голосовой ассистент на python код

Распознавание речи на python с помощью pocketsphinx или как я пытался сделать голосового ассистента

Это туториал по использованию библиотеки pocketsphinx на Python. Надеюсь он поможет вам
побыстрее разобраться с этой библиотекой и не наступать на мои грабли.

Началось все с того, что захотел я сделать себе голосового ассистента на python. Изначально для распознавания решено было использовать библиотеку speech_recognition. Как оказалось, я не один такой. Для распознавания я использовал Google Speech Recognition, так как он единственный не требовал никаких ключей, паролей и т.д. Для синтеза речи был взят gTTS. В общем получился почти клон этого ассистента, из-за чего я не мог успокоиться.

Правда, успокоиться я не мог не только из-за этого: ответа приходилось ждать долго (запись заканчивалась не сразу, отправка речи на сервер для распознавания и текста для синтеза занимала немало времени), речь не всегда распознавалась правильно, дальше полуметра от микрофона приходилось кричать, говорить нужно было четко, синтезированная гуглом речь звучала ужасно, не было активационной фразы, то есть звуки постоянно записывались и передавались на сервер.

Первым усовершенствованием был синтез речи при помощи yandex speechkit cloud:

Затем настала очередь распознавания. Меня сразу заинтересовала надпись «CMU Sphinx (works offline)» на странице библиотеки. Я не буду рассказывать об основных понятиях pocketsphinx, т.к. до меня это сделал chubakur(за что ему большое спасибо) в этом посте.

Установка Pocketsphinx

Сразу скажу, так просто pocketsphinx установить не получится(по крайней мере у меня не получилось), поэтому pip install pocketsphinx не сработает, упадет с ошибкой, будет ругаться на wheel. Установка через pip будет работать только если у вас стоит swig. В противном случае чтобы установить pocketsphinx нужно перейти вот сюда и скачать установщик(msi). Обратите внимание: установщик есть только для версии 3.5!

Распознавание речи при помощи pocketsphinx

Pocketsphinx может распознавать речь как с микрофона, так и из файла. Также он может искать горячие фразы(у меня не очень получилось, почему-то код, который должен выполняться когда находится горячее слово выполняется несколько раз, хотя произносил его я только один). От облачных решений pocketsphinx отличается тем, что работает оффлайн и может работать по ограниченному словарю, вследствие чего повышается точность. Если интересно, на странице библиотеки есть примеры. Обратите внимание на пункт «Default config».

Русская языковая и акустическая модель

Этот код должен распознавать почти любые произнесенные вами фразы. Согласитесь, точность отвратительная. Но это можно исправить. И увеличить скорость создания LiveSpeech тоже можно.

Создаем свой словарь

Некоторые транскрипции может быть нужно подправить.

Использование pocketsphinx через speech_recognition

Использовать pocketsphinx через speech_recognition имеет смысл только если вы распознаете английскую речь. В speech_recognition нельзя указать пустую языковую модель и использовать jsgf, а следовательно для распознавания каждого фрагмента придется ждать 2 минуты. Проверенно.

Угробив несколько вечеров я понял, что потратил время впустую. В словаре из двух слов(да и нет) сфинкс умудряется ошибаться, причем часто. Отъедает 30-40% celeron’а, а с языковой моделью еще и жирный кусок памяти. А Яндекс почти любую речь распознает безошибочно, при том не ест память и процессор. Так что думайте сами, стоит ли за это браться вообще.

Источник

Создание голосового ассистента на Python, часть 1

Добрый день. Наверное, все смотрели фильмы про железного человека и хотели себе голосового помощника, похожего на Джарвиса. В этом посте я расскажу, как сделать такого ассистента с нуля. Моя программа будет написана на python 3 в операционной системе windows. Итак, поехали!

Работать наш ассистент будет по такому принципу:

Нам нужно поставить библиотеку pyttsx3 для синтеза речи:

Затем можно запустить тестовую программу и проверить правильность её выполнения.

