AI語音克隆進入「零樣本」時代:解析TTS模型四大流派與問鼎榜首的MiniMax

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  • Jun 04, 2025
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前言:當AI開口說話,世界聽見了什麼?

還記得第一次聽到電腦「說話」的感覺嗎?那機械式的、毫無情感的聲音,總讓人覺得彆扭又不自然。但如今,這一切都變了!當我前幾天用起點的聽書功能時,那個「說書先生」的聲音簡直太傳神了,抑揚頓挫、情感豐富,完全聽不出是AI生成的。後來才知道,這背後使用的正是最近在國際評測榜單上橫掃OpenAI和ElevenLabs,問鼎全球榜首的MiniMax Speech-02語音模型。

嘿,別懷疑,你現在腦中「讀」到的這段文字,如果用AI語音播放出來,可能連你自己都分辨不出是真人還是AI了!這就是當今AI語音技術的神奇之處。

作為一個長期關注AI技術發展的部落格顧問,我不禁好奇:AI語音技術是如何在短短幾年內實現如此巨大的飛躍?為什麼MiniMax能夠在這個競爭激烈的領域中脫穎而出?這些技術又將如何改變我們的生活和工作方式?

今天,就讓我們一起深入探索AI語音克隆技術的發展歷程、四大技術流派的演進,以及MiniMax Speech-02如何以「零樣本學習」技術重新定義語音合成的未來。無論你是技術愛好者、內容創作者,還是對AI應用感興趣的普通讀者,這篇文章都將為你揭開AI語音技術的神秘面紗。

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從機器人到「超擬人」:AI語音技術的演進之路

說起AI語音技術,你可能會想到Siri、Google Assistant或是各種導航軟體中那些越來越自然的聲音。但你知道嗎?這些技術的背後,是一場持續了數十年的技術革命。

在2017年之前,AI語音合成(也就是Text-to-Speech,簡稱TTS)技術還相當原始。那時的電腦聲音聽起來就像是一個個單字被硬生生地拼湊在一起,機器人感十足,完全無法表達情感和語調的變化。

但隨著2017年Transformer架構的出現,AI語音技術開始了飛速發展。從此,這個領域主要形成了四大技術流派,每一個都代表著語音合成技術的一個重要里程碑。

TTS模型四大流派技術比較表

技術流派代表模型發布年份核心技術優勢劣勢應用場景
第一流派Tacotron (Google)2017年端到端神經網絡、Seq2Seq模型、Attention機制首個端到端神經網絡語音合成系統,簡化傳統語音合成流程合成速度慢,資源消耗大,僅支持單一說話人早期語音助手、基礎語音合成
第二流派FastSpeech (微軟)2019年非自回歸模型、Duration Predictor、Length Regulator合成速度提升270倍,穩定性高,可控性強表現力和自然度有限,情感表達不夠豐富需要高效率語音合成的場景,如導航、通知
第三流派VITS (韓國研究者)2021年Flow matching框架、VAE、GAN對抗訓練、自動對齊語音更自然,情感表達豐富,支持一對多映射模型複雜度高,訓練難度大聲音克隆、角色配音、情感化語音助手
第四流派VALL-E (微軟)2023年語言建模、離散音頻編碼、零樣本學習只需幾秒音頻即可模仿聲音,擴展性強隱私和安全風險高,可能被濫用個性化語音助手、內容創作、聲音保存
最新技術MiniMax Speech-022025年可學習的音色提取器、Flow-VAE、零樣本學習支持32種語言,超擬人音質,極低字錯率,價格僅為競品四分之一尚待觀察全場景應用:有聲書、播客、影視配音、教育、客服等

第一流派:Tacotron - 第一個端到端神經網絡語音合成系統

2017年,Google發布了Tacotron模型,這是有史以來第一個端到端神經網絡語音合成系統。它將文本直接轉換為語音,大大簡化了傳統語音合成的複雜流程。

有趣的是,Tacotron這個名字的由來相當隨意——據說是因為論文的作者們都很喜歡吃墨西哥夾餅(Taco),所以取名為Tacotron。這種隨性的命名方式,在科技圈還真不少見呢!

