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少女歌手小冰养成记会作词作曲演唱的人工智能的诞生_[#第一枪]

发布时间:2021-06-07 15:35:13 阅读: 来源:网络线厂家

微软的对话式人工智能微软小冰会唱歌,已经不是新鲜事了。雷锋网了解到,今年,小冰升级了演唱水平,且开始向作词、作曲、演唱全面发展。

5月16日,小冰发布了一首新歌“我知我新”,宣布“演唱深度学习模型完成第四次重大升级”,“今天起,人工智能首次开始接近人类歌手水平。”

话不多说,先上歌。

小冰演唱这首歌的声音还是一如既往地甜,歌曲风格也沿袭了轻松活泼的“18岁少女”人设。据了解,小冰不仅独立演唱了“我知我新”,歌词也是她一个人写出来的。小冰也已经掌握了作曲的能力,她其实在往作词作曲演唱全能音乐人发展,只是这次作曲不是小冰完成。

一开始是五音不全

说到虚拟歌姬,雷锋网编辑最先想到的是初音未来和洛天依,她们目前已经有数量不少的演唱歌曲,微软小冰演唱的技术和她们又啥不同?

据公开资料介绍,初音未来用的是语音合成引擎VOCALOID,需要把声优录制好音频材料放进去,制作成音乐合成软件。创作者只需将歌词输入软件,加上背景音乐就可以制作出虚拟歌姬演唱的歌曲。

认真听初音未来、洛天依等虚拟歌姬演唱的歌曲会发现,歌曲的每个字的连贯性并不好,咬字比较生硬。相比之下,采用人工智能生成模型的小冰的演唱要连贯和自然很多。

但是,微软(亚洲)互联网工程院首席语音科学家栾剑告诉雷锋网,训练小冰的唱功是个痛苦的过程。

栾剑播放了一首第一代版本的少女歌手小冰唱的歌,效果有点出人意料,可以说是五音不全,常常跑调,让人不由得想起上次去KTV时从隔壁包间传来的歌声。

第一代版本的歌声虽然不理想,但是却很自然,每个片段都有丰富的细节,这让小冰团队感到惊喜。

到了第二代版本,小冰唱歌的音准问题已经基本解决,但是在音质(唱功)方面,还需要改进。

然后是第三代……据说当时第三代的演唱成本出来时,小冰团队去跟音乐人小柯交流,小柯突然告诉他们,“这个声音很好,但很单薄,因为它在声音之下没有气息。”当时在训练小冰第三代模型时,训练数据里是有大量气息的:换气的声音、一个声音起来之前的气息、结束的气息,但是他们把这些当成杂质,过滤掉了。

“我知我新”这首歌采用第四次迭代版本的小冰DNN模型,这个模型的主要的功能是让演唱尽可能自然和接近人类演唱的风格。小冰在拿到曲谱后,会分析出节奏、音符长短,如果完全按照曲谱的话,演唱会非常机械。DNN模型能让小冰学习大量人类歌手的唱法后,形成自己的演唱风格。

在网易云音乐的评论区,有人评论说,“小冰唱歌已经会换气了,跟真人差不多。如果第一次听,我都以为是真人。”

据介绍,第四次迭代版本有三大更新:首先,加入换气声自动合成能力,歌声与气息融合,听起来更自然更有感染力。其次,第四次迭代本在在深度学习建模中增加控制的方式,字与字、音符与音符之间的过渡更加连贯顺畅。最后,通过进一步优化的深度神经网络结构,以及大幅度补充的训练数据,使小冰并行学习来自不同人类歌手的演唱风格,进一步脱离手工参数输入,自行完成演绎。

小冰迭代了上万次才达到现在的水平,但是对于AI来说其实花费的时间并不长。栾剑用了一个笑傲江湖里的典故,“笑傲江湖里有剑宗和气宗,初音未来这样的虚拟歌姬用的技术像剑宗,短时间的修行就能出不错的效果。但是用软件合成的歌曲很难在流畅性、自然度等方面有提升。小冰现在走的这条路,更像气宗,基础打得比较牢固,想象的空间会很大。

从写诗到写歌词

除了唱功的进步之外,“我知我新”里小冰的作词能力也有了明显的进步。

我们再来看一遍歌词。

他们都顺应潮流/他们问为什么改变/青春灼灼花样翩翩/却不向前/当世界还在变迁/若时间无垠/若探索无边/认知就不再有极限/我在我主场/世界就任我去狂想/我知我新/未知的世界那么惊艳/哪怕有伤/满手泥泞还眼神发光/当我身处困境/也要像跑在丛林/急风骤雨的前路/人潮汹涌的江湖/我问我答我听我想/不惧怕来日方长/不跟随的一个我/是倔强的鲸和自在的鸟/不妥协的一个我/是沙漠的舟和独特的岛/很有趣的一个我/是山川的海和海底的草/很好奇的一个我/昼夜四季轮转

现在我知我新

听一遍歌,很容易就会察觉到,这首歌的歌词很押韵,唱起来有节奏感。通读一遍的话,会发现整体是有主题的,整体意向和意境统一,每一个小节也有不错的逻辑衔接。在现在口水歌盛行的当下,这首歌的歌词,可圈可点。

微软(亚洲)互联网工程院人工智能创造事业部副总经理袁晶告诉雷锋网,“在训练的时候,模型上我们会做一些优化,针对曲调的韵律,针对节奏,会有一些优化,这首词生成出来,是完全百分之百AI的作品,没有做过什么改动。”