2) Распознавание речи

Существует много инструментов для распознавания речи, но они все платные. Поэтому я пытался найти бесплатное решение для моего проекта и нашёл её! Это библиотека speech_recognition.

Также для работы с микрофоном нам необходима библиотека PyAudio.

У некоторых людей возникает проблема с установкой PyAudio, поэтому следует перейти по этой ссылке и скачать нужную вам версию PyAudio. Затем ввести в консоль:

Затем запускаете тестовую программу. Но перед этим вы должны исправить в ней device_index=1 на своё значение индекса микрофона. Узнать индекс микрофона можно с помощью этой программы:

Тест распознавания речи:

Если всё отлично, переходим дальше.

Если вы хотите, чтобы ассистент просто общался с вами (без ИИ), то это можно сделать с помощью бесплатного инструмента DialogFlow от Google. После того, как вы залогинетесь, вы увидите экран, где уже можно создать своего первого бота. Нажмите Create agent. Придумайте боту имя (Agent name), выберете язык (Default Language) и нажмите Create. Бот создан!

Чтобы добавить новые варианты ответов на разные вопросы, нужно создать новый intent. Для этого в разделе intents нажмите Create intent. Заполните поля «Название» и Training phrases, а затем ответы. Нажмите Save. Вот и всё.

Чтобы управлять ботом на python, нужно написать такой код. В моей программе бот озвучивает все ответы.

На сегодня всё. В следующей части я расскажу как сделать умного бота, т.е. чтобы он мог не только отвечать, но и что-либо делать.

Источник

Пишем голосового ассистента на Python

Введение

Технологии в области машинного обучения за последний год развиваются с потрясающей скоростью. Всё больше компаний делятся своими наработками, тем самым открывая новые возможности для создания умных цифровых помощников.

В рамках данной статьи я хочу поделиться своим опытом реализации голосового ассистента и предложить вам несколько идей для того, чтобы сделать его ещё умнее и полезнее.

Что умеет мой голосовой ассистент?

pip install pyttsx3 (синтез речи)

Для распознавания речи можно выбрать одну или взять обе:

Шаг 1. Обработка голосового ввода

Начнём с того, что научимся обрабатывать голосовой ввод. Нам потребуется микрофон и пара установленных библиотек: PyAudio и SpeechRecognition.

Подготовим основные инструменты для распознавания речи:

Теперь создадим функцию для записи и распознавания речи. Для онлайн-распознавания нам потребуется Google, поскольку он имеет высокое качество распознавания на большом количестве языков.

А что делать, если нет доступа в Интернет? Можно воспользоваться решениями для offline-распознавания. Мне лично безумно понравился проект Vosk.

На самом деле, необязательно внедрять offline-вариант, если он вам не нужен. Мне просто хотелось показать оба способа в рамках статьи, а вы уже выбирайте, исходя из своих требований к системе (например, по количеству доступных языков распознавания бесспорно лидирует Google).

Теперь, внедрив offline-решение и добавив в проект нужные языковые модели, при отсутствии доступа к сети у нас автоматически будет выполняться переключение на offline-распознавание.

Замечу, что для того, чтобы не нужно было два раза повторять одну и ту же фразу, я решила записывать аудио с микрофона во временный wav-файл, который будет удаляться после каждого распознавания.

Таким образом, полученный код выглядит следующим образом:

Возможно, вы спросите «А зачем поддерживать offline-возможности?»

Я считаю, что всегда стоит учитывать, что пользователь может быть отрезан от сети. В таком случае, голосовой ассистент всё еще может быть полезным, если использовать его как разговорного бота или для решения ряда простых задач, например, посчитать что-то, порекомендовать фильм, помочь сделать выбор кухни, сыграть в игру и т.д.

Шаг 2. Конфигурация голосового ассистента

Поскольку наш голосовой ассистент может иметь пол, язык речи, ну и по классике, имя, то давайте выделим под эти данные отдельный класс, с которым будем работать в дальнейшем.