如果用比喻來解釋,Tacotron就像是一個「聰明的朗讀演員」。這個演員從一串文字開始,一步一步將它變成你能聽到的自然語音。具體來說,它包括以下步驟:

  1. 首先,Tacotron將輸入的文字(如「Hello world」)轉換成字符
  2. 然後用編碼器(Encoder)神經網絡,將這些字符轉成一串「理解向量」,存在「記憶庫」中,包括文字的音素、語義、發音特徵等
  3. 接著在解碼器(Decoder)環節中,逐幀生成所謂的梅爾頻譜圖(Mel Spectrogram),它就像聲音的「照片」,描述了每個時間點的頻率能量分布
  4. 最後通過一種稱為「Griffin-Lim」的聲碼器(Vocoder),將梅爾頻譜圖「反轉」成真正的音頻波形,也就是可以播放的人聲

然而,Tacotron模型也有兩個明顯的缺點:

  1. 它假設輸入的文字和輸出音頻存在一一對應的關係,這在今天看來是不合理的。因為文字是固定的,但輸出的音頻會受到說話人特點、情緒、聲調等多種因素影響。
  2. 它的合成速度非常慢,因為這種序列到序列模型(Seq2Seq model)是自回歸的生成方式,無法快速合成整段語音,資源消耗也很大。

第二流派:FastSpeech - 速度提升270倍的非自回歸模型

正是因為Tacotron的這些缺點,2019年,微軟推出的FastSpeech模型很快取代了Tacotron,成為了業界的新標準。顧名思義,FastSpeech比Tacotron快了270倍!

FastSpeech更像是一個「更高階的朗讀者」。傳統的Tacotron是逐字逐句地朗讀,每讀完一個字才能繼續下一個字。而FastSpeech的方式更像是先預覽整段文字,了解每個字的發音時長,然後一次性地把整段文字朗讀出來。這種方式不僅更快,還能根據需要調整語速和語調。

在技術上,FastSpeech的關鍵創新是在編碼器之後加入了「Duration Predictor」(持續時間預測器)和「Length Regulator」(長度調節器)。前者預測每個音素的持續時間,解決文字與語音長度不匹配的問題;後者則根據預測的持續時間,通過重複或拉伸編碼器輸出的特徵向量,讓輸出的語音長度和實際講話時間一致。

這種結構使得FastSpeech能夠並行生成整個語音序列,大大提高了合成速度。相比於自回歸模型,FastSpeech在梅爾頻譜圖生成上提升了270倍,在語音合成上提升了38倍。同時,它的生成穩定性更高,避免了傳統模型中常見的跳字和重複問題,也有更強的可控性,可以根據需要調整語速,實現更自然的語音合成。

第三流派:VITS - 統一概率建模的整合系統

到了2021年,一群韓國研究者發表了論文,推出了VITS端到端語音合成模型,迅速成為業界廣泛採用的新標準。VITS模型架構更加複雜,加入了很多新的組件,使得這一代的TTS模型可以根據文本演繹出不同語速、語調和情感的語音,實現一對多的映射。同時,生成的語音更自然,更接近人類。

如果繼續用「朗讀演員」的比喻,VITS更像是一個「老戲骨」,能夠根據劇本(文本)演繹出不同情感、語速和語調的表演,演技也更加自然。它標誌著各種小模塊串聯起來的TTS系統,轉向了基於flow matching(流匹配)框架,統一進行概率建模的整合階段。

VITS的技術創新主要包括:

