Sambert-HifiGan语音合成效果主观评价方法

引言：中文多情感语音合成的用户体验挑战

随着深度学习在语音合成（Text-to-Speech, TTS）领域的持续突破，Sambert-HifiGan作为ModelScope平台上的经典端到端中文语音合成模型，凭借其高自然度和丰富的情感表达能力，广泛应用于智能客服、有声阅读、虚拟主播等场景。该模型采用SAmBERT（Semantic-Aware BERT）作为声学模型，结合HiFi-GAN作为神经声码器，实现了从文本到高质量语音波形的高效生成。

然而，尽管客观指标如MOS（Mean Opinion Score）、STOI（Short-Time Objective Intelligibility）等能部分反映语音质量，语音合成的真实用户体验仍高度依赖主观感知。尤其是在“中文多情感”这一复杂任务中，语调、节奏、情感强度等难以量化的因素直接影响听众的情绪共鸣与信息理解。因此，如何科学、系统地开展Sambert-HifiGan语音合成效果的主观评价，成为评估其实际应用价值的关键环节。

本文将围绕基于Flask接口集成的Sambert-HifiGan服务，提出一套可落地的主观评价方法论，涵盖评价设计、实验流程、评分标准与结果分析，帮助开发者和产品团队精准把握合成语音的听觉表现力。

主观评价的核心维度设计

有效的主观评价必须建立在清晰、可操作的评价维度之上。针对“中文多情感”语音合成特性，我们建议从以下五个核心维度进行打分：

| 维度 | 定义说明 | 评分范围 | |------|--------|---------| |自然度 (Naturalness)| 语音听起来是否像真人说话，是否存在机械感、卡顿或异常音素连接 | 1–5分 | |清晰度 (Clarity)| 发音是否准确，字词是否可辨识，尤其在复杂词汇或专业术语中 | 1–5分 | |情感匹配度 (Emotion Alignment)| 合成语音的情感（如喜悦、悲伤、愤怒）是否与输入文本意图一致 | 1–5分 | |语调流畅性 (Prosody Fluency)| 语调起伏是否合理，停顿、重音、节奏是否符合中文语言习惯 | 1–5分 | |整体偏好 (Overall Preference)| 在多个样本对比中，更倾向于选择哪一个？用于A/B测试 | A/B二选一 |

📌 设计原则：避免使用模糊术语如“好听”，而是聚焦于可感知的语言学特征。每个维度应配有示例音频供评委参考训练。

实验设计与实施流程

1. 样本准备

文本选择：覆盖多种情感类型（喜、怒、哀、惧、中性），每类至少5条文本，长度控制在20–80字之间。text 示例（喜悦）："今天真是个好日子！阳光明媚，心情也跟着灿烂起来。" 示例（悲伤）："窗外下着雨，我独自坐在房间里，回忆着那些再也回不去的时光。"
语音生成：通过已部署的Flask API批量调用Sambert-HifiGan模型生成对应音频，保存为16kHz、16bit的WAV格式文件。
随机化处理：对音频文件重命名并打乱顺序，避免编号或命名带来的偏见。

2. 评委招募

建议招募15–30名中文母语者，年龄分布均匀，无听力障碍。
可分为两组：
普通用户组：代表终端听众，关注整体听感；
专业评审组：具备语音/语言背景，可深入分析语调与情感细节。

3. 评价平台搭建

利用现有Flask WebUI进行轻量改造，构建一个简易的主观评测界面：

# app.py 片段：添加主观评分路由 from flask import Flask, request, render_template, jsonify import os import json app = Flask(__name__) EVALUATION_DATA = [] @app.route('/evaluate') def evaluate(): audio_files = os.listdir('static/generated_audios') return render_template('evaluate.html', audios=audio_files) @app.route('/submit_score', methods=['POST']) def submit_score(): data = request.json EVALUATION_DATA.append(data) return jsonify({"status": "success"})

前端页面evaluate.html提供播放控件与评分滑块：

<div class="evaluation-item" ng-repeat="audio in audios"> <audio controls> <source src="/static/generated_audios/{{audio}}" type="audio/wav"> </audio> <p><strong>文本：</strong>{{ getText(audio) }}</p> <label>自然度：<input type="range" min="1" max="5" step="1" name="naturalness"></label> <label>清晰度：<input type="range" min="1" max="5" step="1" name="clarity"></label> <label>情感匹配度：<input type="range" min="1" max="5" step="1" name="emotion"></label> <label>语调流畅性：<input type="range" min="1" max="5" step="1" name="prosody"></label> </div> <button onclick="submitScores()">提交评分</button>

