进行对比。讨论了诸如谱减法（Spectral Subtraction）的改进版本，以及利用时频掩蔽技术（Time-Frequency Masking）从多通道信号中分离特定声源的复杂算法，尤其是在多说话人重叠（Speech Overlap）场景下的挑战与解决方案。 --- 第二部分：高级自然语言理解模型（超越词汇与句法） 本部分旨在揭示机器如何从纷繁复杂的语言现象中提炼出意义，重点在于上下文建模和语义推理。 2.1 序列到序列（Seq2Seq）架构的演进与Transformer核心 本章不再简单介绍RNN/LSTM，而是直接深入到Transformer架构的精髓。我们详细拆解了自注意力（Self-Attention）机制的数学原理，探讨了多头注意力（Multi-Head Attention）如何捕捉不同维度的依赖关系。重点分析了位置编码（Positional Encoding）的替代方案，如相对位置编码和旋转位置编码（RoPE），以及它们对长距离依赖建模的影响。 2.2 预训练语言模型的范式转移与高效微调 本书深入剖析了掩码语言模型（MLM）和下一句预测（NSP）等核心预训练任务的内在机制，以及它们如何构建出强大的上下文表示。随后，我们着重讨论了在资源受限或特定领域应用中，参数高效微调（PEFT）技术的重要性，包括LoRA（Low-Rank Adaptation）、Adapter Tuning和Prefix Tuning等方法的原理、优势及其在实际部署中的性能权衡。 2.3 跨模态语义表示与知识增强 纯文本表示往往缺乏对实体关系和世界知识的深度理解。本章探讨了如何将知识图谱（KG）的结构化信息注入到语言模型中，例如通过知识图谱嵌入（KGE）与文本向量的融合。此外，我们还探讨了如何构建能够理解视觉、听觉等其他模态信息的多模态语言模型，以及这些模型在复杂推理任务中的表现。 --- 第三部分：端到端语音合成的深度学习架构（从文本到可感知声音） 本部分关注的是如何利用深度生成模型，实现高度自然、富有情感的文本到语音（TTS）合成。 3.1 声学模型与声码器的解耦与融合 我们将TTS流程解耦为声学特征预测和波形生成两个阶段。在声学模型阶段，我们详细分析了诸如Tacotron 2和FastSpeech 2等模型的结构，重点关注了时长预测（Duration Prediction）模块的设计，以及如何通过引入显式的时长损失函数来克服对注意力对齐的过度依赖。 在波形生成阶段，我们对比了基于自回归模型（如WaveNet）与非自回归模型（如WaveRNN, HiFi-GAN）的优劣。重点剖析了生成对抗网络（GAN）在语音合成中的应用，特别是HiFi-GAN如何通过多尺度判别器和高频特征匹配损失，实现媲美真实录音的语音质量，同时显著提升推理速度。 3.2 说话人身份与情感的细粒度控制 现代TTS不再追求单一音色。本章探讨了如何通过说话人嵌入（Speaker Embeddings）和情感标签/连续情感向量来控制合成语音的风格。我们分析了如何利用预训练的说话人编码器（如来自ASR或语音识别系统的编码器）来提取身份信息，并将其作为条件输入到声学模型中，实现零样本（Zero-Shot）或少样本（Few-Shot）的说话人克隆。 3.3 语音合成中的可控性与可解释性 本部分讨论了如何提高合成语音的可控性，例如，如何精确控制语速、音高（F0 Contour）的局部变化，以及如何利用反向声学模型（Inverse Acoustic Model）从目标声音中提取风格信息，并将其映射到合成过程中。同时，我们也探讨了模型决策过程的可解释性，例如如何可视化注意力图和时长预测结果，以诊断合成错误的根源。 --- 第四部分：面向产业应用的系统集成与挑战 本部分将理论模型转化为可投入生产的系统，关注效率、延迟和大规模部署。 4.1 低延迟流式处理与模型量化 实时应用（如智能助手）对延迟要求极高。本章详细介绍了流式（Streaming）模型的构建方法，例如如何利用前馈网络或局部注意力机制在不等待完整输入的情况下生成输出。随后，我们深入研究了模型部署技术，包括INT8/INT4模型量化（Quantization）、权重剪枝（Pruning）和知识蒸馏（Knowledge Distillation），以实现在边缘设备上高效运行大型模型。 4.2 跨语言语音技术的复杂性 从单语系统到多语种系统的迁移涉及复杂的声学和语言学差异。本章分析了语音翻译（Speech-to-Speech Translation, S2ST）系统的架构，包括端到端的S2ST与基于中间文本表示的级联S2ST的对比。重点讨论了低资源语言的语音建模挑战，以及如何利用跨语言共享表示来加速新语言的开发。 4.3 安全性、隐私保护与伦理考量 随着语音合成技术能力的增强，深度伪造（Deepfake Audio）的风险日益突出。本章讨论了语音内容真实性验证（Audio Forensics）的技术，以及如何在模型训练和推理阶段集成隐私保护机制，例如差分隐私（Differential Privacy）在语音数据上的应用，确保用户数据的安全性和模型的伦理合规性。 本书适合于计算机科学、电子工程、认知科学领域的硕士及以上研究生、从事人工智能和语音技术研发的工程师，以及希望深入了解现代人机交互核心技术的专业人士。读者应具备一定的概率论、线性代数和基础机器学习知识。

