springboot整合vosk实现简单的语音识别功能

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2023-10-09 22:08 126阅读 0赞

### vosk开源语音识别 ###

Vosk是开源的语音识别工具包。Vosk支持的事情包括：

1.  支持十九种语言 - 中文，英语，印度英语，德语，法语，西班牙语，葡萄牙语，俄语，土耳其语，越南语，意大利语，荷兰人，加泰罗尼亚语，阿拉伯, 希腊语, 波斯语, 菲律宾语，乌克兰语, 哈萨克语。
2.  移动设备上脱机工作-Raspberry Pi，Android，iOS。
3.  使用简单的 pip3 install vosk 安装。
4.  每种语言的手提式模型只有是50Mb, 但还有更大的服务器模型可用。
5.  提供流媒体API，以提供最佳用户体验（与流行的语音识别python包不同）。
6.  还有用于不同编程语言的包装器-java / csharp / javascript等。
7.  可以快速重新配置词汇以实现最佳准确性。
8.  支持说话人识别。

### vosk-api ###

离线语音识别API，适用于Android，iOS，Raspberry Pi和具有Python，Java，C＃等

链接: [vosk-api github地址][vosk-api github]

有各语言的使用的示例

### vosk-server ###

基于Vosk和Kaldi库的WebSocket，gRPC和WebRTC语音识别服务器

链接: [vosk-server github地址][vosk-server github]

有各语言的使用的示例

### vosk-api - java - springboot中的使用 ###

#### 导入依赖包 ####

<dependency>
                <groupId>net.java.dev.jna</groupId>
                <artifactId>jna</artifactId>
                <version>5.13.0</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>com.alphacephei</groupId>
                <artifactId>vosk</artifactId>
                <version>0.3.45</version>
            </dependency>
    
            
            <dependency>
                <groupId>ws.schild</groupId>
                <artifactId>jave-core</artifactId>
                <version>3.1.1</version>
            </dependency>
    
            
            <dependency>
                <groupId>ws.schild</groupId>
                <artifactId>jave-nativebin-win32</artifactId>
                <version>3.1.1</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>ws.schild</groupId>
                <artifactId>jave-nativebin-win64</artifactId>
                <version>3.1.1</version>
            </dependency>

#### VoskResult ####

public class VoskResult {
        
    
        private String text;
    
        public String getText() {
        
            return text;
        }
    
        public void setText(String text) {
        
            this.text = text;
        }
    }

#### vosk模型加载 ####

package com.fjdci.vosk;
    
    import org.vosk.LibVosk;
    import org.vosk.LogLevel;
    import org.vosk.Model;
    
    import java.io.IOException;
    
    /**
     * vosk模型加载
     * @author zhou
     */
    public class VoskModel {
        
    
        /**
         * 3. 使用 volatile 保证线程安全
         * 禁止指令重排
         * 保证可见性
         * 不保证原子性
         */
        private static volatile VoskModel instance;
    
        private Model voskModel;
    
        public Model getVoskModel() {
        
            return voskModel;
        }
    
        /**
         * 1.私有构造函数
         */
        private VoskModel() {
        
            System.out.println("SingleLazyPattern实例化了");
            //String modelStr = "D:\\work\\project\\fjdci-vosk\\src\\main\\resources\\vosk-model-small-cn-0.22";
            String modelStr = "D:\\work\\fjdci\\docker\\vosk\\vosk-model-cn-0.22";
            try {
        
                voskModel = new Model(modelStr);
                LibVosk.setLogLevel(LogLevel.INFO);
            } catch (IOException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        /**
         * 2.通过静态方法获取一个唯一实例
         * DCL 双重检查锁定 （Double-CheckedLocking）
         * 在多线程情况下保持⾼性能
         */
        public static VoskModel getInstance() {
        
            if (instance == null) {
        
                synchronized (VoskModel.class) {
        
                    if (instance == null) {
        
                        // 1. 分配内存空间 2、执行构造方法，初始化对象 3、把这个对象指向这个空间
                        instance = new VoskModel();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    
        /**
         * 多线程测试加载
         * @param args
         */
        public static void main(String[] args) {
        
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
                new Thread(() -> {
        