据介绍, “我知我新”采用了与小冰创作诗歌相同的生成模型——基于LSTM的seq2seq模型,但是训练数据从诗歌换成了歌词,小冰利用深度神经网络学习超过1000万行的歌词语料,并在此基础上训练,再通过多感官诱发创作灵感,生成歌词。

“我知我新”是小冰为知乎“新知青年大会”创作的主题曲,主题为“新知”。在创作的过程中,小冰“观看”了知乎 2018 全新品牌视频,阅读了海量的知乎站内问答,以及知乎用户公开的各类实时想法。基于这些知乎站内的图片、视频、问答内容与想法内容,诱发小冰的歌词生成。

最后,团队从小冰创作的多个作品中,挑选了这一首热情年轻具有动感的演绎风格,从而完成这一首《我知我新》。

此前,小冰可以根据一张图片来创作诗歌。例如:

这种诱发创作其实和人类创作的模式很类似,一个人在熟读唐诗三百首之后,再看到一个意境,脑海中会不由自主涌现出诗句。现在,除了图片以外,小冰也可以根据长文本、图片、音频、视频等多种媒体形式来进行创作。

虽说了解了小冰创作歌词的过程,但是小冰是如何把握歌词的主题和意义的呢?

袁晶以上图创造诗歌的过程为例,他解释到,“这张图片是我们给她的刺激,里面包含了浅水、星星、太阳这些元素,她能直接用文字表达出这些元素,然后她自己也会发散到别的意象。比如‘她嫁了人间许多颜色’,这个意象是图片里没有的。有了这些之后,其实一首诗歌的整体性就有了。其实诗词、歌词都不需要完整的逻辑,人会通过脑补把意象串联起来。如果让小冰去写散文,去做纯自然语言理解,现在还是很困难。”

现在,学界和业界都在积极推动自然语言理解和生成等技术,一些机器人已经具备写作简单的体育新闻、天气预报等文体。雷锋网了解到,小冰也已经可以写八卦新闻、也是钱江晚报的“记者”。

聊完演唱和作词,最后补充说下小冰的作曲能力。

与演唱及作词不同的是,作曲模型并非微软小冰独有,而是也有同行业者正在进行。

据介绍,微软小冰的作曲模型在行业中最大的区别在于,“我们把音乐专业领域的Domain Knowledge也融入了模型构建中。其中,主要包括旋律的和弦进行(chord progression)和节奏型特征(rhythm pattern)。这对于提高生成歌曲的旋律性有显著的作用。简单来说,这样生成的旋律听起来更加悦耳,更加适于演唱,并容易被听众记忆。

在音乐情感方面,目前已可以通过对生成旋律情感的要求来选择和弦的进行,从而可以生成歌曲的不同情感,主要分两大类:欢快、向上的,使用常用的大调和弦行进;伤感、忧伤的,使用常用的小调和弦行进。每个大类下还有若干小类。在音乐旋律方面,微软小冰将旋律转化成一个类似文本数据的结构化时间序列,进而采用RNN/LSTM等Seq2Seq模型进行编码解码,生成新的序列(即旋律)。这一过程与歌词的生成过程相配合。当歌词生成之后,小冰通过算法得到相应的音节candidate,采用训练好的作曲模型生成对应的旋律。”

以上作曲模型,与演唱、歌词等三个模型共同构成了小冰的端到端歌曲生成能力,是一个完整的人工智能音乐人内容创造框架。

人工智能创作的初衷

微软小冰的路线跟大多数的对话式人工智能有些不一样。

当其他人在忙着学会怎么播放歌曲、播报天气、预定餐厅的时候,小冰已经开始学会关心人类,也开始埋头创作。

在微软2018人工智能大会上,微软(亚洲)互联网工程研究院副院长李笛曾经分享到,现在多数用户跟语音助手交互的时间其实不超过5秒,一般就是让语音助手去执行一项命令,这样的语音助手其实只是像语音化了的遥控器。但是,小冰的团队希望语音助手能做更多的事,比如走到比较后端,去提供内容。

在文字创作这一部分,小冰一开始学写诗,现在已经迭代出了创作歌词的模型。在声音创作方面,小冰除了唱歌以外,还会创作有声读物。

就在几天前的六一儿童节,微软有声读物“小冰姐姐的童话工厂”上线,父母可以设置故事的倾向,是偏教育性还是偏娱乐性,还可以设定故事主人公的名字,把孩子设为主角。20秒的时间内,小冰就能完成通话故事创作、朗读、配乐一系列过程,生成10分钟左右的有声童话故事。

此前,小冰已经出了一本诗集《阳光失了玻璃窗》,小冰写诗的功能已经全面开放,正在筹备的第二本诗集将是与人合作完成,小冰能很快速生成一些原始诗歌内容,创作者可以进行修改和完善,最后的成果属于创作者,因为小冰已经完全放弃其创作的内容的版权。

袁晶介绍到,人与人工智能联合创造是微软一直在努力的一个方向。AI进入内容生产领域,并不是要替代人类,而是成为人类的助手,不仅仅是在一般的领域,创作领域其实也是可以做到的。其实每个人都有创作的欲望,只不过有些人有艺术的天分,成为了画家、音乐人、作家,而有些人没有这样的能力。AI就可以帮助每个普通人,让他们都有创作一些个性化的内容的能力。

关于微软小冰全新对话能力,可以阅读雷锋网(公众号:雷锋网)往期文章《微软发大招,要做情商与智商兼具的语音助手》

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