大模型之二十八-语音识别Whisper进阶

在上一篇博客大模型之二十七-语音识别Whisper实例浅析中遗留了几个问题,这里来看一下前两个问题。
1.如果不是Huggingface上可以下载的数据该怎么办?
2.上面的代码是可以训练了,但是训练的时候loss真的会和我们预期一致吗?比如如下怎么办?

进阶内容

在Whisper语音识别fine-tune的例子中,我们使用的是Huggingface封装好的数据加载以及Transformer工具,这将很多底层细节对开发人员屏蔽了,但是对于技术人员而言,这还远远不够,本篇通过一个要解决两个问题:
1.数据集是私有的,并不是Huggingface开源的数据集
2.不使用Huggingface封装好的Training pipeline,在Whisper开源的源代码基础之上fine-tune模型,并验证准确性。

整个框架代码使用pytorch-lightning来实现,目前很多优秀的比较大的开源都是实用pytorch-lightning来实现的。

安装一些python库

首先下载Whisper源代码,并且


                
<think>嗯,用户想了解如何创造一个语音终端。首先,我需要明确语音终端的基本组成部分。通常,这样的系统包括语音输入、处理、输出,以及可能的网络连接。我得一步步分解这些部分,确保用户能理解每个步骤。 首先,用户可能需要知道硬件方面的需求。比如麦克风和扬声器是必需的,还有处理器和可能的连接模块。不过,用户可能更关注软件部分,尤其是如果他们想用现有设备如树莓派或电脑来实现的话。 接下来,语音处理的核心是语音识别。我应该提到常见的开源库,比如CMU Sphinx或Mozilla DeepSpeech,还有商业API如Google Cloud或Azure。用户可能有不同的需求,比如离线使用或在线服务,需要分别说明。 然后,自然语言处理(NLP)部分。用户需要理解意图识别,可能需要训练模型或使用现有框架如Rasa或Dialogflow。这里要解释如何处理用户的指令,提取关键信息。 处理后的结果需要执行相应操作,比如控制智能家居或查询信息。这部分需要结合具体的应用场景,用户可能需要编写逻辑代码来连接各个API或设备。 语音合成也是关键,将文本回复转为语音。eSpeak、Festival或在线服务如Amazon Polly都是选项,需要根据场景选择适合的方案。 还需要考虑网络连接,特别是如果使用云服务的话。离线方案可能需要本地部署模型,但资源消耗更大。用户可能关心隐私和延迟问题,得提到这些因素。 最后,整合和测试整个系统,优化性能。用户可能需要迭代开发,逐步完善功能。此外,扩展功能如多语言支持或自定义唤醒词也是值得考虑的。 需要确保回答结构清晰,分步骤说明,同时推荐合适的工具和库。避免过于技术性的术语,让初学者也能理解。还要注意LaTeX格式的要求,虽然这个问题可能涉及的数学内容不多,但如果有公式,必须正确使用$...$或$$...$$。</think>### 如何创造一个语音终端?(分步指南) --- #### 一、基础架构设计 语音终端核心模块包含: 1. **语音输入**(麦克风采集) 2. **语音识别**(ASR, Automatic Speech Recognition) 3. **自然语言处理**(NLP, Natural Language Processing) 4. **逻辑处理**(执行指令/查询数据) 5. **语音输出**(TTS, Text-to-Speech) $$ \text{系统流程图:} \quad \text{音频输入} \rightarrow \text{ASR} \rightarrow \text{NLP} \rightarrow \text{逻辑处理} \rightarrow \text{TTS} \rightarrow \text{音频输出} $$ --- #### 二、硬件准备 1. **核心设备**: - 麦克风阵列(建议选择支持降噪的型号,如ReSpeaker系列) - 扬声器或音频输出接口 - 处理器(树莓派/Rock Pi等嵌入式设备或PC) 2. **可选扩展**: - WiFi/蓝牙模块(用于联网) - LED指示灯(状态反馈) --- #### 三、软件实现步骤 ##### 步骤1:语音采集 - **工具选择**: - Python库:`sounddevice`/`pyaudio` - 关键代码示例: ```python import sounddevice as sd fs = 16000 # 采样率16kHz duration = 5 # 录制5秒 recording = sd.rec(int(duration * fs), samplerate=fs, channels=1) ``` ##### 步骤2:语音识别(ASR) - **开源方案**: - Vosk(离线,支持多语言):$WER \approx 8\%$(英语) - Mozilla DeepSpeech(需训练模型- **商业API**: - Google Cloud Speech-to-Text(按调用次数计费) - 阿里云智能语音交互 ##### 步骤3:自然语言处理 1. **意图识别**: - 使用Rasa框架构建NLU模型 - 示例训练数据: ```yaml nlu: - intent: weather_query examples: | - [今天天气](date)怎么样? - [北京](city)会下雨吗? ``` 2. **实体提取**: - 正则表达式匹配(如时间、地点) -训练模型(spaCy/StanfordNLP) ##### 步骤4:逻辑处理 - **本地执行**: ```python if intent == "play_music": os.system("mpg123 " + song_path) ``` - **云端交互**: - 调用REST API(如HomeAssistant智能家居控制) - 数据库查询(SQLite/MySQL) ##### 步骤5:语音合成(TTS) - **推荐方案**: - 离线:PyTorch实现的Tacotron2 + WaveGlow - 在线:Azure Neural TTS(自然度$MOS \geq 4.0$) - **代码示例**: ```python from gtts import gTTS tts = gTTS("当前温度25度", lang='zh-cn') tts.save("output.mp3") ``` --- #### 四、网络连接方案 1. **局域网控制**: - MQTT协议(低延迟,$<100ms$) - WebSocket实时通信 2. **广域网部署**: - 使用Ngrok内网穿透 - AWS IoT Core远程管理 --- #### 五、进阶优化 1. **唤醒词检测**: - Snowboy/Porcupine(自定义唤醒词训练- 计算资源消耗:$<10\%$ CPU(树莓派4B) 2. **多模态交互**: - 结合摄像头(OpenCV人脸识别) - 触控屏幕反馈 3. **隐私保护**: - 本地部署Whisper模型(语音数据不出设备) - 端到端加密通信 --- #### 六、测试与部署 1. **压力测试**: - 模拟并发语音请求(Locust工具) - 内存泄漏检测(Valgrind) 2. **部署方式**: - Docker容器化打包 - Systemd服务守护进程 --- ### 典型应用场景 1. 智能家居中控($98\%$指令通过语音完成) 2. 工业质检语音报告(WER需$<2\%$) 3. 无障碍交互设备(结合眼动追踪) 建议从开源工具链开始实践,逐步替换关键模块。注意不同语言的声学模型差异(中文需额外处理分词问题)。
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