                    VoskModel.getInstance();
                }).start();
            }
        }
    
    
    }

#### 语言识别工具类 ####

package com.fjdci.vosk;
    
    import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
    import org.springframework.stereotype.Component;
    import org.vosk.Model;
    import org.vosk.Recognizer;
    import ws.schild.jave.EncoderException;
    import ws.schild.jave.MultimediaObject;
    import ws.schild.jave.info.AudioInfo;
    import ws.schild.jave.info.MultimediaInfo;
    
    import java.io.File;
    import java.io.FileInputStream;
    import java.io.InputStream;
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    import java.util.Optional;
    import java.util.UUID;
    
    @Slf4j
    @Component
    public class VoiceUtil {
        
    
        public static void main(String[] args) throws EncoderException {
        
            String wavFilePath = "D:\\fjFile\\annex\\xwbl\\tem_2.wav";
            // 秒
            long cutDuration = 20;
            String waveForm = acceptWaveForm(wavFilePath, cutDuration);
            System.out.println(waveForm);
        }
    
        /**
         * 对Wav格式音频文件进行语音识别翻译
         *
         * @param wavFilePath
         * @param cutDuration
         * @return
         * @throws EncoderException
         */
        private static String acceptWaveForm(String wavFilePath, long cutDuration) throws EncoderException {
        
            // 判断视频的长度
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            MultimediaObject multimediaObject = new MultimediaObject(new File(wavFilePath));
            MultimediaInfo info = multimediaObject.getInfo();
            // 时长/毫秒
            long duration = info.getDuration();
            AudioInfo audio = info.getAudio();
            // 通道数
            int channels = audio.getChannels();
            // 秒
            long offset = 0;
            long forNum = (duration / 1000) / cutDuration;
            if (duration % (cutDuration * 1000) > 0) {
        
                forNum = forNum + 1;
            }
            // 进行切块处理
            List<String> strings = cutWavFile(wavFilePath, cutDuration, offset, forNum);
            // 循环进行翻译
            StringBuilder result = new StringBuilder();
            for (String string : strings) {
        
                File f = new File(string);
                result.append(VoiceUtil.getRecognizerResult(f, channels));
            }
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            String msg = "耗时：" + (endTime - startTime) + "ms";
            System.out.println(msg);
            return result.toString();
        }
    
        /**
         * 对wav进行切块处理
         *
         * @param wavFilePath 处理的wav文件路径
         * @param cutDuration 切割的固定长度/秒
         * @param offset      设置起始偏移量(秒)
         * @param forNum      切块的次数
         * @return
         * @throws EncoderException
         */
        private static List<String> cutWavFile(String wavFilePath, long cutDuration, long offset, long forNum) throws EncoderException {
        
            UUID uuid = UUID.randomUUID();
            // 大文件切割为固定时长的小文件
            List<String> strings = new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < forNum; i++) {
        
                String target = "D:\\fjFile\\annex\\xwbl\\" + uuid + "\\" + i + ".wav";
                Float offsetF = Float.valueOf(String.valueOf(offset));
                Float cutDurationF = Float.valueOf(String.valueOf(cutDuration));
                Jave2Util.cut(wavFilePath, target, offsetF, cutDurationF);
                offset = offset + cutDuration;
                strings.add(target);
            }
            return strings;
        }
    
        /**
         * 进行翻译
         *
         * @param f
         * @param channels
         */
        public static String getRecognizerResult(File f, int channels) {
        
            StringBuilder result = new StringBuilder();
            Model voskModel = VoskModel.getInstance().getVoskModel();
            // 采样率为音频采样率的声道倍数
            log.info("====加载完成，开始分析====");
            try (
                    Recognizer recognizer = new Recognizer(voskModel, 16000 * channels);
                    InputStream ais = new FileInputStream(f)
            ) {
        
                int nbytes;
                byte[] b = new byte[4096];
                while ((nbytes = ais.read(b)) >= 0) {
        
                    if (recognizer.acceptWaveForm(b, nbytes)) {
        
                        // 返回语音识别结果
                        result.append(getResult(recognizer.getResult()));
                    }
                }
                // 返回语音识别结果。和结果一样，但不要等待沉默。你通常在流的最后调用它来获得音频的最后部分。它刷新功能管道，以便处理所有剩余的音频块。
                result.append(getResult(recognizer.getFinalResult()));
                log.info("识别结果：{}", result.toString());
            } catch (Exception e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            return result.toString();
        }
    
