OpenAI Whisper:用先进AI改变语音转文字

2024-07-23

By Haziqa Sajid

OpenAI Whisper:用先进AI改变语音转文字

在当今由AI驱动的世界中,语音转文字技术发挥着重要作用。它使人类与机器之间的通信变得有效。它服务于多种目的,帮助听力障碍人士,并在专业和学术领域简化流程。

这项技术被集成到各种设备中,如智能手机和智能扬声器。其有效性依赖于精确的转录能力,确保准确解释口头命令。医疗保健和金融等行业从语音转文字技术中显著受益,因为它自动化了转录任务,提高了效率,并减少了关键文档流程中手动劳动的需求。

OpenAI Whisper,一种先进的AI模型,重新定义了语音转文字转换。由于其从互联网上各种来源收集的强大训练数据,它提供了显著的准确性和效率。它的创新方法使用先进的神经网络架构,有效处理各种口音、背景噪音和技术术语,确保可靠的转录。

此外,Whisper的实时处理能力适合需要高精度和速度的环境,增强了用户体验并提高了生产力。

理解OpenAI Whisper

Whisper是一个自动语音识别(ASR)系统,它在680,000小时的多语言和多任务监督数据上进行了训练。值得注意的是,Whisper可以转录多种语言的语音,甚至可以将其翻译成英语。它采用端到端的方法,实现为编码器-解码器变换器,这使得语音转文字转换既高效又准确。

让我们简要看看Whisper的架构。

Whisper架构组件

Whisper模型主要由编码器和解码器块组成,用于处理音频块并将它们转换为文本段。让我们看看对音频文件进行的逐步处理以及它如何转化为文本输出。

输入分割

Whisper的核心架构设计为顺序处理30秒的音频块。这些块经过预处理,被转换为对数Mel频谱图。这些频谱图捕捉了音频的基本声学特征,为语音信号提供了丰富的表示。

OpenAI Whisper架构 [来源]

编码器块

随后,编码的对数Mel频谱图通过编码器。这个编码器处理音频信息并生成紧凑的表示,捕捉所有丰富的细节。

解码器块

随后,编码的表示被送入解码器。解码器的主要任务是根据编码的音频信息预测相应的文本标题。该模型使用特殊标记来执行额外的任务,如语言识别、短语级时间戳、多语言转录和语音转文字翻译。

是什么让Whisper准确处理音频?

Whisper的优势在于其鲁棒性和零样本性能,这些都源于其独特的架构设计和训练方法。其学习方法使其能够在各种基准上表现出色,并在各种语言和音频设置中显示出卓越的性能。

这种鲁棒性是由于Whisper接触到非英语音频数据集,使其能够处理各种语言。该模型还包括一个仅英语版本,非常适合单语言应用。通过在原始语言转录和翻译成英语之间交替,Whisper有效地学习了语音转文字翻译,有助于其适应性和实时处理能力。

OpenAI Whisper的应用

OpenAI Whisper在各个行业中都有实际应用,显著提高了用户的生产力和可访问性。

转录服务: Whisper对不同口音和具有挑战性的音频环境的熟练掌握,改变了将采访、播客和讲座自动化转换为准确转录的过程。它的多语言支持也增强了它在不同语言中的价值。

虚拟助手: Whisper可以为现代基于LLM的虚拟助手提供转录任务。它的实时性能确保了高效的语音处理,用于驱动任务,如在语音控制的智能家居设备或聊天机器人中安排日程和检索信息。

为残疾人提供的辅助应用程序: Whisper在增强辅助功能和使技术更具包容性方面至关重要。通过启用语音控制界面、闭路字幕和实时转录活动,Whisper确保了平等获取信息和服务。

客户支持: Whisper通过实时转录客户电话,改善了客户服务和呼叫中心运营。这使代理能够专注于解决客户需求,而Whisper处理转录,从而提高效率、质量保证和合规性监控。

转录医生-患者互动: 在医疗保健中,它协助专业人员记录患者互动,减少行政负担,并确保准确的医疗记录。它自动化了患者记录的创建,进一步推动了基于AI的医疗保健应用。

自动化内容创建: Whisper通过转录加快了内容制作,使内容创作者受益。它通过转录和翻译语音促进了国际交流。此外,在汽车环境中,Whisper实现了免提控制,提高了安全性。此外,它还通过分析音频数据帮助安全和监控。

