使用微软TTS语音引擎实现文本朗读

TTS（Text-To-Speech）是指文本语音的简称,即通过TTS引擎把文本转化为语音输出。TTS语音引擎有微软TTS语音引擎、科大讯飞语音引擎等。科大讯飞tts sdk参考这个页面http://www.xfyun.cn/sdk/dispatcher
文本主要介绍如何使用微软TTS语音引擎实现文本朗读，以及生成wav格式的声音文件。
1、语音引擎及语音库的安装

微软TTS语音引擎提供了Windows Speech SDK开发包供编程者使用。Windows Speech SDK包含语音合成SS引擎和语音识别SR引擎两种，语音合成引擎用于将文字转换成语音输出，语音识别引擎用于识别语音命令。
Windows Speech SDK可以在微软的官网上免费下载，下载地址为：http://www.microsoft.com/download/en/details.aspx?id=10121
在该下载界面中，选择下载SpeechSDK51.exe、SpeechSDK51LangPach.exe和sapi.chm 即可。

SpeechSDK51.exe	语音合成引擎
SpeechSDK51LangPach.exe	语音库，支持日语和简体中文需要这个支持。
sapi.chm	帮助文档
speechsdk51MSM.exe	语音引擎集成到你的产品跟产品一起发布。解压出来三个文件夹1033、1041和2052。其中，1033下主要是用于英文的TTS和SR的.msm文件，1041下主要是用于日文SR的.msm文件，2052下是用于中文TTS和SR的msm文件。
Sp5TTintXP.exe	XP下Mike和Mary语音。

下载完成后，先安装语音引擎SpeechSDK51.exe，再安装中文语音库SpeechSDK51LangPach.exe。

目前最常用的Windows Speech SDK版本有三种：5.1、5.3和5.4。

       Windows Speech SDK 5.1版本支持xp系统和server 2003系统，需要下载安装。XP系统默认只带了个Microsoft Sam英文男声语音库，想要中文引擎就需要安装Windows Speech SDK 5.1。

       Windows Speech SDK 5.3版本支持Vista系统和Server 2008系统，已经集成到系统里。Vista和Server 2003默认带Microsoft lili中文女声语音库和Microsoft Anna英文女声语音库。

       Windows Speech SDK 5.4版本支持Windows7系统，也已经集成到系统里，不需要下载安装。Win7系统同样带了Microsoft lili中文女声语音库和Microsoft Anna英文女声语音库。Microsoft lili支持中英文混读。

2、SAPI接口的使用说明
       1）、基本朗读过程的实现

在使用语音引擎之前进行初始化：

       ISpVoice *pSpVoice;        // 重要COM接口
       ::CoInitialize(NULL);         // COM初始化
       // 获取ISpVoice接口
       CoCreateInstance(CLSID_SpVoice, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_ISpVoice, (void**)&pSpVoice);

获取到ISpVoice接口以后，我们就可以通过pSpVoice指针调用SAPI接口了。
我们可以设置音量：pSpVoice->SetVolume(80);。SetVolume的参数即音量的范围在0到100之间。
可以这样朗读字符串内容：pSpVoice->Speak(string, SPF_DEFAULT, NULL);。这样string里的内容就会被朗读出来了，第二个参数SPF_DEFAULT表示使用默认设置，包括同步朗读的设置。异步朗读可以设置成 SPF_ASYNC。同步朗读表示读完string中的内容，speak函数才会返回，而异步朗读则将字符串送进去就返回，不会阻塞。
使用完语音引擎后应执行：

       pSpVoice->Release();
       ::CoUninitialize();

这样资源被释放，语音朗读过程结束。
以上就完成了一个简单的语音合成朗读的功能。
2）、ISpVoice的成员函数
鸡啄米再简单说明几个ISpVoice接口的成员函数：

       HRESULT Speak(LPCWSTR *pwcs, DWORD dwFlags, ULONG *pulStreamNumber);

用于读取字符串pwcs里的内容。参数pwcs为要朗读的字符串。dwFlags是用于控制朗读方式的标志，具体意义可以查看文档中的枚举 SPEAKFLAGS。pulStreamNumber为输出参数，它指向本次朗读请求对应的当前输入流编号，每次朗读一个字符串时都会有一个流编号返 回，异步朗读时使用。

