【语音助手】语音识别框架的简单介绍

文章目录

  • ASR 框架
    • 常见的ASR框架
    • 用于嵌入式领域的ASR框架
  • NLP 框架
    • 常用NLP框架
    • 用于嵌入式领域的NLP框架
  • TTS 框架
    • 常见的TTS 框架
    • 用于嵌入式领域的TTS 框架
  • 我的实际测试

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  • ASR:语音识别(ASR)是一种将语音信号转换为文本的技术。
  • NLP:自然语言处理。
  • TTS:文本转语音。

ASR 框架

常见的ASR框架

语音识别(ASR)是一种将语音信号转换为文本的技术。有许多开源和商业的语音识别框架和工具可供选择。以下列举了一些常见的ASR框架:

  1. CMU Sphinx (PocketSphinx): CMU Sphinx 包括一系列的语音识别系统,其中 PocketSphinx 是一个轻量级的嵌入式ASR引擎,适用于移动设备和嵌入式系统。

  2. Kaldi: Kaldi 是一个流行的开源工具包,包括用于语音识别和语音建模的工具。它提供了许多用于研究和开发ASR系统的工具和库。

  3. Janus Recognition Toolkit: Janus Recognition Toolkit(JRTk)是另一个用于语音识别和语音处理的开源工具包,提供了各种ASR技术的实现。

  4. Mozilla DeepSpeech: DeepSpeech 是 Mozilla 开发的一个开源项目,提供了一个端到端的语音识别引擎,基于深度学习模型,其模型可以在多种语言中进行预训练。

  5. Google Cloud Speech-to-Text: Google Cloud Speech-to-Text(GCPST)是谷歌云平台提供的语音识别服务,提供了强大的自动语音识别能力,并与其他谷歌云服务集成。

  6. Microsoft Azure Speech Services: 微软 Azure 提供了语音识别服务,能够处理实时和批量语音转文本的需求,并提供了丰富的语音识别API。

  7. IBM Watson Speech to Text: IBM Watson 提供了语音转文本的服务,可以进行实时语音识别,支持多种语言和各种音频源。

  8. Baidu Deep Speech: 百度也开发了自己的深度学习语音识别技术,提供了类似于 Google DeepSpeech 的开源框架。

这些框架和服务支持不同的语音识别需求,并且有不同的特点和适用场景。在选择使用时,需要考虑输入语音信号的特点、所需的精度、实时性能要求以及部署环境等因素。

用于嵌入式领域的ASR框架

在嵌入式设备上使用的自动语音识别(ASR)需要考虑资源消耗较小、性能高效的框架。以下是一些适合嵌入式领域的 ASR 框架:

  1. PocketSphinx: PocketSphinx 是 CMU Sphinx 语音识别引擎的轻量级版本,它专为移动设备和嵌入式系统设计,具有较低的存储空间和计算资源需求。

  2. Kaldi: Kaldi 是一个开源的语音识别工具包,它提供了丰富的工具和库,可以在嵌入式设备上运行,支持离线的语音识别和模型推理。

  3. Rhino: Rhino 是由 Picovoice 开发的边缘端语音识别引擎,专门为嵌入式设备和边缘计算场景设计,能够在设备上执行本地的语音识别,而不需要互联网连接。

  4. Porcupine: Porcupine 也是由 Picovoice 开发的语音唤醒引擎,专为嵌入式设备和边缘计算环境设计,支持本地唤醒词识别,具有较低的计算资源需求。

  5. Snowboy: Snowboy 是一个跨平台的热词检测引擎,也可以在嵌入式设备上运行,支持自定义的唤醒词,并且需要的资源相对较少。

这些框架专注于在资源受限的嵌入式设备上运行,并提供了适用于边缘计算场景的语音识别能力。选择框架时需要根据设备的资源限制、识别精度需求以及部署环境等因素加以考虑。

NLP 框架

常用NLP框架

在自然语言处理(NLP)领域,有许多流行的框架和库,供开发人员用于文本处理、语言模型构建、实体识别、文本分类等任务。以下列举了一些常用的NLP框架和工具:

  1. NLTK (Natural Language Toolkit): NLTK 是一个用于处理人类语言数据的Python库,提供了各种工具和资源,包括标记、词性标注、解析等等。它是一个教育和研究NLP领域的重要工具。

  2. SpaCy: SpaCy 是一个用于自然语言处理的现代化库,提供了高效的文本处理工具和预训练的模型,在命名实体识别(NER)、词性标注、依存句法分析等方面表现出色。

  3. Gensim: Gensim 是一个用于文本建模和处理的Python库,主要用于主题建模、文档相似度计算和文档索引。它也提供了词向量模型的实现。

  4. TensorFlow / TensorFlow Text: TensorFlow 是一个流行的开源机器学习框架,其 TensorFlow Text 模块提供了许多用于文本处理的工具和模型,如文本分类、语言模型、词嵌入等。

  5. PyTorch / PyTorch Text: PyTorch 是另一个领先的开源机器学习库, PyTorch Text 提供了各种NLP工具和模型的支持,也是研究和开发NLP模型的流行选择。

  6. Transformers (Hugging Face): Hugging Face 的 Transformers 库提供了预训练的语言模型(如BERT、GPT等)的实现,并提供了易用的API和各种模型的预训练权重。

  7. Stanford NLP: 斯坦福大学开发的自然语言处理工具提供了各种NLP功能的Java库,包括标记、命名实体识别、语法解析等。

  8. AllenNLP: AllenNLP 是一个用于自然语言处理研究的开源库,提供了模型训练和评估的工具以及大量预先构建的模型。

这只是一个小部分常用的NLP框架和工具,NLP领域的发展非常迅速,因此还有许多其他框架和库也非常流行。选择框架的时候,通常要根据具体的任务需求、语言偏好、硬件环境和开发经验等因素进行权衡。