实施OpenAI Whisper

对于开发人员和AI从业者,将OpenAI Whisper集成到项目中可以显著提高语音转文字任务的效率。这种变革性能力使机器能够将口语转录成书面文本,弥合了人类交流和数字数据处理之间的差距。

以下是将Whisper的语音转文字功能整合到应用程序中的逐步教程。

步骤1:安装必要的库

HuggingFace Transformers包提供了使用Whisper模型所需的所有工具。

pip install --upgrade git+https://github.com/huggingface/transformers.git accelerate datasets[audio]

步骤2:加载Whisper模型

Whisper模型可以直接从HuggingFace加载。你只需要提供适当的模型路径和参数。

#加载所有必要的库import torchfrom transformers import AutoModelForSpeechSeq2Seq, AutoProcessor, pipelinefrom datasets import load_dataset# 设置模型在GPU上运行device = "cuda:0" if torch.cuda.is_available() else "cpu"torch_dtype = torch.float16 if torch.cuda.is_available() else torch.float32# 设置模型路径model_id = "openai/whisper-large-v3"# 加载Whisper模型到内存model = AutoModelForSpeechSeq2Seq.from_pretrained(    model_id, torch_dtype=torch_dtype, low_cpu_mem_usage=True, use_safetensors=True)model.to(device)

步骤3:加载音频预处理器

预训练的音频处理器由Whisper提供。它处理诸如将音频剪辑到30秒片段和生成对数Mel频谱图的功能。它还包括一个预训练的文本分词器,用于嵌入文本输出。

processor = AutoProcessor.from_pretrained(model_id)

步骤4:创建HuggingFace管道

HuggingFace管道允许开发人员堆叠运行模型所需的各种组件。对于Whisper,这些包括模型对象、分词器和特征提取器。它还允许我们定义模型参数,如batch_size和运行模型的设备。

pipe = pipeline(    "automatic-speech-recognition",     model=model,     tokenizer=processor.tokenizer,     feature_extractor=processor.feature_extractor,     max_new_tokens=128,     chunk_length_s=30,     batch_size=16,     return_timestamps=True,     torch_dtype=torch_dtype,     device=device,)

步骤5:运行推理

一旦管道设置好,我们可以简单地将音频文件传递给它,它将处理所有必要的处理。文件的路径可以传递给pipe对象,

Transcription_results = pipe('path/to/audio.mp3')

转录结果可以保存以供进一步处理。

更多实施细节可以在官方HuggingFace存储库中找到。

挑战和未来发展

尽管Whisper的语音识别准确性显著,但一些挑战需要研究人员关注。以下是一些挑战:

背景噪音和不同的口音影响Whisper的性能,需要有效改进以处理这些变化。

此外,虽然Whisper很好地处理30秒的音频块,但更长的录音带来了挑战,需要进一步开发以实现实际转录。

此外,保持所有语言的高准确性仍然是Whisper多语言支持的挑战。因此,微调特定语言的模型并解决语言差异对于在不同语言和方言中实现可靠转录至关重要。

Whisper面临的另一个重大挑战是在处理敏感音频数据时维护用户隐私和数据安全。

正在进行的研究和开发工作

正在进行的研究旨在增强Whisper的能力并解决挑战。努力包括优化模型效率和准确性,专注于超参数微调和算法优化等技术。 另一个重点是通过开发先进的噪声过滤算法和在多样化数据集上训练,提高其在具有挑战性环境中的性能。此外,研究人员寻求增强多语言支持,并纳入特定领域的知识,以提高在医学和法律等领域的准确性。

底线

OpenAI Whisper代表了语音转文字技术的重大进步,其无与伦比的准确性、鲁棒性和多语言能力。其变革性影响涵盖:

听力障碍人士的可访问性,

简化的商业运营,

跨文化交流。

正在进行的研究和开发工作旨在进一步完善Whisper的能力并解决现有挑战,为AI驱动应用的持续创新铺平道路。展望未来,显然AI驱动的音频处理正在快速发展。因此,鼓励探索和创新超越将语音转录为其他AI应用至关重要,如理解语言细微差别和分析情感。这将使我们能够充分利用听觉数据的真正潜力,并开发端到端自动化的AI应用。

  • Haziqa Sajid

    Haziqa Sajid

    Freelance Technical Writer

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