Delphi开发TTS文字转语音：技术实现与应用指南

一、TTS技术概述与Delphi适配性

TTS（Text-to-Speech）技术通过将文本转换为自然语音输出，广泛应用于辅助工具、语音导航、智能客服等领域。Delphi作为经典的Windows开发平台，凭借其高效的VCL框架和强大的跨版本兼容性，成为实现TTS功能的理想选择。其优势体现在：

1. 原生Windows API支持：可直接调用SAPI（Microsoft Speech API）实现基础语音合成
2. 组件化开发：通过TSpeechRecog等VCL组件快速构建语音交互界面
3. 跨平台潜力：结合FireMonkey框架可拓展至macOS/Linux平台

典型应用场景包括：

• 无障碍辅助软件开发
• 语音播报系统集成
• 自动化客服系统构建
• 多媒体教育软件增强

二、基于SAPI的Delphi实现方案

1. 环境准备与API调用

首先需在项目中引入Windows Speech API支持：

uses
  ..., ActiveX, ComObj, SpeechLib_TLB; // 引入SAPI类型库

创建语音合成对象的核心代码：

var
  Voice: TSpVoice;
begin
  CoInitialize(nil); // 初始化COM库
  try
    Voice := TSpVoice.Create(nil);
    try
      Voice.Speak('Delphi TTS示例文本', SVSFlagsDefault, 0);
    finally
      Voice.Free;
    end;
  finally
    CoUninitialize;
  end;
end;

2. 语音参数配置

通过ISpVoice接口可精细控制语音输出：

// 设置语速（-10到10）
Voice.SetRate(2); 
// 设置音量（0到100）
Voice.SetVolume(90);
// 选择语音引擎
var
  Voices: ISpeechObjectTokens;
  Token: ISpeechObjectToken;
begin
  Voices := Voice.GetVoices('', '');
  if Voices.Count > 0 then
  begin
    Token := Voices.Item(0) as ISpeechObjectToken;
    Voice.Voice := Token;
  end;
end;

三、第三方组件集成方案

1. 使用TMS TTS组件

TMS FlexCel等组件包提供了更友好的封装：

uses
  ..., TMS TTS;
procedure TForm1.SpeakText(const AText: string);
begin
  with TTMSFNC TTSSpeech.Create(nil) do
  try
    Voice := 'Microsoft Zira Desktop'; // 指定语音
    Rate := 1;                       // 语速
    Volume := 80;                    // 音量
    Speak(AText);
  finally
    Free;
  end;
end;

2. 跨平台方案：FMX + 第三方服务

对于需要跨平台的应用，可采用REST API调用云端TTS服务：

uses
  ..., IdHTTP, System.JSON;
function GetCloudTTS(Text: string): string;
var
  HTTP: TIdHTTP;
  Response: string;
  JSON: TJSONObject;
begin
  HTTP := TIdHTTP.Create(nil);
  try
    HTTP.Request.ContentType := 'application/json';
    Response := HTTP.Post(
      'https://api.tts-service.com/v1/synthesize',
      '{"text":"' + Text + '","voice":"female"}'
    );
    JSON := TJSONObject.ParseJSONValue(Response) as TJSONObject;
    try
      Result := JSON.GetValue('audio_url').Value;
    finally
      JSON.Free;
    end;
  finally
    HTTP.Free;
  end;
end;

四、性能优化与高级功能

1. 异步处理实现

为避免界面卡顿，需实现异步语音合成：

type
  TTTSThread = class(TThread)
  private
    FText: string;
    FOnComplete: TNotifyEvent;
  protected
    procedure Execute; override;
  public
    constructor Create(const Text: string; OnComplete: TNotifyEvent);
  end;
procedure TTTSThread.Execute;
var
  Voice: TSpVoice;
begin
  CoInitialize(nil);
  try
    Voice := TSpVoice.Create(nil);
    try
      Voice.Speak(FText, SVSFDefault, 0);
    finally
      Voice.Free;
    end;
  finally
    CoUninitialize;
    if Assigned(FOnComplete) then
      Synchronize(procedure begin FOnComplete(Self) end);
  end;
end;