Для того, чтобы задать нашему ассистенту голос, мы воспользуемся библиотекой для offline-синтеза речи pyttsx3. Она автоматически найдет голоса, доступные для синтеза на нашем компьютере в зависимости от настроек операционной системы (поэтому, возможно, что у вас могут быть доступны другие голоса и вам нужны будут другие индексы).

Также добавим в в main-функцию инициализацию синтеза речи и отдельную функцию для её проигрывания. Чтобы убедиться, что всё работает, сделаем небольшую проверку на то, что пользователь с нами поздоровался, и выдадим ему обратное приветствие от ассистента:

На самом деле, здесь бы хотелось самостоятельно научиться писать синтезатор речи, однако моих знаний здесь не будет достаточно. Если вы можете подсказать хорошую литературу, курс или интересное документированное решение, которое поможет разобраться в этой теме глубоко — пожалуйста, напишите в комментариях.

Шаг 3. Обработка команд

Теперь, когда мы «научились» распознавать и синтезировать речь с помощью просто божественных разработок наших коллег, можно начать изобретать свой велосипед для обработки речевых команд пользователя 😀

В моём случае я использую мультиязычные варианты хранения команд, поскольку у меня в демонстрационном проекте не так много событий, и меня устраивает точность определения той или иной команды. Однако, для больших проектов я рекомендую разделить конфигурации по языкам.

Для хранения команд я могу предложить два способа.

1 способ

Можно использовать прекрасный JSON-подобный объект, в котором хранить намерения, сценарии развития, ответы при неудавшихся попытках (такие часто используются для чат-ботов). Выглядит это примерно вот так:

Такой вариант подойдёт тем, кто хочет натренировать ассистента на то, чтобы он отвечал на сложные фразы. Более того, здесь можно применить NLU-подход и создать возможность предугадывать намерение пользователя, сверяя их с теми, что уже есть в конфигурации.

Подробно этот способ мы его рассмотрим на 5 шаге данной статьи. А пока обращу ваше внимание на более простой вариант

2 способ

Можно взять упрощенный словарь, у которого в качестве ключей будет hashable-тип tuple (поскольку словари используют хэши для быстрого хранения и извлечения элементов), а в виде значений будут названия функций, которые будут выполняться. Для коротких команд подойдёт вот такой вариант:

Для его обработки нам потребуется дополнить код следующим образом:

В функции будут передаваться дополнительные аргументы, сказанные после командного слова. То есть, если сказать фразу «видео милые котики«, команда «видео» вызовет функцию search_for_video_on_youtube() с аргументом «милые котики» и выдаст вот такой результат:

Пример такой функции с обработкой входящих аргументов:

Ну вот и всё! Основной функционал бота готов. Далее вы можете до бесконечности улучшать его различными способами. Моя реализация с подробными комментариями доступна на моём GitHub.

Ниже мы рассмотрим ряд улучшений, чтобы сделать нашего ассистента ещё умнее.

Шаг 4. Добавление мультиязычности

Чтобы научить нашего ассистента работать с несколькими языковыми моделями, будет удобнее всего организовать небольшой JSON-файл с простой структурой:

В моём случае я использую переключение между русским и английским языком, поскольку мне для этого доступны модели для распознавания речи и голоса для синтеза речи. Язык будет выбран в зависимости от языка речи самого голосового ассистента.

Для того, чтобы получать перевод мы можем создать отдельный класс с методом, который будет возвращать нам строку с переводом:

В main-функции до цикла объявим наш переводчик таким образом: translator = Translation()

Теперь при проигрывании речи ассистента мы сможем получить перевод следующим образом:

Как видно из примера выше, это работает даже для тех строк, которые требуют вставки дополнительных аргументов. Таким образом можно переводить «стандартные» наборы фраз для ваших ассистентов.

