Speech Synthesis: Grundlagen und Anwendungsfelder

Speech Synthesis bzw. Sprachsynthese gibt Texte mithilfe einer simulierten Stimme als gesprochene Wörter aus. Sprachsynthese greift zu diesem Zweck auf komplexe Algorithmen zurück. Zu den Vorteilen zählen eine bessere Zugänglichkeit und Verbreitung von Informationen, eine persönliche Nutzererfahrung und effizientere Interaktionen.

Was ist Speech Synthesis?

Sprachsynthese, oft auch als Speech Synthesis oder Text-to-Speech (TTS) bezeichnet, ist eine Technologie, die geschriebene Texte in lebendige, synthetische Sprache verwandelt und mithilfe einer simulierten Stimme ausgibt. TTS-Technik verwendet hierzu gespeicherte Sprachsegmente und generiert daraus eine künstliche Stimme, die Texte so authentisch und natürlich wie möglich als akustische Signale reproduziert. Während frühere TTS-Technologien noch feste Wortketten oder Sätze aneinanderreihten, vermag moderne Sprachsynthese verschiedene sprachliche Nuancen und Betonungen zu erreichen und Sprachsegmente intelligent zu originären Inhalten zu kombinieren.

Sprachsynthese eignet sich ideal, um Texte, Nachrichten und Informationen kosteneffizient ohne menschliche Sprecher oder Sprecherinnen zu vermitteln und die Kommunikation, Barrierefreiheit sowie die Reichweite zu optimieren. Aus diesem Grund kommt Sprachsynthese in verschiedenen Branchen und zu verschiedenen Zwecken zum Einsatz – sowohl kommerziell als auch zu Zwecken wie Bildung, Service oder Navigation.

Wie funktioniert Speech Synthesis?

Der Speech-Synthesis-Prozess beginnt in der Regel mit der Eingabe von schriftlichen Inhalten wie Nachrichten, Texten, Werbeinformationen oder E-Mails. Die Software wandelt den Text daraufhin in simulierte, natürlich klingende Sprache um und nutzt hierzu verschiedene Algorithmen, gespeicherte Sprachsignale oder auch Neural Networks, künstliche Intelligenz sowie Machine Learning. Hierzu kann sie eine Stimme künstlich erzeugen oder eine aufgenommene Stimme simulieren. Um eine möglichst natürlich klingende Ausgabe zu erreichen, werden Tonfall, Betonung und Sprachstil der menschlichen Sprechweise so weit wie möglich angepasst.

In den frühen Tagen der Sprachsynthese kamen vor allem sogenannte „Sprachkonserven“, also voraufgezeichnete Wörter und Sätze zum Einsatz, die aneinandergereiht wurden und für die bekannten Roboterstimmen sorgten. Heutzutage ist TTS-Software in der Lage, auf eine große Datenbank aus Sprachsignalen und Segmenten zurückzugreifen, um auch im Fall von unbekannten Texten für flexible und natürliche Spracherzeugung zu sorgen.

Hierzu kommen zusätzlich Technologien wie akustische Modelle, Formantsynthese, artikulatorische Synthese und Overlap Add zum Einsatz, die Text in Audiosignale zerlegen und gesprochene Wortfolgen, Sprechgeschwindigkeit, Prosodie und Intonation so natürlich wie möglich synthetisieren.

Wo kommt Sprachsynthese zum Einsatz?

Die Anwendungsmöglichkeiten von Sprachsynthese umfassen ein breites Spektrum. Dazu zählen:

• Barrierefreie Technologien: Sprachsynthese-Software ermöglicht es unter anderem, Menschen mit Sehbehinderungen Texte am Bildschirm verlesen zu lassen. Durch Screenreader können Blinde und Sehbehinderte Computer eigenständig bedienen, auf Informationen zugreifen, Übersetzungen anfertigen oder synthetische Sprachausgabe an Braille-Zeilen ausgeben lassen.
• Bildung und Weiterbildung: Mit Sprachsynthese-Software lassen sich Aufzeichnungen und Transkriptionen von Vorträgen, Lehrmaterialien oder Konferenzen zugänglich machen und effizient verbreiten. Zudem können Autorinnen und Autoren oder Redakteurinnen bzw. Redakteure Texte auf Fehler und Verständlichkeit hin prüfen oder vorlesen lassen.
• Podcast-, Audioblog- und Hörbuch-Produktion: Für populäre Audioformate wie Podcasts, Audioblogs oder Hörbücher ermöglicht Sprachsynthese eine schnelle, kostengünstige und hochwertige Produktion. Statt Sprecherinnen und Sprecher zu finden, lassen sich professionelle Audioinhalte kostengünstig und hochwertig per TTS anfertigen und als MP3-Dateien oder als Streamingformate ausgeben.
• Telefonansagen und Kundenservice: Ob für automatisierte Telefon- und Lautsprecherdurchsagen oder Kundenservice-Systeme - in der Geschäftswelt ermöglicht Sprachsynthese effiziente Unterstützung für Kundinnen und Kunden sowie eine schnelle Anfragenbearbeitung.
• Navigationssysteme: Sprachsynthese spielt im Bereich der Navigationssysteme eine wichtige Rolle und kommt in GPS-Geräten und Navigations-Apps zum Einsatz. Sie sorgt durch Verkehrsinformationen, Weg- und Fahranweisungen sowie durch automatische Haltestellenansagen für einen besseren Service, moderne Automatisierung und mehr Sicherheit im öffentlichen Verkehr.
• Unterhaltung und Medien: In Unterhaltungsmedien wie Videospielen, Animationsfilmen, Dokumentationen oder anderen interaktiven Formaten ermöglicht Speech Synthesis immersive Spielerlebnisse und künstliche Charaktere mit realistischer Sprache.
• Automatisierte Sprachdienste und Sprachassistenten: Ob Voice Search SEO und Sprachsuch-Optimierung, Sprachassistenten oder Chatbots und Generative AI – dank Sprachsynthese können Sie virtuelle Assistenten sowie Funktionen mit gesprochener Sprachausgabe oder -steuerung anbieten.

Bei der Verwendung von TTS besteht zudem die Möglichkeit nicht nur auf vorgegebene neuronale Stimmen zurückzugreifen, sondern eigene neuronale Stimmen zu erzeugen oder echte Stimmen per Aufzeichnung zu simulieren. So können künstliche Stimmen an Produkt- und Unternehmensmarken, an Werbekampagnen oder auch an Produkte wie Hörbücher, Podcasts oder Sprach-Apps angepasst werden.

Was ist der Unterschied zwischen Sprachsynthese und Spracherkennung?

Sprachsynthese verwandelt schriftliche Inhalte in gesprochene Sprache, indem sie computergenerierte Stimmen verwendet, um Texte akustisch wiederzugeben. Demgegenüber ist die Spracherkennung darauf ausgelegt, gesprochene Sprache zu verstehen und in geschriebene Texte zu überführen, indem sie die akustischen Äußerungen in digitale Schriftzeichen umsetzt. Kurz gesagt, gilt Sprachsynthese als das Gegenstück zur Spracherkennung, da sie Texte in gesprochene Sprache umformt, während Spracherkennung gesprochene Sprache in schriftlichen Text überträgt.

Speech Synthesis und Spracherkennung sind oft eng miteinander verbunden und werden häufig gemeinsam in Sprachassistenzsystemen verwendet. Die Sprachsynthese dient dazu, Nutzer und Nutzerinnen mit Antworten in gesprochener Form zu versorgen. Die Spracherkennung ist verantwortlich dafür, dass das System die Anfragen versteht und entsprechend reagiert. Beide Technologien ergänzen sich also perfekt und tragen so zur Verbesserung der Mensch-Maschine-Interaktion bei.

Weitere Arten der Sprachsynthese

Sprachsynthese bietet neben reiner Text-to-Speech-Software weitere Sprachsysteme wie:

• Sprachprothese: Sprachprothesen helfen Menschen mit körperlichen oder sprachlichen Behinderungen dabei, über computergenerierte Sprachsysteme und minimale Eingaben natürliche Sprache zu erzeugen. Sie sollen auf diese Weise Barrierefreiheit fördern und den Zugang zu Computern sowie die Kommunikationsfähigkeit erleichtern.
• Multimodale Sprachsynthese: Multimodale Sprachsynthese, auch audiovisuelle Sprachsynthese genannt, nutzt synthetisierte Sprache in Kombination mit animierten Gesichtern, um Sprache durch visuelle Signale und Mimik wie Lächeln oder Kopfschütteln zu ergänzen. Auf diese Weise lässt sich die Aussagekraft, Lebendigkeit, Natürlichkeit und Nuancierung von Sprachsynthese verbessern.