用于嵌入式领域的NLP框架

在嵌入式Linux平台上使用的自然语言处理(NLP)框架通常需要轻巧、高效,并且能够在资源受限的环境下运行。以下是一些适用于嵌入式Linux的NLP框架:

  1. SpaCy: SpaCy 是一个用于自然语言处理的现代化库,它可以用于在嵌入式系统上进行快速的NLP处理。它可以很好地与Python集成,并提供了许多不同的语言模型和工具。

  2. Gensim: Gensim 是一个用于文本建模和处理的Python库,它包含一些用于主题建模、文档相似度计算等任务的算法。Gensim 可以在嵌入式环境中使用,并且相对来说较为轻量级。

  3. NLTK: 自然语言工具包(NLTK)是另一个Python库,用于处理人类语言数据。它的功能包括标记、词性标注、解析和语言理解。尽管可能在性能上不如其他库,但可以在嵌入式系统中运行。

  4. FastText: 由Facebook开发的 FastText 是一个用于文本分类和学习词向量的库。它设计轻量,因此适合在资源受限的环境中运行。

  5. TensorFlow Lite: TensorFlow Lite 是 Google 提供的针对嵌入式系统的轻量级版本,支持进行自然语言处理和文本分类。虽然它更多用于机器学习任务,但可以很好地支持一些NLP功能。

这些框架在嵌入式系统上的可用性取决于诸如硬件资源、操作系统以及系统配置等多种因素。因此,在选择合适的NLP框架时,最好先了解具体的系统要求和限制。

TTS 框架

常见的TTS 框架

文本转语音(TTS)框架是用于将文本转换成语音的工具和库。以下是一些常见的TTS框架:

  1. Google Text-to-Speech: Google 提供了一套丰富的文本转语音API,其中包括多种语音合成引擎,支持多种语言和音色。

  2. Amazon Polly: 亚马逊的 Polly 服务提供了高质量的实时文本转语音功能,具有自然语感的合成语音以及多种不同的音色。

  3. Microsoft Azure Text-to-Speech: 微软 Azure 平台提供了文本转语音服务,支持多种语音合成引擎和多种语言。

  4. IBM Watson Text to Speech: IBM Watson 提供了高度可定制的文本转语音服务,支持多种语音合成音色以及发音风格。

  5. Mozilla TTS: Mozilla TTS 是一个开源的文本转语音框架,基于深度学习技术,提供了高质量、可定制的文本合成语音功能。

  6. OpenTTS: OpenTTS 是一个自由开源的文本转语音引擎,提供了一系列的模型和工具,支持多语言和音色。

  7. MaryTTS: MaryTTS 是另一个流行的开源TTS系统,它支持多种语言和提供了多种合成音色。

  8. Espeak: Espeak 是一个轻量级的开源文本转语音软件,适用于嵌入式设备和资源受限环境。

这些TTS框架和服务可以满足不同的需求,有的适合在云端部署,有的提供丰富的音色选择,有的适合定制和在本地部署。在选择使用TTS框架时,需要根据具体的需求考虑适用的场景、所需的音质和语音合成的自然程度等因素。

用于嵌入式领域的TTS 框架

对于嵌入式领域,一些轻量级和适合资源受限设备的文本转语音(TTS)框架包括:

  1. eSpeak: eSpeak 是一个轻量级的开源文本转语音软件,它是为了适用于嵌入式设备和资源受限环境而设计的,不需要大量的内存和处理器能力。

  2. MaryTTS: MaryTTS 是一个开源的TTS系统,可以在嵌入式环境中运行,通过定制配置,它的语音合成功能可以适应资源受限的设备。

  3. Pico TTS: Pico TTS 是一个适用于嵌入式设备和手机的轻量级TTS引擎,它具有小巧、快速和高效的特点,适合于资源有限的环境。

  4. Flite (Festival-Lite): Flite 是一个轻量级的TTS系统,是 Festival 语音合成系统的精简版本,它专注于提供在资源受限环境下高效的语音合成。

这些TTS框架专注于在嵌入式设备上提供合成语音的能力,它们通常具有小巧、低内存占用和低计算资源需求的特点。在选择TTS框架时,需要考虑设备的计算资源、存储空间以及所需的语音合成质量。

我的实际测试

ASR框架–Kaldi在嵌入式Linux上的应用:

芯片型号硬件描述结果
RV11264核,ARM-A7,2GB,RAM运行正常
RK35684核,ARM-A55,2GB,RAM运行正常
RK35664核,ARM-A55,2GB,RAM运行正常
RV1103G11核,ARM-A7,64MB,RAM失败
RV1106G21核,ARM-A7,128MB,RAM失败
RV1106G31核,ARM-A7,256MB,RAM-

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