Шаг 5. Немного машинного обучения

А теперь вернёмся к характерному для большинства чат-ботов варианту с JSON-объектом для хранения команд из нескольких слов, о котором я упоминала в пункте 3. Он подойдёт для тех, кто не хочет использовать строгие команды и планирует расширить понимание намерений пользователя, используя NLU-методы.

Грубо говоря, в таком случае фразы «добрый день«, «добрый вечер» и «доброе утро» будут считаться равнозначными. Ассистент будет понимать, что во всех трёх случаях намерением пользователя было поприветствовать своего голосового помощника.

С помощью данного способа вы также сможете создать разговорного бота для чатов либо разговорный режим для вашего голосового ассистента (на случаи, когда вам нужен будет собеседник).

Для реализации такой возможности нам нужно будет добавить пару функций:

А также немного модифицировать main-функцию, добавив инициализацию переменных для подготовки модели и изменив цикл на версию, соответствующую новой конфигурации:

Однако, такой способ сложнее контролировать: он требует постоянной проверки того, что та или иная фраза всё ещё верно определяется системой как часть того или иного намерения. Поэтому данным способом стоит пользоваться с аккуратностью (либо экспериментировать с самой моделью).

Заключение

На этом мой небольшой туториал подошёл к концу.

Мне будет приятно, если вы поделитесь со мной в комментариях известными вам open-source решениями, которые можно внедрить в данный проект, а также вашими идеями касательно того, какие ещё online и offline-функции можно реализовать.

Документированные исходники моего голосового ассистента в двух вариантах можно найти здесь.

P.S: решение работает на Windows, Linux и MacOS с незначительными различиями при установке библиотек PyAudio и Google.

Кстати, тех, кто планирует строить карьеру в IT, я буду рада видеть на своём YouTube-канале IT DIVA. Там вы сможете найти видео по тому, как оформлять GitHub, проходить собеседования, получать повышение, справляться с профессиональным выгоранием, управлять разработкой и т.д.

Источник

Простейший голосовой помощник на Python

Для создания голосового помощника не нужно обладать большими знаниями в программировании, главное понимать каким функционалом он должен владеть. Многие компании создают их на первой линии связи с клиентом для удобства, оптимизации рабочих процессов и наилучшей классификации звонков. В данной статье представлена программа, которая может стать основой для Вашего собственного чат-бота, а если точнее – голосового помощника для распознавания голоса и последующего выполнения команд. С ее помощью мы сможем понять принцип работы наиболее часто встречаемых голосовых помощников.

Для начала объявим необходимые нам библиотеки:

Также не забудем вести лог файл, который понадобится нам, если же мы все-таки решим улучшить бота для работы с нейронной сетью. Многие компании использую нейронную сеть в своих голосовых помощниках для понимания эмоций клиента и соответствующего реагирования на них.

Также стоит не забывать, что с помощью анализа логов, мы сможем понять слабые места алгоритма бота и улучшить взаимодействие с клиентами.

В лог файл мы записываем время сообщения, автора (бот или пользователь) и собственно сам сказанный текст.

Выводим первое сообщение за авторством бота: Привет! Чем я могу вам помочь?

А с помощью такой процедуры в Jupyter Notebook мы можем озвучить через устройство воспроизведения, настроенное по умолчанию, сказанные слова:

Как озвучивать текст мы рассмотрели выше, но как же мы свой голос сможем превратить в текст? Тут нам поможет распознавание речи от Google и некоторые манипуляции с микрофоном.

Что может сделать наш помощник кроме того, чтобы нас слушать? Все ограничено нашей фантазией! Рассмотрим несколько интересный примеров.

Начнем с простого, пусть при команде открыть сайт – он откроет сайт (не ожидали?).

Иногда полезно послушать свои слова, да чужими устами. Пусть бот еще умеет и повторять за нами:

Пусть еще и собеседником будет, но начнем мы пока только со знакомства:

Мы также можем попросить голосового помощника назвать случайное число в выбранных нами пределах в формате: Назови случайное число от (1ое число) до (2ое число).

