突破 TTS 自然度瓶颈:双工对话数据集让合成语音更像真人说话

摘要

在人工智能快速发展的今天,语音合成技术(TTS)已经能够生成清晰可懂的语音。

在人工智能快速发展的今天,语音合成技术(TTS)已经能够生成清晰可懂的语音,但如何让 AI 说话更加自然、更像真人对话,仍是当前研究面临的重要挑战。传统语音合成系统大多依赖交替说话式的「半双工」语料,难以还原真实对话中频繁发生的语音重叠、实时反馈、插话和情感呼应等行为。

为此,Magic Data 研究团队开展了针对全双工对话语音数据的研究,相关论文《Open-Source Full-Duplex Conversational Datasets for Natural and Interactive Speech Synthesis》已在 arXiv 平台发布。

研究背景和动机

研究表明,人类自然对话中超过 40% 的语句存在重叠现象,包括打断、实时反馈(如「嗯嗯」、「对的」)和非语言发声(如笑声)等。这些动态交互特征正是合成语音是否「像人」的关键。然而,现有大多数语音语料库(如 Switchboard、DailyTalk)仍以轮流说话为主,缺乏显性的重叠语音标注与对齐机制,限制了全双工语音交互模型的训练效果。

为解决这一问题,Magic Data 研究团队构建了中英双语全双工对话数据集,旨在为对话式 TTS 系统提供更贴合真实交互情境的高质量训练数据。

数据构建和方法

核心创新:研究团队构建了两个开源的全双工对话数据集(中文 10 小时,英文 5 小时),通过双轨录音技术捕获真实的对话动态,包括重叠、回应声、笑声等自然对话元素。

数据采集设置

我们邀请了以中文和英语为母语的说话人参与录制,所有对话均在独立房间内进行,每位说话人使用独立设备录制,生成双声道分离的高质量语音轨。说话人两两一组,优先选择彼此熟悉的组合(如朋友、家人),便于激发更自然的对话行为。

话题内容不设限制,说话人可自由选择日常感兴趣的主题进行讨论,从而覆盖多样化的语境和语音现象。

转写和标注

所有合格录音均由经过培训的标注员进行人工转写与标注,内容包括:

· 说话人身份、性别信息;

· 精确的时间戳(起始与结束点);

· 重叠语音区间标注;

· 副语言现象(如笑声、语气词)和对话行为标签。

我们特别强调基于语义完整性的语音活动检测(VAD)分段,确保每段语音不仅 acoustically 完整,更具备语义上的独立性,从而适用于 TTS 训练与语义理解任务。

数据统计与结构

数据集共包含 35 段对话,其中中文 27 段(10 小时)、英语 8 段(5 小时),由 14 名不同说话人完成。所有音频均以 16kHz、16bit PCM 格式发布,配套按时间排序的双人转写文本,每行包含时间信息、说话人 ID 与文本内容。

表 1 数据集统计

文件命名遵循结构化规则:A<SessionID>_S<TopicID>_0_G<SpeakerID>,便于识别与管理。

实验验证与结果分析

为验证数据集有效性,我们使用 CosyVoice-300M 模型作为基线,分别在使用该数据微调前后生成语音,并从客观声学指标与主观听感两方面进行综合评估。

客观评价

实验结果显示,微调后模型在所有指标上均有提升,尤其 F0 距离显著下降(中文 7.08%,英文 3.67%),证明合成语音在韵律和节奏方面更接近自然语音。

表 2 微调后客观指标的改进(中文与英文子集)

主观评价

我们招募了以中英文为母语的听者进行 A/B 偏好测试,结果显示:

· 中文合成语音中,45% 听者认为微调后的模型更自然;

· 英文合成语音中,46.4% 听者认为微调后的模型更自然。

图 1 A/B 偏好分布统计

MOS(平均意见分)评分在自然度与可懂度两个维度均出现一致提升。

表 3 中文与英文 MOS 评分比较

结果表明,使用全双工数据微调能显著提升语音的交互真实感与整体自然度。

数据开放与使用许可

本数据集已通过 ScienceDB 平台公开,采用 CC BY 4.0 许可协议,允许学术研究使用,需注明来源。

此外,数据集也在 MagicHub 开源社区发布,欢迎研究人员下载使用。

除已开源部分外,Magic Data 还可提供更大规模、多语种、可商用双工对话数据,满足企业级应用的需求。

总结与展望

本研究通过构建高质量中英全双工对话数据集,并验证其在提升 TTS 自然度与对话交互感方面的有效性,为推进对话语音合成的发展提供了重要数据基础与实验依据。未来,我们期待看到更多研究者开发出更自然、更智能的对话系统。

 

来源:互联网

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