  1. 加入了「先驗網絡」來預測語音背後的「潛在變量」,這些變量決定了說話方式,如語調、速度、情緒等
  2. 在「後驗網絡」中,用真實語音來推斷特定文本到底用了哪些潛在因素,幫助模型學得更精準
  3. Flow模塊讓模型靈活應對不同表演風格,比如將一個簡單的「你好」演繹成溫柔版、機械版、傲嬌版等,只需稍微調整「變量」
  4. 加入了GAN(生成對抗網絡)對抗訓練,讓解碼器相當於「演員」,判別器相當於「觀眾」,通過對抗提升語音自然度
  5. 自動對齊技術,讓模型學會自動把文字和語音對應上,無需人工標註的對齊數據

VITS模型的提出為語音合成領域帶來了顯著進步,使得語音生成更多變、更靈活、更自然、更個性化。前段時間在社交媒體上病毒式傳播的「Taylor Swift說中文」、「郭德綱說英文相聲」、「AI孫燕姿」等變音視頻,都是基於VITS做出來的。

第四流派:VALL-E - 將語音合成轉化為語言建模問題

2023年,微軟在一篇論文中提出了新的TTS模型方法,稱為VALL-E,將語音合成任務轉化為語言建模問題,利用離散的音頻編碼(token)來生成高質量的語音。

VALL-E的想法非常簡單,就像ChatGPT一樣,它本質上是一個Transformer模型,將文字轉成token,然後通過token之間的注意力機制,以自回歸的方式輸出token。這種將大語言模型思路應用到語音合成的方法,開創了語音技術的新範式。

比起之前的幾代模型,VALL-E可以說是一個天賦極高的「模仿大師」。這樣的「演員」只需聽三秒鐘的某人說話,就能模仿其聲音、語調和情感,朗讀任意文本。

VALL-E的核心創新在於音頻編碼和語言建模:

  1. 音頻編碼:使用神經音頻編解碼器(如EnCodec)將語音信號壓縮為離散的音頻token,保留說話者的聲音特徵
  2. 語言建模:訓練一個語言模型,學習在給定文本和音頻提示的條件下,生成目標語音的音頻token序列

這使得VALL-E具備了「零樣本學習」(zero-shot learning)的能力,只需幾秒鐘的音頻提示,即可模仿任意說話者的聲音。同時,利用離散的音頻token簡化了模型訓練過程,提高了效率,生成的語音也更自然流暢,保留了說話者的情感和語調。

這種架構的最大優勢在於其擴展性。一旦有了Transformer架構,你可以將各種模態都轉換到語音token的空間中,實現text to speech(文字轉語音)、image to speech(圖像轉語音)、video to speech(視頻轉語音)等多種轉換,具有極強的拓展性。

MiniMax Speech-02:問鼎全球榜首的中國AI語音技術

發展到2023年,語音模型已經相當成熟,可以應用於配音、數字分身、語音助手等多個領域。但技術進步並沒有停止,2025年初,MiniMax的語音模型Speech-02一發布,就在Artificial Analysis Speech Arena和Hugging Face TTS Arena等專業榜單上超過了OpenAI和ElevenLabs,排名全球第一。

這款來自中國的AI語音模型,為什麼能夠在國際舞台上脫穎而出?它到底有哪些過人之處?讓我們一起來揭開MiniMax Speech-02的神秘面紗。

Speech-02的核心技術突破

從MiniMax Speech-02的技術報告中,我們可以看出它有幾個重要的創新點:

  1. 升級版編碼器:將編碼器變成了一個「會學習的音色提取器」,能夠將任意長度的音頻片段轉化為固定尺寸的條件向量,實現高質量、靈活的聲音表達,並支持32種多語種。這樣的Speaker Encoder與後面的AR(自回歸)Transformer協同訓練,讓語音合成的效果有明顯提升。

