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我来介绍如何使用Python实现多人声纹识别。以下是一个基本的实现方案,使用librosa进行音频处理,scikit-learn进行声纹特征提取和识别:

首先需要安装必要的库:

pip install librosa numpy scikit-learn sounddevice

以下是实现代码:

import librosa
import numpy as np
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.mixture import GaussianMixture
import sounddevice as sd
import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')

class VoiceprintRecognition:
    def __init__(self):
        self.speakers = {}  # 存储说话人模型
        self.sample_rate = 16000

    def extract_features(self, audio_path):
        """提取音频特征"""
        # 加载音频文件
        y, sr = librosa.load(audio_path, sr=self.sample_rate)

        # 提取MFCC特征
        mfcc = librosa.feature.mfcc(y=y, sr=sr, n_mfcc=20)

        # 添加delta特征
        delta_mfcc = librosa.feature.delta(mfcc)
        delta2_mfcc = librosa.feature.delta(mfcc, order=2)

        # 合并特征
        combined_features = np.concatenate([mfcc, delta_mfcc, delta2_mfcc])
        return combined_features.T

    def train_speaker_model(self, speaker_name, audio_paths):
        """训练说话人模型"""
        features = []
        for audio_path in audio_paths:
            feature = self.extract_features(audio_path)
            features.append(feature)

        # 合并所有特征
        features = np.vstack(features)

        # 训练高斯混合模型
        gmm = GaussianMixture(n_components=16, covariance_type='diag')
        gmm.fit(features)

        # 保存模型
        self.speakers[speaker_name] = gmm
        print(f"模型训练完成: {speaker_name}")

    def identify_speaker(self, audio_path):
        """识别说话人"""
        # 提取测试音频特征
        features = self.extract_features(audio_path)

        # 计算每个说话人模型的得分
        scores = {}
        for speaker_name, gmm in self.speakers.items():
            score = np.mean(gmm.score(features))
            scores[speaker_name] = score

        # 返回得分最高的说话人
        identified_speaker = max(scores.items(), key=lambda x: x[1])
        return identified_speaker[0], scores

    def record_audio(self, duration=5, filename="recorded_audio.wav"):
        """录制音频"""
        print(f"开始录音 {duration} 秒...")
        recording = sd.rec(int(duration * self.sample_rate), 
                         samplerate=self.sample_rate, 
                         channels=1)
        sd.wait()
        import soundfile as sf
        sf.write(filename, recording, self.sample_rate)
        print(f"录音完成,保存为: {filename}")
        return filename

def main():
    # 创建声纹识别器
    recognizer = VoiceprintRecognition()

    # 训练示例
    # 注意:需要为每个说话人准备多个训练音频文件
    speaker1_audios = ["speaker1_1.wav", "speaker1_2.wav", "speaker1_3.wav"]
    speaker2_audios = ["speaker2_1.wav", "speaker2_2.wav", "speaker2_3.wav"]

    # 训练模型
    recognizer.train_speaker_model("说话人1", speaker1_audios)
    recognizer.train_speaker_model("说话人2", speaker2_audios)

    # 实时识别
    while True:
        input("按回车开始录音...")
        audio_file = recognizer.record_audio()

        # 识别说话人
        speaker, scores = recognizer.identify_speaker(audio_file)
        print(f"\n识别结果: {speaker}")
        print("各说话人得分:")
        for name, score in scores.items():
            print(f"{name}: {score:.2f}")

        choice = input("\n是否继续? (y/n): ")
        if choice.lower() != 'y':
            break

if __name__ == "__main__":
    main()

使用说明:

首先需要收集每个说话人的多段语音样本用于训练。每个人建议至少3-5段不同的语音样本,每段5-10秒。

训练时,将语音样本文件路径添加到相应的列表中:

speaker1_audios = ["speaker1_1.wav", "speaker1_2.wav", "speaker1_3.wav"]
speaker2_audios = ["speaker2_1.wav", "speaker2_2.wav", "speaker2_3.wav"]

程序会为每个说话人训练一个GMM(高斯混合模型)。

运行程序后,可以实时录音并识别说话人。

主要特点:

使用MFCC(梅尔频率倒谱系数)作为声纹特征使用GMM(高斯混合模型)进行说话人建模支持实时录音识别可以显示每个说话人的得分

注意事项:

训练样本的质量很重要,建议在安静的环境下录制每个人的训练样本越多,识别效果越好实际使用时可能需要调整参数(如MFCC数量、GMM组件数等)来优化性能建议使用相同的录音设备和环境来保持一致性

这个实现是基础版本,如果需要更高的识别准确率,可以:

使用更多的声学特征使用深度学习模型(如CNN、LSTM等)增加噪声处理和语音增强使用更多的训练数据添加声音活动检测(VAD)来分割有效语音

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