Для того, чтобы завершить программу, достаточно только попрощаться с ботом:

А чтобы все это работало беспрерывно, мы создаем бесконечный цикл.

Проведем тестовый диалог:

В созданной папке-сессии хранятся все файлы-аудиозаписи нашего голоса и текстовый лог-файл:

В текстовый лог-файл записывается:

В данной статье мы рассмотрели простейшего голосового бота и основной полезный функционал для дальнейшей работы бота с нейронной сетью. Для анализа качества оказанной помощи и дальнейшей работы по улучшению мы сможем проверять лог файл.

Этот бот может стать основой для вашего собственного Джарвиса!

Источник

Пишем голосового ассистента на Python

Введение

Технологии в области машинного обучения за последний год развиваются с потрясающей скоростью. Всё больше компаний делятся своими наработками, тем самым открывая новые возможности для создания умных цифровых помощников.

В рамках данной статьи я хочу поделиться своим опытом реализации голосового ассистента и предложить вам несколько идей для того, чтобы сделать его ещё умнее и полезнее.

Что умеет мой голосовой ассистент?

pip install pyttsx3 (синтез речи)

Для распознавания речи можно выбрать одну или взять обе:

Шаг 1. Обработка голосового ввода

Начнём с того, что научимся обрабатывать голосовой ввод. Нам потребуется микрофон и пара установленных библиотек: PyAudio и SpeechRecognition.

Теперь создадим метод для записи и распознавания речи. Для онлайн-распознавания нам потребуется Google, поскольку он имеет высокое качество распознавания на большом количестве языков.

А что делать, если нет доступа в Интернет? Можно воспользоваться решениями для offline-распознавания. Мне лично безумно понравился проект Vosk.

На самом деле, необязательно внедрять offline-вариант, если он вам не нужен. Мне просто хотелось показать оба способа в рамках статьи, а вы уже выбирайте, исходя из своих требований к системе (например, по количеству доступных языков распознавания бесспорно лидирует Google).

Теперь, внедрив offline-решение и добавив в проект нужные языковые модели, при отсутствии доступа к сети у нас автоматически будет выполняться переключение на offline-распознавание.

Замечу, что для того, чтобы не нужно было два раза повторять одну и ту же фразу, я решила записывать аудио с микрофона во временный wav-файл, который будет удаляться после каждого распознавания.

Таким образом, полученный код выглядит следующим образом:

Возможно, вы спросите «А зачем поддерживать offline-возможности?»

Я считаю, что всегда стоит учитывать, что пользователь может быть отрезан от сети. В таком случае, голосовой ассистент всё еще может быть полезным, если использовать его как разговорного бота или для решения ряда простых задач, например, посчитать что-то, порекомендовать фильм, помочь сделать выбор кухни, сыграть в игру и т.д.

Шаг 2. Конфигурация голосового ассистента

Поскольку наш голосовой ассистент может иметь пол, язык речи, ну и по классике, имя, то давайте выделим под эти данные отдельный класс, с которым будем работать в дальнейшем.

Для того, чтобы задать нашему ассистенту голос, мы воспользуемся библиотекой для offline-синтеза речи pyttsx3. Она автоматически найдет голоса, доступные для синтеза на нашем компьютере в зависимости от настроек операционной системы (поэтому, возможно, что у вас могут быть доступны другие голоса и вам нужны будут другие индексы).

Также добавим в в main-метод инициализацию синтеза речи и отдельный метод для её проигрывания. Чтобы убедиться, что всё работает, сделаем небольшую проверку на то, что пользователь с нами поздоровался, и выдадим ему обратное приветствие от ассистента:

На самом деле, здесь бы хотелось самостоятельно научиться писать синтезатор речи, однако моих знаний здесь не будет достаточно. Если вы можете подсказать хорошую литературу, курс или интересное документированное решение, которое поможет разобраться в этой теме глубоко — пожалуйста, напишите в комментариях.