  2. 零樣本學習:傳統聲音克隆需要大量聲音樣本和文本標註,而MiniMax的技術只需幾秒鐘的任意聲音樣本,就能合成出逼真的聲音,無需大量樣本和多次調整。

  3. 潛在流匹配模型(Flow-VAE):這是在VITS模型基礎上的升級,融合了VAE(變分自編碼器)和Flow(歸一化流),前者負責學習「說話風格」的潛在空間,後者讓這個潛在空間的表達能力更強、更靈活。這樣的架構提供了比傳統梅爾頻譜圖更豐富的音頻表徵,而Flow Matching則能準確建模這些音頻表徵的分布。簡而言之,Flow和VAE的結合能幫助模型學會用不同語速、情緒、語調去說話,而且保證聽起來像真人。

Speech-02的實際表現:橫掃國際評測榜單

MiniMax Speech-02在國際權威的Artificial Analysis和Hugging Face TTS Arena兩大語音評測榜單上拿下雙料冠軍,將OpenAI、ElevenLabs等國際巨頭甩在身後。這不僅是一家公司的勝利,更是中國AI技術在全球舞台上的一次高光時刻。

在Artificial Analysis榜單的評測中,Speech-02在字錯率(WER)和相似度(SIM)等客觀指標上取得了SOTA(State-of-the-Art,當前最佳)結果。與Seed-TTS、CosyVoice 2和真實音頻相比,Speech-02在中英文的零樣本語音克隆中均實現了更低的WER,表明其發音錯誤率更低且更清晰穩定。

在相似度方面,Speech-02在所有24種測試語言中均顯著優於ElevenLabs的multilingual_v2模型,生成的語音更逼近真人輸出。這種高度的相似度,使得Speech-02生成的語音具備了極高的真實感和自然度,能夠為用戶帶來更加沉浸式的語音交互體驗。

Hugging Face TTS Arena榜單則側重於用戶的主觀體驗。在這個注重「口碑」的榜單上,Speech-02同樣收穫了滿滿的讚譽。用戶們在盲聽過程中,紛紛對Speech-02生成的語音給出了高度評價,認為其聲音自然、生動,情感表達豐富,完全沒有傳統語音合成那種機械、生硬的感覺。

Speech-02的實用功能:超擬人、個性化、多樣性

除了技術指標上的卓越表現,Speech-02還提供了一系列實用功能,為用戶帶來超擬人、個性化、多樣性的語音服務:

  1. 文生音功能:用戶只需輸入自然語言文本描述,Speech-02就能根據這些描述生成符合要求的獨特音色。比如,一位網絡小說作者在創作科幻小說時,需要為一個神秘的外星生物角色配音,他可以通過「文生音」功能,輸入對這個外星生物聲音特點的描述,如「低沉、沙啞,帶有一種金屬質感的回聲」,Speech-02便能迅速生成與之匹配的獨特音色。

  2. 情緒控制:Speech-02讓用戶可以根據想要的情緒(喜怒哀樂)來生成語音,大大豐富了語音的表現力。比如同一段文字,可以用不同的情緒表達出來,從溫柔的問候到激動的演說,再到傷心的低語,都能精準呈現。

  3. 多語言支持:Speech-02支持32種語言,包括對粵語的優化,而且能夠實現任意語言、任意口音、任意音色的無限組合。這對於內容出海和跨語言交流非常有幫助。

  4. 長文本處理:Speech-02能夠一口氣輸出多達20萬字符的長文本,穩定性極高,適合製作有聲書、播客等長內容。

  5. 聲波分離技術:Speech-02還引入了聲波分離技術,可以將混合音頻中的人聲分離出來,對於處理含有背景音樂的新聞素材等非常有用。

Speech-02的商業優勢:性價比之王

除了技術和功能上的優勢,Speech-02還有一個不容忽視的商業優勢——極高的性價比。Speech-02的商用定價僅為全球頭部模型ElevenLabs的四分之一,這使得它在商業應用中具有極強的競爭力。