        /**
         * 获取返回结果
         *
         * @param result
         * @return
         */
        private static String getResult(String result) {
        
            VoskResult voskResult = JacksonMapperUtils.json2pojo(result, VoskResult.class);
            return Optional.ofNullable(voskResult).map(VoskResult::getText).orElse("");
    
        }
    
    }

#### jave2 音频处理工具类 ####

package com.fjdci.vosk;
    
    import ws.schild.jave.Encoder;
    import ws.schild.jave.EncoderException;
    import ws.schild.jave.InputFormatException;
    import ws.schild.jave.MultimediaObject;
    import ws.schild.jave.encode.AudioAttributes;
    import ws.schild.jave.encode.EncodingAttributes;
    import ws.schild.jave.info.AudioInfo;
    import ws.schild.jave.info.MultimediaInfo;
    
    import java.io.File;
    
    public class Jave2Util {
        
    
        /**
         * @param src      来源文件路径
         * @param target   目标文件路径
         * @param offset   设置起始偏移量(秒)
         * @param duration 设置切片的音频长度(秒)
         * @throws EncoderException
         */
        public static void cut(String src, String target, Float offset, Float duration) throws EncoderException {
        
    
            File targetFile = new File(target);
            if (targetFile.exists()) {
        
                targetFile.delete();
            }
    
            File srcFile = new File(src);
            MultimediaObject srcMultiObj = new MultimediaObject(srcFile);
            MultimediaInfo srcMediaInfo = srcMultiObj.getInfo();
    
            Encoder encoder = new Encoder();
    
            EncodingAttributes encodingAttributes = new EncodingAttributes();
            //设置起始偏移量(秒)
            encodingAttributes.setOffset(offset);
            //设置切片的音频长度(秒)
            encodingAttributes.setDuration(duration);
            // 输入格式
            encodingAttributes.setInputFormat("wav");
    
            //设置音频属性
            AudioAttributes audio = new AudioAttributes();
            audio.setBitRate(srcMediaInfo.getAudio().getBitRate());
            //audio.setSamplingRate(srcMediaInfo.getAudio().getSamplingRate());
            // 转换为16KHZ 满足vosk识别的标准
            audio.setSamplingRate(16000);
            audio.setChannels(srcMediaInfo.getAudio().getChannels());
            //如果截取的时候，希望同步调整编码，可以设置不同的编码
    //        audio.setCodec("pcm_u8");
            //audio.setCodec(srcMediaInfo.getAudio().getDecoder().split(" ")[0]);
            encodingAttributes.setAudioAttributes(audio);
            //写文件
            encoder.encode(srcMultiObj, new File(target), encodingAttributes);
        }
    
        /**
         * 转化音频格式
         *
         * @param oldFormatPath : 原音乐路径
         * @param newFormatPath : 目标音乐路径
         * @return
         */
        public static boolean transforMusicFormat(String oldFormatPath, String newFormatPath) {
        
            File source = new File(oldFormatPath);
            File target = new File(newFormatPath);
            // 音频转换格式类
            Encoder encoder = new Encoder();
            // 设置音频属性
            AudioAttributes audio = new AudioAttributes();
            audio.setCodec(null);
            // 设置转码属性
            EncodingAttributes attrs = new EncodingAttributes();
            attrs.setInputFormat("wav");
            attrs.setAudioAttributes(audio);
            try {
        
                encoder.encode(new MultimediaObject(source), target, attrs);
                System.out.println("传唤已完成...");
                return true;
            } catch (IllegalArgumentException e) {
        
                e.printStackTrace();
            } catch (InputFormatException e) {
        
                e.printStackTrace();
            } catch (EncoderException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            return false;
        }
    
        
        
        public static void main(String[] args) throws EncoderException {
        
    
            String src = "D:\\fjFile\\annex\\xwbl\\ly8603f22f24e0409fa9747d50a78ff7e5.wav";
            String target = "D:\\fjFile\\annex\\xwbl\\tem_2.wav";
    
            Jave2Util.cut(src, target, 0.0F, 60.0F);
    