Шаг 3. Обработка команд

Теперь, когда мы «научились» распознавать и синтезировать речь с помощью просто божественных разработок наших коллег, можно начать изобретать свой велосипед для обработки речевых команд пользователя 😀

В моём случае я использую мультиязычные варианты хранения команд, поскольку у меня в демонстрационном проекте не так много событий, и меня устраивает точность определения той или иной команды. Однако, для больших проектов я рекомендую разделить конфигурации по языкам.

Для хранения команд я могу предложить два способа.

1 способ

Можно использовать прекрасный JSON-подобный объект, в котором хранить намерения, сценарии развития, ответы при неудавшихся попытках (такие часто используются для чат-ботов). Выглядит это примерно вот так:

Такой вариант подойдёт тем, кто хочет натренировать ассистента на то, чтобы он отвечал на сложные фразы. Более того, здесь можно применить NLU-подход и создать возможность предугадывать намерение пользователя, сверяя их с теми, что уже есть в конфигурации.

Подробно этот способ мы его рассмотрим на 5 шаге данной статьи. А пока обращу ваше внимание на более простой вариант

2 способ

Можно взять упрощенный словарь, у которого в качестве ключей будет hashable-тип tuple, а в виде значений будут названия методов, которые будут выполняться. Для коротких команд подойдёт вот такой вариант:

Для его обработки нам потребуется дополнить код следующим образом:

В методы будут передаваться дополнительные аргументы, сказанные после командного слова. То есть, если сказать фразу «видео милые котики«, команда «видео» вызовет метод search_for_video_on_youtube() с аргументом «милые котики» и выдаст вот такой результат:

Пример такого метода с обработкой входящих аргументов:

Ну вот и всё! Основной функционал бота готов. Далее вы можете до бесконечности улучшать его различными методами. Моя реализация с подробными комментариями доступна на моём GitHub.

Ниже мы рассмотрим ряд улучшений, чтобы сделать нашего ассистента ещё умнее.

Шаг 4. Добавление мультиязычности

Чтобы научить нашего ассистента работать с несколькими языковыми моделями, будет удобнее всего организовать небольшой JSON-файл с простой структурой:

В моём случае я использую переключение между русским и английским языком, поскольку мне для этого доступны модели для распознавания речи и голоса для синтеза речи. Язык будет выбран в зависимости от языка речи самого голосового ассистента.

Для того, чтобы получать перевод мы можем создать отдельный класс с методом, который будет возвращать нам строку с переводом:

В main-методе до цикла объявим наш переводчик таким образом: translator = Translation()

Теперь при проигрывании речи ассистента мы сможем получить перевод следующим образом:

Как видно из примера выше, это работает даже для тех строк, которые требуют вставки дополнительных аргументов. Таким образом можно переводить «стандартные» наборы фраз для ваших ассистентов.

Шаг 5. Немного машинного обучения

А теперь вернёмся к характерному для большинства чат-ботов варианту с JSON-объектом для хранения команд из нескольких слов, о котором я упоминала в пункте 3. Для работы с ним нам нужно будет добавить пару методов:

А также немного модифицировать main-метод, добавив инициализацию переменных для подготовки модели и изменив цикл на версию, соответствующую новой конфигурации:

Однако, такой способ сложнее контролировать: он требует постоянной проверки того, что та или иная фраза всё ещё верно определяется системой как часть того или иного намерения. Поэтому данным способом стоит пользоваться с аккуратностью (либо экспериментировать с самой моделью).

Заключение

На этом мой небольшой туториал подошёл к концу.

Мне будет приятно, если вы поделитесь со мной в комментариях известными вам open-source решениями, которые можно внедрить в данный проект, а также вашими идеями касательно того, какие ещё online и offline-функции можно реализовать.

Документированные исходники моего голосового ассистента в двух вариантах можно найти здесь.

Источник