       HRESULT SetRate( long   RateAdjust);         // 设置朗读速度，取值范围：-10到10
       HRESULT GetRate(long *pRateAdjust);        // 获取朗读速度
       HRESULT SetVoice(ISpObjectToken   *pToken);    // 设置使用的语音库
       HRESULT GetVoice(ISpObjectToken** ppToken);  // 获取语音库
       HRESULT Pause ( void );                              // 暂停朗读
       HRESULT Resume ( void );                          // 恢复朗读
       //  在当前朗读文本中根据lNumItems的符号向前或者向后跳过指定数量（lNumItems的绝对值）的句子。
       HRESULT Skip(LPCWSTR  *pItemType, long  lNumItems, ULONG *pulNumSkipped);
       //  播放WAV文件
       HRESULT SpeakStream(IStream   *pStream, DWORD      dwFlags, ULONG     *pulStreamNumber);
       // 将声音输出到WAV文件
       HRESULT SetOutput(IUnknown *pUnkOutput,BOOL fAllowFormatChanges);
       HRESULT SetVolume(USHORT usVolume);      // 设置音量，范围：0到100
       HRESULT GetVolume(USHORT *pusVolume);  // 获取音量
       HRESULT SetSyncSpeakTimeout(ULONG msTimeout);      // 设置同步朗读超时时间，单位为毫秒
       HRESULT GetSyncSpeakTimeout(ULONG *pmsTimeout);  // 获取同步朗读超时时间

因为在同步朗读时，speak函数是阻塞的，如果语音输出设备被其他程序占用，则speak则会一直等待，所以最好设置好超时时间，超时后speak函数自行返回。
3）、使用XML朗读
在进行TTS开发时可以使用XML，SAPI可以分析XML标签，通过XML能够实现一些ISpVoice的成员函数的功能。比如设置语音库、音量、语速等。此时speak函数的dwFlags参数要设置为包含SPF_IS_XML。如：

       // 选择语音库Microsoft Sam
       pSpVoice->speak(L"<VOICE REQUIRED='NAME=Microsoft Sam'/>鸡啄米", SPF_DEFAULT | SPF_IS_XML, NULL);
       // 设置音量
       <VOLUME LEVEL='90'>鸡啄米</VOLUME>
       // 设置语言
       <lang langid='804'>鸡啄米</lang>

804代表中文，409代表英文。如果用函数SpGetLanguageFromToken获取语言时，0x804表示中文，0x409表示英文。
4）、设置SAPI通知消息。
      SAPI在朗读的过程中，会给指定窗口发送消息，窗口收到消息后，可以主动获取SAPI的事件，根据事件的不同，用户可以得到当前SAPI的一些信息，比如正在朗读的单词的位置，当前的朗读口型值（用于显示动画口型，中文语音的情况下并不提供这个事件）等等。要获取SAPI的通知，首先要注册一个消息：

  m_cpVoice->SetNotifyWindowMessage( hWnd,WM_TTSAPPCUSTOMEVENT, 0, 0 );

  这个代码一般是在主窗口初始化的时候调用，hWnd是主窗口（或者接收消息的窗口）句柄。WM_TTSAPPCUSTOMEVENT是用户自定义消息。在窗口响应WM_TTSAPPCUSTOMEVENT消息的函数中，通过如下代码获取sapi的通知事件：

   CSpEvent       event;  // 使用这个类，比用 SPEVENT结构更方便

    while(event.GetFrom(m_cpVoice) == S_OK )

    {

       switch( event.eEventId )

       {

         ...