✅ 优势：复用已有WebUI架构，无需额外开发成本，支持远程在线评分。

评分标准定义与培训机制

为确保评分一致性，需为评委提供明确的评分指南，并进行简短培训。

各维度评分细则（5分制）

| 分数 | 自然度 | 清晰度 | 情感匹配度 | 语调流畅性 | |------|--------|--------|------------|------------| |5| 极其自然，几乎无法分辨是合成语音 | 所有字词清晰可辨，无误听可能 | 情感表达强烈且准确，与文本完全契合 | 语调变化自然，节奏得当，接近真人朗读 | |4| 较自然，偶有轻微机械感 | 大部分内容清晰，个别字词需注意 | 情感能被识别，但略显平淡或稍过 | 语调基本合理，少数地方略生硬 | |3| 一般水平，明显非真人，但可接受 | 多数字词可听清，存在少量模糊发音 | 情感方向正确，但强度不足或不协调 | 节奏基本连贯，但缺乏抑扬顿挫 | |2| 不自然，有明显断续或失真 | 部分词语难以辨认，影响理解 | 情感表达错误或缺失 | 语调平直或突兀，影响听感 | |1| 完全不自然，严重失真或噪音 | 多处无法理解，严重影响沟通 | 情感与文本完全不符 | 节奏混乱，断句错误 |

培训流程建议

播放3组标准样例（每组含高低分样本）
解释各维度差异点（如：“这个样本为什么是4分而不是5分？”）
进行一次模拟评分并反馈结果
开始正式测试

数据收集与统计分析方法

1. 数据清洗

剔除未完成全部评分的记录；
检查极端值（如全5分或全1分），判断是否为敷衍作答；
对每位评委计算评分方差，过高者视为不可靠数据。

2. 统计分析策略

（1）维度均值分析

计算每个维度的平均得分及其95%置信区间：

import numpy as np from scipy import stats def ci_mean(scores): mean = np.mean(scores) se = stats.sem(scores) lower, upper = stats.t.interval(0.95, len(scores)-1, loc=mean, scale=se) return mean, lower, upper # 示例输出 naturalness_scores = [4, 5, 4, 3, 5, ...] mean, low, high = ci_mean(naturalness_scores) print(f"自然度: {mean:.2f} ({low:.2f}~{high:.2f})")

（2）情感类别对比分析

按情感类型分组，比较不同情感下的综合得分：

import pandas as pd import seaborn as sns df = pd.DataFrame({ 'emotion': ['happy', 'sad', 'angry'] * 10, 'score': overall_scores }) sns.boxplot(x='emotion', y='score', data=df)

发现示例：若“愤怒”类语音普遍得分较低，可能提示模型在高能量语调建模上存在缺陷。

（3）A/B测试分析（配对t检验）

若有多个版本（如旧版vs新版），可让评委对同一文本的两个版本进行偏好选择：

from scipy.stats import binom_test # 假设30人中有22人选新版 p_value = binom_test(x=22, n=30, p=0.5, alternative='greater') if p_value < 0.05: print("新版显著更受偏好")

实践中的常见问题与优化建议

❗ 问题1：评委疲劳导致评分漂移

现象：前几条评分严格，后几条趋于中庸（趋向3分）
对策：
控制单次评测不超过15个样本；
插入“注意力检查题”（如播放一段明显失真音频，要求打1分）；
动态调整样本顺序（拉丁方设计）。

❗ 问题2：情感标签主观性强

现象：不同评委对“悲伤”程度的理解不一致
对策：
提供情感强度锚点（如轻度悲伤 vs 深度悲痛）；
使用连续滑动条替代离散评分（0–100%情感强度）；
引入心理学常用的情感坐标系（如VA模型：Valence-Arousal）。

✅ 优化建议：结合客观指标辅助分析

虽然本文聚焦主观评价，但可同步采集以下客观指标作为佐证：

| 客观指标 | 反映问题 | |---------|----------| |基频轮廓（F0）相关性| 语调是否贴合人类朗读模式 | |频谱失真度（SSD）| 音色保真度 | |语速一致性| 是否出现局部加速或拖沓 | |情感分类器打分| 第三方模型判断合成语音的情感类别是否匹配 |

例如，使用预训练情感识别模型对合成语音进行再判断：

# 伪代码：使用 emotion-recognition 模型验证情感一致性 from transformers import pipeline classifier = pipeline("audio-classification", model="superb/hubert-base-superb-er") result = classifier("generated_sad_voice.wav") print(result) # [{'label': 'negative', 'score': 0.92}, ...]