目前,MiniMax已經和閱文集團、高途教育、香港電視台等公司達成合作,在AI玩具、汽車智能座艙等硬件場景也有創新應用。隨著技術的成熟和價格的親民化,我們可以預見,AI語音技術將在更多領域得到廣泛應用。

AI語音技術的商業應用:從娛樂到教育的全方位滲透

AI語音技術的進步不僅僅是技術指標的提升,更重要的是它為各行各業帶來的變革。從內容創作到客戶服務,從教育培訓到醫療健康,AI語音技術正在以前所未有的速度滲透到我們生活的方方面面。

內容創作與娛樂

在內容創作領域,AI語音技術正在徹底改變創作者的工作方式:

  1. 有聲書與播客製作:創作者可以使用AI語音技術,將文字內容快速轉換為高質量的有聲內容,大大降低了製作成本和時間。特別是對於獨立作者和小型出版商,這意味著他們可以以更低的成本進入有聲書市場。

  2. 影視配音:AI語音技術可以為影視作品提供初步配音,或者在後期製作中進行臨時配音,幫助導演和製作人更好地把握作品的節奏和情感。例如,當演員無法進行補錄時,AI語音可以完美模仿其聲音進行臨時替代。

  3. 遊戲角色配音:遊戲開發者可以使用AI語音技術為遊戲中的NPC(非玩家角色)生成對話,使遊戲世界更加豐富多彩。特別是對於開放世界遊戲,AI語音可以生成數以萬計的對話內容,大大提升遊戲的沉浸感。

  4. 虛擬偶像與數字人:AI語音技術結合3D建模和動作捕捉技術,可以創建逼真的虛擬偶像和數字人,為娛樂產業帶來新的可能性。

教育與培訓

在教育領域,AI語音技術正在幫助學生和教師突破時間和空間的限制:

  1. 語言學習:AI語音技術可以為語言學習者提供發音指導和口語練習,幫助他們更快地掌握新語言。例如,「吳彦祖帶你學口語」的課程就利用MiniMax的語音模型,構建了24小時可定制化AI語言陪練系統,讓用戶可以和「AI阿祖」練習口語對話。

  2. 個性化教學:AI語音助手可以根據學生的學習進度和風格,提供個性化的教學內容和反饋,幫助學生更有效地學習。

  3. 無障礙教育:對於視障學生或閱讀障礙者,AI語音技術可以將文字教材轉換為語音,使他們能夠平等地獲取教育資源。

客戶服務與商業應用

在商業領域,AI語音技術正在改變企業與客戶的互動方式:

  1. 智能客服:AI語音技術可以為企業提供24/7的智能客服,回答客戶的常見問題,處理簡單的服務請求,大大提高客戶服務的效率和滿意度。

  2. 銷售與營銷:AI語音技術可以幫助企業製作個性化的語音營銷內容,或者在電話銷售中提供實時的語音輔助,提高銷售轉化率。

  3. 會議記錄與摘要:AI語音技術可以自動記錄會議內容,並生成會議摘要,幫助與會者更好地回顧和跟進會議決策。

醫療健康與社會服務

在醫療和社會服務領域,AI語音技術正在幫助提供更人性化的服務:

  1. 心理健康支持:AI語音助手可以提供初步的心理健康支持,幫助用戶緩解壓力和焦慮,特別是在專業心理健康資源有限的地區。

  2. 老年人陪伴:AI語音技術可以為獨居老人提供陪伴和日常提醒,幫助他們保持社交連接和生活自理能力。

  3. 醫療諮詢與提醒:AI語音助手可以提供基本的醫療諮詢,提醒患者按時服藥,或者幫助醫生記錄病歷和診斷信息。

AI語音技術的倫理與安全:如何保護聲音版權?