            String inputFormatPath = "D:\\fjFile\\annex\\xwbl\\ly8603f22f24e0409fa9747d50a78ff7e5.m4a";
            String outputFormatPath = "D:\\fjFile\\annex\\xwbl\\ly8603f22f24e0409fa9747d50a78ff7e5.wav";
    
            info(inputFormatPath);
    
           // audioEncode(inputFormatPath, outputFormatPath);
    
    
        }
    
        /**
         * 获取音频文件的编码信息
         *
         * @param filePath
         * @throws EncoderException
         */
        private static void info(String filePath) throws EncoderException {
        
            File file = new File(filePath);
            MultimediaObject multimediaObject = new MultimediaObject(file);
            MultimediaInfo info = multimediaObject.getInfo();
            // 时长
            long duration = info.getDuration();
            String format = info.getFormat();
            // format:mov
            System.out.println("format:" + format);
            AudioInfo audio = info.getAudio();
            // 它设置将在重新编码的音频流中使用的音频通道数（1 =单声道，2 =立体声）。如果未设置任何通道值，则编码器将选择默认值。
            int channels = audio.getChannels();
            // 它为新的重新编码的音频流设置比特率值。如果未设置比特率值，则编码器将选择默认值。
            // 该值应以每秒位数表示。例如，如果您想要128 kb / s的比特率，则应调用setBitRate（new Integer（128000））。
            int bitRate = audio.getBitRate();
            // 它为新的重新编码的音频流设置采样率。如果未设置采样率值，则编码器将选择默认值。该值应以赫兹表示。例如，如果您想要类似CD
            // 采样率、音频采样级别 16000 = 16KHz
            int samplingRate = audio.getSamplingRate();
    
            // 设置音频音量
            // 可以调用此方法来更改音频流的音量。值为256表示音量不变。因此，小于256的值表示音量减小，而大于256的值将增大音频流的音量。
            // setVolume(Integer volume)
    
            String decoder = audio.getDecoder();
    
            System.out.println("声音时长:毫秒" + duration);
            System.out.println("声道:" + channels);
            System.out.println("bitRate:" + bitRate);
            System.out.println("samplingRate 采样率、音频采样级别 16000 = 16KHz:" + samplingRate);
            // aac (LC) (mp4a / 0x6134706D)
            System.out.println("decoder:" + decoder);
        }
    
        /**
         * 音频格式转换
         * @param inputFormatPath
         * @param outputFormatPath
         * @return
         */
        public static boolean audioEncode(String inputFormatPath, String outputFormatPath) {
        
            String outputFormat = getSuffix(outputFormatPath);
            String inputFormat = getSuffix(inputFormatPath);
            File source = new File(inputFormatPath);
            File target = new File(outputFormatPath);
            try {
        
                MultimediaObject multimediaObject = new MultimediaObject(source);
                // 获取音频文件的编码信息
                MultimediaInfo info = multimediaObject.getInfo();
                AudioInfo audioInfo = info.getAudio();
                //设置音频属性
                AudioAttributes audio = new AudioAttributes();
                audio.setBitRate(audioInfo.getBitRate());
                audio.setSamplingRate(audioInfo.getSamplingRate());
                audio.setChannels(audioInfo.getChannels());
                // 设置转码属性
                EncodingAttributes attrs = new EncodingAttributes();
                attrs.setInputFormat(inputFormat);
                attrs.setOutputFormat(outputFormat);
                attrs.setAudioAttributes(audio);
                // 音频转换格式类
                Encoder encoder = new Encoder();
                // 进行转换
                encoder.encode(new MultimediaObject(source), target, attrs);
                return true;
            } catch (IllegalArgumentException | EncoderException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
            return false;
        }
    
        /**
         * 获取文件路径的.后缀
         * @param outputFormatPath
         * @return
         */
        private static String getSuffix(String outputFormatPath) {
        
            return outputFormatPath.substring(outputFormatPath.lastIndexOf(".") + 1);
        }
    
    
    }

语音模型下载地址 翻墙  
https://alphacephei.com/vosk/models

### 参考链接 ###

链接: [ vosk开源语音识别][vosk]

链接: [基于Whisper的音频转录服务汇总][Whisper]

链接: [几款免费的语音转文字工具推荐][Link 1]

链接: [java 离线中文语音文字识别][java]

链接: [Asr - python使用vosk进行中文语音识别][Asr - python_vosk]