       }

    }

  eEventID有很多种，比如SPEI_START_INPUT_STREAM表示开始朗读，SPEI_END_INPUT_STREAM表示朗读结束等。

   可以根据需要进行判断使用。

5）、speech sdk语音识别，识别语音生成英文/中文等字符串。

具体参考这篇文章：http://blog.csdn.net/artemisrj/article/details/8723095

3、编程实例

1）、首先将需要将Windows Speech SDK开发包的头文件和库文件所在路径添加到编译器中。





2）、封装tts操作类。

//TextToSpeech.h文件

//tts

#pragma once

#include <sapi.h>	//包含TTS语音引擎头文件和库文件
#include <sphelper.h>
#include <string.h>
#pragma comment(lib, "sapi.lib")

class TextToSpeech
{
public:
TextToSpeech(void);
virtual ~TextToSpeech(void);

int Init();
int UnInit();

//枚举所有语音Token
int EnumAudioToken(CString arrayVoicePackageName[],int nVoicePackageNameCount);

//创建SpVoice
int CreateSpVoice();
//释放SpVoice
int DeleteSpVoice();
//重置SpVoice(用于临时清除朗读数据)
int ResetSpVoice();

//设置朗读速度（取值范围：-10到10）
int  SetRate( long RateAdjust);
//获取朗读速度
int  GetRate(long *pRateAdjust);

//设置使用的语音库
int  SetVoice(ISpObjectToken   *pToken);
//获取语音库
int  GetVoice(unsigned int nIndex,ISpObjectToken** ppToken);

//设置音量（取值范围：0到100）
int  SetVolume(USHORT usVolume);
//获取音量
int  GetVolume(USHORT *pusVolume);

//朗读
int Speak(CString strContent,DWORD dwFlags=SPF_DEFAULT);
//朗读生成文件
int SpeakToWaveFile(CString strContent,char *pFilePathName,DWORD dwFlags=SPF_DEFAULT);
//暂停朗读
int Pause();
//继续朗读
int Resume(); 
//跳过部分朗读
 int Skip(CString strItemType="Sentence",long lNumItems=65535, ULONG *pulNumSkipped=NULL);

protected:
IEnumSpObjectTokens * m_pIEnumSpObjectTokens;
ISpObjectToken * m_pISpObjectToken;
ISpVoice * m_pISpVoice;
BOOL m_bComInit;
};

//TextToSpeech.cpp文件

#include "StdAfx.h"
#include "TextToSpeech.h"

TextToSpeech::TextToSpeech(void)
{
m_pIEnumSpObjectTokens  = NULL;
m_pISpObjectToken = NULL;
m_pISpVoice = NULL;
m_bComInit = FALSE;
}

TextToSpeech::~TextToSpeech(void)
{
}

int TextToSpeech::Init()
{
//初始化COM组件
if(FAILED(::CoInitializeEx(NULL,0)))
{
//MessageBox("初始化COM组件失败!", "提示", MB_OK|MB_ICONWARNING);
return -1;
}

m_bComInit = TRUE;
return 0;
}

int TextToSpeech::UnInit()
{
if(m_bComInit)
{
::CoUninitialize();
}

return 0;
}

int TextToSpeech::EnumAudioToken(CString arrayVoicePackageName[],int nVoicePackageNameCount)
{
//枚举所有语音Token
if(SUCCEEDED(SpEnumTokens(SPCAT_VOICES, NULL, NULL, &m_pIEnumSpObjectTokens)))
{
//得到所有语音Token的个数
ULONG ulTokensNumber = 0;
m_pIEnumSpObjectTokens->GetCount(&ulTokensNumber);

//检测该机器是否安装有语音包
if(ulTokensNumber == 0)
{
//MessageBox("该机器没有安装语音包!", "提示", MB_OK|MB_ICONWARNING);
return -1;
}
if(ulTokensNumber > nVoicePackageNameCount)
{
//缓冲区过小
return 0;
}

//将语音包的名字加入数组中
CString strVoicePackageName = _T("");
CString strTokenPrefixText = _T("HKEY_LOCAL_MACHINE\\SOFTWARE\\Microsoft\\Speech\\Voices\\Tokens\\");
for(ULONG i=0; i<ulTokensNumber; i++)
{
m_pIEnumSpObjectTokens->Item(i, &m_pISpObjectToken);
WCHAR* pChar;
m_pISpObjectToken->GetId(&pChar);
strVoicePackageName = pChar;
strVoicePackageName.Delete(0, strTokenPrefixText.GetLength());
arrayVoicePackageName[i] = strVoicePackageName;
}