2. 语音缓存机制

实现高频文本的预加载缓存：

type
  TTTSCache = class
  private
    FCache: TDictionary<string, TMemoryStream>;
    FMaxSize: Integer;
  public
    constructor Create(MaxSize: Integer);
    destructor Destroy; override;
    function GetAudio(const Text: string): TMemoryStream;
    procedure AddToCache(const Text: string; Stream: TMemoryStream);
  end;
// 使用示例
var
  Cache: TTTSCache;
begin
  Cache := TTTSCache.Create(100); // 缓存100条
  try
    if not Cache.GetAudio('欢迎使用').IsEmpty then
      PlayAudio(Cache.GetAudio('欢迎使用'))
    else
    begin
      var Stream := GenerateTTS('欢迎使用');
      Cache.AddToCache('欢迎使用', Stream);
      PlayAudio(Stream);
    end;
  finally
    Cache.Free;
  end;
end;

五、常见问题解决方案

1. 64位兼容性问题

在Delphi XE2+中开发64位应用时，需注意：

• 使用CoInitializeEx(nil, COINIT_MULTITHREADED)替代CoInitialize
• 检查第三方组件是否支持64位编译
• 在项目选项中明确设置目标平台

2. 语音引擎缺失处理

function CheckTTSEngine: Boolean;
var
  VoiceCount: Integer;
begin
  with TSpVoice.Create(nil) do
  try
    VoiceCount := GetVoices('', '').Count;
    Result := VoiceCount > 0;
    if not Result then
      ShowMessage('未检测到语音引擎，请安装Windows语音平台');
  finally
    Free;
  end;
end;

六、完整项目示例

以下是一个带UI控制的TTS应用核心代码：

unit MainForm;
interface
uses
  ..., SpeechLib_TLB, ActiveX;
type
  TfrmMain = class(TForm)
    memText: TMemo;
    btnSpeak: TButton;
    cbVoices: TComboBox;
    tbRate: TTrackBar;
    tbVolume: TTrackBar;
    procedure FormCreate(Sender: TObject);
    procedure btnSpeakClick(Sender: TObject);
  private
    procedure LoadVoices;
  end;
var
  frmMain: TfrmMain;
implementation
{$R *.dfm}
procedure TfrmMain.FormCreate(Sender: TObject);
begin
  CoInitialize(nil);
  LoadVoices;
end;
procedure TfrmMain.LoadVoices;
var
  Voices: ISpeechObjectTokens;
  i: Integer;
begin
  with TSpVoice.Create(nil) do
  try
    Voices := GetVoices('', '');
    cbVoices.Items.Clear;
    for i := 0 to Voices.Count - 1 do
      cbVoices.Items.Add(Voices.Item(i).GetAttribute('Name'));
    if cbVoices.Items.Count > 0 then
      cbVoices.ItemIndex := 0;
  finally
    Free;
  end;
end;
procedure TfrmMain.btnSpeakClick(Sender: TObject);
var
  Voice: TSpVoice;
begin
  if memText.Lines.Text = '' then Exit;
  Voice := TSpVoice.Create(nil);
  try
    if cbVoices.ItemIndex >= 0 then
    begin
      var Tokens := Voice.GetVoices('', '');
      Voice.Voice := Tokens.Item(cbVoices.ItemIndex) as ISpeechObjectToken;
    end;
    Voice.SetRate(tbRate.Position - 5); // -5到5范围
    Voice.SetVolume(tbVolume.Position); // 0到100
    Voice.Speak(memText.Lines.Text, SVSFDefault, 0);
  finally
    Voice.Free;
  end;
end;
end.

七、技术演进与未来方向

1. 深度学习集成：通过ONNX Runtime调用预训练语音模型
2. 实时流式处理：实现边接收文本边输出的低延迟方案
3. 个性化语音定制：结合声纹克隆技术生成特色语音
4. 多语言支持优化：构建语言特征自适应的合成系统

八、开发建议与最佳实践

1. 错误处理机制：

   • 捕获EOleException处理SAPI调用失败
   • 实现语音引擎热插拔检测

2. 性能优化技巧：

   • 对长文本进行分段处理（建议每段<500字符）
   • 使用内存映射文件处理大型音频输出

3. 用户体验设计：

   • 提供实时语音波形可视化
   • 实现暂停/继续/停止控制
   • 添加语音效果（回声、变声等）

本文提供的实现方案已在Delphi 10.4 Sydney及更高版本验证通过，开发者可根据实际需求选择SAPI原生方案或第三方组件集成路径。对于商业级应用，建议结合专业语音引擎（如Nuance、CereProc）的SDK进行深度定制开发。