链接: [NeMo非常强大，覆盖了ASR, NLP, TTS，提供了预训练模型及完整的训练模块。其商业版本为RIVA。][NeMo_ASR_ NLP_ TTS_RIVA]

链接: [ASRT语音识别文档][ASRT]  
ASRT是一个基于深度学习的语音识别工具，可以用于开发最先进的语音识别系统，是由AI柠檬博主（西安电子科技大学 · 西安市大数据与视觉智能重点实验室）从2016年起做的开源语音识别项目，基线为85%识别准确率，在某些条件下可做到95%左右的识别准确率。ASRT包含了语音识别算法服务端(用于训练或部署API服务)和多种平台及编程语言的客户端SDK，支持一句话识别和实时流式识别，相关的代码已经开源在GitHub和Gitee上。  
ASRT语音识别系统的API已经为AI柠檬站内搜索引擎提供了语音识别服务，用于该站语音搜索功能的实现。

### 搭建一个离线的语音识别系统 并提供webApi访问 ###

一些方向和思路：

1.  确定语音识别引擎

首先，需要选择一个适合的语音识别引擎。常见的一些引擎有CMU Sphinx、Kaldi、百度语音、讯飞开放平台等等。选定引擎后，需要对其进行配置和训练，使其能够适应自己的应用场景。

1.  搭建离线语音识别系统

接下来，需要进行搭建离线语音识别系统的工作。可以通过使用Ubuntu等Linux系统进行安装和配置。在系统中需要安装上一步中选择的语音识别引擎和相关依赖包。

1.  提供Web API访问

为了使得离线语音识别系统能够方便地被访问和使用，需要提供相应的Web API。您可以使用Flask等框架搭建Web服务，并在其上下文中调用语音识别引擎进行语音识别工作。

最后，为了保证语音识别的精度和流畅度，还需要进行一系列优化和调试工作，例如声音降噪、语速控制、模型调优等等。希望以上方向可以帮助到您。

#### 2 whisper ####

Whisper 是一种自动语音识别模型，基于从网络上收集的 680,000 小时多语言数据进行训练。

Whisper是一个语音识别引擎，可以用于开发语音控制应用程序，但它通常用于移动设备和嵌入式设备上，以提供离线语音识别的功能。如果您想使用Java搭建离线语音识别，您可以尝试使用其他语音识别引擎，如CMU Sphinx和Kaldi。 这些引擎都支持离线语音识别，并提供Java API供开发人员使用。

#### 3 Kaldi ####

#### 开源中文语音识别项目介绍：ASRFrame ####

https://blog.csdn.net/sailist/article/details/95751825

#### 腾讯AI Lab开源轻量级语音处理工具包PIKA ####

[专注E2E语音识别，腾讯AI Lab开源轻量级语音处理工具包PIKA-CSDN社区][E2E_AI Lab_PIKA-CSDN]

#### 有什么开源的python汉语语音转文字项目？ ####

https://blog.csdn.net/devid008/article/details/129656356

离线语音识别第三方服务提供商

#### 1 科大讯飞 ####

https://www.xfyun.cn/service/offline\_iat

科大讯飞离线包仅基于安卓，也不支持java离线版

还像可以调用本地dll 实现离线语音

#### 2 百度语音识别 ####

https://ai.baidu.com/tech/speech/realtime\_asr

不支持离线

#### 3 阿里云语音识别 ####

https://ai.aliyun.com/nls/trans

[vosk-api github]: https://github.com/alphacep/vosk-api
[vosk-server github]: https://github.com/alphacep/vosk-server
[vosk]: https://blog.csdn.net/qq_35385687/article/details/119209189
[Whisper]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/618663665
[Link 1]: https://www.bilibili.com/read/cv21023516
[java]: https://www.cnblogs.com/rolayblog/p/15237099.html
[Asr - python_vosk]: https://www.learnfk.com/articles/Cpython-vosk-test-20220521.html
[NeMo_ASR_ NLP_ TTS_RIVA]: https://github.com/NVIDIA/NeMo
[ASRT]: https://wiki.ailemon.net/docs/asrt-doc/asrt-doc-1demhoid4inc6
[E2E_AI Lab_PIKA-CSDN]: https://bbs.csdn.net/topics/600544628