return ulTokensNumber;
}

return -1;
}

//创建SpVoice
int TextToSpeech::CreateSpVoice()
{
//获取ISpVoice接口
if(FAILED(CoCreateInstance(CLSID_SpVoice, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_ISpVoice, (void**)&m_pISpVoice)))
{
//MessageBox("获取ISpVoice接口失败!", "提示", MB_OK|MB_ICONWARNING);
return -1;
}

return 0;
}
//释放SpVoice
int TextToSpeech::DeleteSpVoice()
{
if(m_pISpVoice != NULL)
{
m_pISpVoice->Release();
}
m_pISpVoice = NULL;

return 0;
}
//重置SpVoice
int TextToSpeech::ResetSpVoice()
{
DeleteSpVoice();
return CreateSpVoice();
}

//设置朗读速度（取值范围：-10到10）
int  TextToSpeech::SetRate( long RateAdjust)
{
if(m_pISpVoice == NULL)
return -1;

//设置播放速度
m_pISpVoice->SetRate(RateAdjust);
return 0;
}
//获取朗读速度
int  TextToSpeech::GetRate(long *pRateAdjust)
{
if(m_pISpVoice == NULL)
return -1;

m_pISpVoice->GetRate(pRateAdjust);
return 0;
}

//设置使用的语音库
int  TextToSpeech::SetVoice(ISpObjectToken  *pToken)
{
if(m_pISpVoice == NULL)
return -1;

m_pISpVoice->SetVoice(pToken);
return 0;
}
//获取语音库
int  TextToSpeech::GetVoice(unsigned int nIndex,ISpObjectToken** ppToken)
{
if(m_pIEnumSpObjectTokens == NULL)
return -1;

//设置语言
m_pIEnumSpObjectTokens->Item(nIndex, ppToken);
m_pISpObjectToken = *ppToken;
return 0;
}

//设置音量（取值范围：0到100）
int  TextToSpeech::SetVolume(USHORT usVolume)
{
if(m_pISpVoice == NULL)
return -1;

//设置音量大小
m_pISpVoice->SetVolume(usVolume);
return 0;
}
//获取音量
int  TextToSpeech::GetVolume(USHORT *pusVolume)
{
if(m_pISpVoice == NULL)
return -1;

//设置音量大小
m_pISpVoice->GetVolume(pusVolume);
return 0;
}

//开始朗读
int TextToSpeech::Speak(CString strContent, DWORD dwFlags)
{
if(m_pISpVoice == NULL)
return -1;

//开始进行朗读
HRESULT hSucess = m_pISpVoice->Speak(strContent.AllocSysString(), dwFlags, NULL);

return 0;
}
//朗读生成文件
int TextToSpeech::SpeakToWaveFile(CString strContent,char *pFilePathName,DWORD dwFlags)
{
if(m_pISpVoice == NULL || pFilePathName == NULL)
return -1;

//生成WAV文件
CComPtr<ISpStream> cpISpStream;
CComPtr<ISpStreamFormat> cpISpStreamFormat;
CSpStreamFormat spStreamFormat;
m_pISpVoice->GetOutputStream(&cpISpStreamFormat);
spStreamFormat.AssignFormat(cpISpStreamFormat);
HRESULT hResult = SPBindToFile(pFilePathName, SPFM_CREATE_ALWAYS,
&cpISpStream, &spStreamFormat.FormatId(), spStreamFormat.WaveFormatExPtr());
if(SUCCEEDED(hResult))
{
m_pISpVoice->SetOutput(cpISpStream, TRUE);
m_pISpVoice->Speak(strContent.AllocSysString(), dwFlags, NULL);
return 0;
//MessageBox("生成WAV文件成功!", "提示", MB_OK);
}
else
{
//MessageBox("生成WAV文件失败!", "提示", MB_OK|MB_ICONWARNING);
return 1;
}
}

//暂停朗读
int TextToSpeech::Pause()
{
if(m_pISpVoice != NULL)
{
m_pISpVoice->Pause();
}

return 0;
}
//继续朗读
int TextToSpeech::Resume()
{
if(m_pISpVoice != NULL)
{
m_pISpVoice->Resume();
}

return 0;
}

//跳过部分朗读
int TextToSpeech::Skip(CString strItemType,long lNumItems, ULONG *pulNumSkipped)
{
 if(m_pISpVoice == NULL || strItemType.GetLength() == 0)
  return -1; m_pISpVoice->Skip(strItemType.AllocSysString(), lNumItems,pulNumSkipped);
 return 0;
}

