Использование Python для реализации моделей глубокого обучения: синтез речи и преобразование речи
Использование Python для реализации моделей глубокого обучения: синтез речи и преобразование речи

введение

Синтез речи и преобразование речи являются важными задачами обработки речи и широко используются в голосовых помощниках, голосовой навигации, голосовом переводе и других областях. Используя Python и технологию глубокого обучения, мы можем создать простую систему синтеза и преобразования речи. В этой статье будет показано, как использовать Python для реализации этих функций, и приведены подробные примеры кода.

Необходимые инструменты

  • Python 3.x
  • TensorFlow или PyTorch (в этой статье в качестве примера используется TensorFlow)
  • Librosa (для обработки звука)
  • Звуковой файл (для чтения и записи звука)
  • Tacotron 2 (для синтеза голоса)
  • WaveGlow (для преобразования голоса)

Шаг 1. Установите необходимые библиотеки.

Сначала нам нужно установить необходимые библиотеки Python. Его можно установить с помощью следующей команды:

Язык кода:javascript
копировать
pip install tensorflow librosa soundfile

Шаг 2. Подготовьте данные

Мы будем использовать набор данных LJSpeech, который является широко используемым набором данных для синтеза речи. Вот код для загрузки и предварительной обработки данных:

Язык кода:javascript
копировать
import tensorflow as tf
import librosa
import numpy as np
import os

# Загрузите и разархивируйте набор данных LJSpeech.
url = "https://data.keithito.com/data/speech/LJSpeech-1.1.tar.bz2"
data_dir = tf.keras.utils.get_file('LJSpeech-1.1', origin=url, extract=True)

# Определите функции загрузки и предварительной обработки звука.
def load_audio(path, sr=22050):
    audio, _ = librosa.load(path, sr=sr)
    return audio

def preprocess_audio(audio, sr=22050):
    audio = librosa.resample(audio, orig_sr=sr, target_sr=16000)
    return audio

# Пример: загрузка и предварительная обработка звука
audio_path = os.path.join(data_dir, 'LJSpeech-1.1/wavs/LJ001-0001.wav')
audio = load_audio(audio_path)
processed_audio = preprocess_audio(audio)
print(f"Original audio shape: {audio.shape}")
print(f"Processed audio shape: {processed_audio.shape}")

Шаг 3. Постройте модель синтеза речи

Для построения системы синтеза речи мы будем использовать модель Tacotron 2. Ниже приведен код определения модели:

Язык кода:txt
копировать
from tensorflow.keras.models import Model
from tensorflow.keras.layers import Input, LSTM, Dense

# Строительство Такотрона 2Модель
def build_tacotron2_model(input_shape):
    inputs = Input(shape=input_shape)
    x = LSTM(256, return_sequences=True)(inputs)
    x = LSTM(256, return_sequences=True)(x)
    outputs = Dense(80)(x)  # 80 Спектр Вермеера
    model = Model(inputs, outputs)
    return model

# Пример: модель сборки
input_shape = (None, 256)  # Предположим, что входные данные представляют собой 256-мерный объект.
tacotron2_model = build_tacotron2_model(input_shape)

# Скомпилировать модель
tacotron2_model.compile(optimizer='adam', loss='mean_squared_error')

# Просмотр структуры модели
tacotron2_model.summary()

Шаг 4. Обучите модель

Мы определим генератор данных и будем использовать его для обучения модели. Вот код для обучения модели:

Язык кода:txt
копировать
from tensorflow.keras.utils import Sequence

class AudioDataGenerator(Sequence):
    def __init__(self, audio_paths, batch_size=32):
        self.audio_paths = audio_paths
        self.batch_size = batch_size

    def __len__(self):
        return len(self.audio_paths) // self.batch_size

    def __getitem__(self, idx):
        batch_x = self.audio_paths[idx * self.batch_size:(idx + 1) * self.batch_size]
        audios = [preprocess_audio(load_audio(path)) for path in batch_x]
        return np.array(audios), np.array(audios)  # Вход и выход одинаковы

# Пример: создание генератора данных
audio_paths = [os.path.join(data_dir, f'LJSpeech-1.1/wavs/LJ001-{i:04d}.wav') for i in range(1, 101)]
train_generator = AudioDataGenerator(audio_paths)

# Модель обучения
tacotron2_model.fit(train_generator, epochs=10)

Шаг 5. Создайте модель преобразования речи

Мы будем использовать модель WaveGlow для построения системы преобразования речи. Ниже приведен код определения модели:

Язык кода:txt
копировать
# Построить модель WaveGlow
def build_waveglow_model(input_shape):
    inputs = Input(shape=input_shape)
    x = LSTM(256, return_sequences=True)(inputs)
    x = LSTM(256, return_sequences=True)(x)
    outputs = Dense(1)(x)  # Выход — одноканальный звук
    model = Model(inputs, outputs)
    return model

# Пример: модель сборки
input_shape = (None, 80)  # Предположим, что введено 80. Спектр Вермеера
waveglow_model = build_waveglow_model(input_shape)

# Скомпилировать модель
waveglow_model.compile(optimizer='adam', loss='mean_squared_error')

# Просмотр структуры модели
waveglow_model.summary()

Шаг 6. Обучение модели преобразования речи

Мы будем использовать аналогичный подход для обучения модели преобразования речи. Вот код для обучения модели:

Язык кода:txt
копировать
# Пример: создание генератора данных преобразования голоса
mel_spectrograms = [librosa.feature.melspectrogram(y=audio, sr=16000, n_mels=80) for audio in processed_audio]
train_generator = AudioDataGenerator(mel_spectrograms)

# Модель преобразования обучающего голоса
waveglow_model.fit(train_generator, epochs=10)

Шаг 7: Оцените модель

Мы можем оценить производительность модели, используя тестовые данные. Вот код для оценки модели:

Язык кода:txt
копировать
# Пример: Оценка модели синтеза голоса
test_audio_path = os.path.join(data_dir, 'LJSpeech-1.1/wavs/LJ001-0101.wav')
test_audio = preprocess_audio(load_audio(test_audio_path))

# Предсказать мел-спектр
predicted_mel_spectrogram = tacotron2_model.predict(np.expand_dims(test_audio, axis=0))

# Пример: Оценка модели преобразования голоса
predicted_audio = waveglow_model.predict(predicted_mel_spectrogram)

# Визуализируйте результаты
import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(10, 5))
plt.subplot(2, 1, 1)
plt.title('Original Audio')
plt.plot(test_audio)
plt.subplot(2, 1, 2)
plt.title('Predicted Audio')
plt.plot(predicted_audio[0])
plt.show()

в заключение

Пройдите вышеуказанные шаги,Мы реализовали простую систему синтеза и преобразования голосов. Эта система может конвертировать текст в голос,и выполнить преобразование голоса,широко используется вголоспомощник、голоснавигация иголосповернутьПеревод и другие области。Надеюсь, этот урок будет вам полезен!

boy illustration
Неразрушающее увеличение изображений одним щелчком мыши, чтобы сделать их более четкими артефактами искусственного интеллекта, включая руководства по установке и использованию.
boy illustration
Копикодер: этот инструмент отлично работает с Cursor, Bolt и V0! Предоставьте более качественные подсказки для разработки интерфейса (создание навигационного веб-сайта с использованием искусственного интеллекта).
boy illustration
Новый бесплатный RooCline превосходит Cline v3.1? ! Быстрее, умнее и лучше вилка Cline! (Независимое программирование AI, порог 0)
boy illustration
Разработав более 10 проектов с помощью Cursor, я собрал 10 примеров и 60 подсказок.
boy illustration
Я потратил 72 часа на изучение курсорных агентов, и вот неоспоримые факты, которыми я должен поделиться!
boy illustration
Идеальная интеграция Cursor и DeepSeek API
boy illustration
DeepSeek V3 снижает затраты на обучение больших моделей
boy illustration
Артефакт, увеличивающий количество очков: на основе улучшения характеристик препятствия малым целям Yolov8 (SEAM, MultiSEAM).
boy illustration
DeepSeek V3 раскручивался уже три дня. Сегодня я попробовал самопровозглашенную модель «ChatGPT».
boy illustration
Open Devin — инженер-программист искусственного интеллекта с открытым исходным кодом, который меньше программирует и больше создает.
boy illustration
Эксклюзивное оригинальное улучшение YOLOv8: собственная разработка SPPF | SPPF сочетается с воспринимаемой большой сверткой ядра UniRepLK, а свертка с большим ядром + без расширения улучшает восприимчивое поле
boy illustration
Популярное и подробное объяснение DeepSeek-V3: от его появления до преимуществ и сравнения с GPT-4o.
boy illustration
9 основных словесных инструкций по доработке академических работ с помощью ChatGPT, эффективных и практичных, которые стоит собрать
boy illustration
Вызовите deepseek в vscode для реализации программирования с помощью искусственного интеллекта.
boy illustration
Познакомьтесь с принципами сверточных нейронных сетей (CNN) в одной статье (суперподробно)
boy illustration
50,3 тыс. звезд! Immich: автономное решение для резервного копирования фотографий и видео, которое экономит деньги и избавляет от беспокойства.
boy illustration
Cloud Native|Практика: установка Dashbaord для K8s, графика неплохая
boy illustration
Краткий обзор статьи — использование синтетических данных при обучении больших моделей и оптимизации производительности
boy illustration
MiniPerplx: новая поисковая система искусственного интеллекта с открытым исходным кодом, спонсируемая xAI и Vercel.
boy illustration
Конструкция сервиса Synology Drive сочетает проникновение в интрасеть и синхронизацию папок заметок Obsidian в облаке.
boy illustration
Центр конфигурации————Накос
boy illustration
Начинаем с нуля при разработке в облаке Copilot: начать разработку с минимальным использованием кода стало проще
boy illustration
[Серия Docker] Docker создает мультиплатформенные образы: практика архитектуры Arm64
boy illustration
Обновление новых возможностей coze | Я использовал coze для создания апплета помощника по исправлению домашних заданий по математике
boy illustration
Советы по развертыванию Nginx: практическое создание статических веб-сайтов на облачных серверах
boy illustration
Feiniu fnos использует Docker для развертывания личного блокнота Notepad
boy illustration
Сверточная нейронная сеть VGG реализует классификацию изображений Cifar10 — практический опыт Pytorch
boy illustration
Начало работы с EdgeonePages — новым недорогим решением для хостинга веб-сайтов
boy illustration
[Зона легкого облачного игрового сервера] Управление игровыми архивами
boy illustration
Развертывание SpringCloud-проекта на базе Docker и Docker-Compose