隨著AI語音技術的快速發展和廣泛應用,聲音版權和安全問題也日益凸顯。特別是零樣本學習技術讓語音克隆變得更加容易,這引發了人們對聲音濫用和欺詐的擔憂。

聲音版權的挑戰

聲音版權問題主要體現在以下幾個方面:

  1. 未經授權的聲音克隆:AI技術可以輕易克隆名人或普通人的聲音,如果沒有適當的授權和監管,可能導致聲音被濫用。例如,OpenAI在展示4o語音多模態產品時,就因為聲音過於像美國演員斯嘉麗·約翰遜而被後者抨擊。

  2. 聲音身份盜用:不法分子可能利用克隆的聲音進行詐騙或散布虛假信息,損害個人和社會利益。

  3. 聲音創作的歸屬權:當AI生成的聲音作品越來越接近人類創作,聲音作品的著作權歸屬問題也變得複雜。

行業解決方案

面對這些挑戰,產業界正在積極探索解決方案:

  1. 聲音水印技術:在AI生成的語音中嵌入不可聽見的水印,使得這些語音可以被識別為AI生成,而非真人發聲。這些水印可以包含生成時間、生成者身份等信息,有助於追溯語音的來源。

  2. 聲紋鑑定與聲簽授權:建立聲音認證系統,確保只有經過授權的聲音才能被用於特定用途,並且可以追溯聲音的使用情況。

  3. 法律法規與行業標準:推動相關立法和行業標準的制定,明確AI語音技術的使用邊界和責任歸屬,保護聲音創作者的權益。

  4. 用戶教育與意識提升:提高公眾對AI語音技術的認識,幫助人們辨別真實語音和AI生成語音,防範可能的欺詐風險。

未來展望:從真偽混亂到有據可信

雖然AI語音技術的發展帶來了一些挑戰,但長期來看,隨著技術的成熟和監管的完善,我們有理由相信,AI語音將從真偽混亂走向有據可信。

正如修圖軟件並沒有毀滅攝影本身,AI語音技術也不會取代人類的聲音創作,反而可能催生更多的管理、認證、標準和創新應用。未來,人類和機器說話的邊界將變得更加清晰透明,兩者都將得到尊重和發展。

結語:AI語音技術的未來,聲入人心

從2017年的Tacotron到2025年的MiniMax Speech-02,AI語音技術在短短幾年內實現了從機器人聲到「超擬人」聲音的巨大飛躍。這一技術革命不僅改變了我們與機器交互的方式,也為內容創作、教育培訓、客戶服務等領域帶來了前所未有的機遇。

特別值得關注的是,中國企業MiniMax在這一領域的突破性進展,不僅證明了中國AI技術的實力,也為全球AI語音技術的發展注入了新的活力。通過「技術突破+極致性價比」的策略,中國AI企業正在全球市場上贏得越來越多的話語權和影響力。

當然,技術的進步也伴隨著挑戰,特別是在聲音版權和安全方面。但隨著行業解決方案的不斷完善和成熟,我們有理由相信,AI語音技術將在保護創作者權益的同時,為人類社會帶來更多便利和價值。

就像科幻電影《Her》中描繪的那樣,人類與AI之間流暢自然的語音交互,或許正在以比我們想象中更快的速度到來。在這個AI語音技術日新月異的時代,我們既是見證者,也是參與者和受益者。讓我們拭目以待,AI語音技術將如何繼續改變我們的生活,創造更多驚喜和可能。


參考資料

  1. MiniMax官方技術報告,2025年
  2. Artificial Analysis Speech Arena評測榜單,2025年
  3. Hugging Face TTS Arena評測榜單,2025年
  4. 《AI語音模型:MiniMax Speech-02》,CSDN博客,2025年5月
  5. 《中國AI撕開市場》,世界新聞網,2025年5月
  6. 《Speech-02語音模型登頂國際榜單》,騰訊新聞,2025年5月
  7. Google Tacotron論文,2017年
  8. 微軟FastSpeech論文,2019年
  9. VITS端到端語音合成模型論文,2021年
  10. 微軟VALL-E語音模型論文,2023年
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