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这本厚重的《现代语音技术基础与应用》摆在我的书桌上，已经好几天了，我一直在琢磨着该如何开始阅读。从书名来看，它似乎涵盖了从最底层的信号处理到高层的自然语言理解的广泛内容。我期望它能为我这个语音处理领域的初学者提供一个清晰的路线图，而非仅仅堆砌晦涩难懂的数学公式。尤其是在当前人工智能浪潮下，语音技术扮演着越来越重要的角色，从智能助手到自动语音识别系统，背后的理论基础至关重要。我希望这本书能深入浅出地讲解这些核心算法，比如梅尔倒谱系数的计算过程、隐马尔可夫模型在语音识别中的应用，以及最新的深度学习方法如何颠覆了传统的声学模型。如果能配上一些实际的项目案例，那就更好了，这样我就能理论联系实际，真正掌握这些技术。

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最近几年，生成式AI的爆发式发展，让语音合成（TTS）领域也取得了飞跃性的进步。我希望这本书能在“应用”部分，不仅仅是介绍传统的参数合成或拼接合成，而是能够紧跟时代步伐，详细阐述基于深度学习的端到端语音合成技术，例如Tacotron、WaveNet或者最新的Transformer架构在TTS中的应用。尤其是关于语音的自然度、情感表达和声纹克隆的最新研究进展，如果能有深入的讨论，那就太棒了。毕竟，能生成以假乱真的语音，是衡量现代语音技术水平的重要标志之一。我期待它能提供一个全面的视角，让我了解如何从零开始构建一个高质量的语音合成系统。

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我更倾向于从历史脉络和方法演进的角度来理解一门技术。《现代语音技术基础与应用》这个标题暗示了它可能会追溯语音技术的发展历程。我希望作者能清晰地梳理出从早期的线性预测编码（LPC）到基于统计模型的HMM，再到如今的深度神经网络模型之间的技术迭代和驱动因素。这种宏观的视角有助于理解为什么某些技术被淘汰，而另一些技术被采纳。如果书中能够对这些关键转折点进行深入的分析，解释背后的数学原理和计算复杂度的权衡，那么这本书就不仅仅是一本技术手册，更是一部可以帮助我们洞察未来技术趋势的指南。我期待它能为我建立一个坚实而全面的知识框架。

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我是一个在校的计算机专业学生，对语音识别有着浓厚的兴趣，但目前对这块的了解还停留在皮毛阶段。市面上关于语音技术的书籍很多，但大多要么过于理论化，读起来让人昏昏欲睡，要么就是只讲应用，对背后的原理轻描淡写。这本书的出现，让我眼前一亮，因为它似乎找到了一个平衡点。我特别关注它在“基础”部分的处理方式，是否能够扎实地构建起语音信号处理的知识体系。比如，关于声学特征提取，从时域到频域的转换过程，傅里叶变换的应用，以及如何有效地量化人类语音的独特属性，这些都是我急需深入理解的。如果作者能用生动的语言和清晰的图表来解释这些复杂的概念，这本书无疑将成为我案头必备的参考书。

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作为一名软件工程师，我近期参与了一个需要集成语音交互界面的项目。坦白说，我们团队在处理各种口音和噪声环境下的识别准确率方面遇到了瓶颈。我购买《现代语音技术基础与应用》的目的，很大程度上是想寻求解决这些实际工程难题的理论支撑。我非常期待书中能有专门的章节讨论鲁棒性语音识别，比如如何利用降噪技术、多通道处理或者更先进的对抗训练来提升系统在真实世界环境下的表现。如果它只是停留在教科书式的介绍，而缺乏对前沿技术和工程挑战的深入剖析，那么这本书的实用价值就会大打折扣。我需要的是能直接指导我优化现有算法的实战经验和理论指导。

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