3）调用实例代码。

TextToSpeech ttsSpeech;
ttsSpeech.Init();
CString arrayVoicePackageName[50] = {0};
int nVoicePackageNameCount = 50;
int nCount = ttsSpeech.EnumAudioToken(arrayVoicePackageName,nVoicePackageNameCount);
ttsSpeech.CreateSpVoice();
ISpObjectToken* ppToken = NULL;
ttsSpeech.GetVoice(0,&ppToken);
ttsSpeech.SetVoice(ppToken);
ttsSpeech.SetRate(0);
ttsSpeech.SetVolume(100);
ttsSpeech.Speak("我是中国人");
//ttsSpeech.SpeakToWaveFile("我是中国人","d:\\11.wav");
ttsSpeech.DeleteSpVoice();
ttsSpeech.UnInit();

4、注意事项

1）、sphelper.h编译错误解决方案

SAPI 包含sphelper.h编译错误解决方案 在使用Microsoft Speech SDK 5.1开发语音识别程序时，包含了头文件“sphelper.h”和库文件“sapi.lib”。编译时出错： 1>c:\program files\microsoft speech sdk 5.1\include\sphelper.h(769): error C4430: missing type specifier - int assumed. Note:
C++ does not supportdefault-int 1>c:\program files\microsoft speech sdk5.1\include\sphelper.h(1419) : error C4430: missing type specifier - intassumed. Note: C++ does not support default-int 1>c:\program files\microsoftspeech sdk 5.1\include\sphelper.h(2373)
: error C2065: 'psz' : undeclaredidentifier 1>c:\program files\microsoft speech sdk5.1\include\sphelper.h(2559) : error C2440: 'initializing' : cannot convert from'CSpDynamicString' to 'SPPHONEID *' 1> No user-defined-conversion operatoravailable that can
perform this conversion, or the operator cannot be called1>c:\program files\microsoft speech sdk 5.1\include\sphelper.h(2633) : errorC2664: 'wcslen' : cannot convert parameter 1 from 'SPPHONEID *' to 'constwchar_t *' 1> Types pointed to are unrelated; conversion
requiresreinterpret_cast, C-style cast or function-style cast 搜索了一圈，根据大家的经验汇总，应该是Speech代码编写时间太早，语法不严密。而VS2008对于语法检查非常严格，导致编译无法通过。修改头文件中的以下行即可正常编译：

 Ln769 const ulLenVendorPreferred = wcslen(pszVendorPreferred);

             const unsigned long ulLenVendorPreferred = wcslen(pszVendorPreferred);

Ln 1418static CoMemCopyWFEX(const WAVEFORMATEX * pSrc, WAVEFORMATEX ** ppCoMemWFEX)

              static HRESULT CoMemCopyWFEX(const WAVEFORMATEX * pSrc, WAVEFORMATEX ** ppCoMemWFEX)

Ln 2372for (const WCHAR * psz = (const WCHAR *)lParam; *psz; psz++) {}

             const WCHAR * psz; for (psz = (const WCHAR *)lParam; *psz; psz++) {}

Ln 2559SPPHONEID* pphoneId = dsPhoneId;

              SPPHONEID* pphoneId = (SPPHONEID*)((WCHAR *)dsPhoneId);

Ln 2633pphoneId += wcslen(pphoneId) + 1;

              pphoneId+= wcslen((const wchar_t *)pphoneId) + 1; 

2）、Speak指定为SPF_ASYNC（异步）时，不要过早的释放ISpVoice对象，否则就没有声音，因为ISpVoice生命周期结束了，就不会播放。一般将ISpVoice对象放到类的成员变量中，类析构时才释放ISpVoice对象。

3）、Speak第一次朗读时很慢，因为加载引擎需要一段时间，可以使用线程预先Speak("",SPF_ASYNC)而加载引擎，但需要注意的是在初始化COM的时候使用CoInitializeEx，而不要使用CoInitialize。

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