一、模型概述

Moonshine是一款專為資源受限設(shè)備優(yōu)化的開源語音識(shí)別模型，能夠提供快速且準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)語音轉(zhuǎn)文本服務(wù). 它在多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集上展現(xiàn)出比OpenAI的Whisper模型更低的詞錯(cuò)誤率，并且計(jì)算需求與音頻長(zhǎng)度成比例，這使得其在處理短音頻時(shí)速度顯著提升，特別適合于需要即時(shí)響應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景，如現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)錄和語音命令識(shí)別等.

二、技術(shù)原理

• 編碼器-解碼器架構(gòu)：Moonshine基于變換器（Transformer）模型，利用編碼器處理輸入的語音信號(hào)，解碼器生成文本輸出。這種架構(gòu)能夠有效地捕捉語音信號(hào)中的長(zhǎng)期依賴關(guān)系，從而提高語音識(shí)別的準(zhǔn)確性.
• 旋轉(zhuǎn)位置嵌入（RoPE）：與傳統(tǒng)的絕對(duì)位置嵌入不同，Moonshine采用RoPE來捕捉序列中元素的位置關(guān)系。這有助于模型更好地理解語音信號(hào)的時(shí)間結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升語音識(shí)別的性能.
• 可變長(zhǎng)度處理：Moonshine的編碼器能夠處理不同長(zhǎng)度的語音片段，無需零填充。這樣可以減少不必要的計(jì)算開銷，提高處理效率，尤其在處理短音頻時(shí)優(yōu)勢(shì)更為明顯.
• 高效計(jì)算：其計(jì)算需求與輸入音頻的長(zhǎng)度成比例，相較于固定長(zhǎng)度處理的模型，在處理較短音頻時(shí)速度更快，能夠更好地滿足實(shí)時(shí)性要求.
• 大規(guī)模訓(xùn)練：Moonshine在大量的公開ASR數(shù)據(jù)集和內(nèi)部準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)上進(jìn)行訓(xùn)練，并運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)增強(qiáng)和預(yù)處理技術(shù)，有效提高了模型的泛化能力，使其在各種不同的語音場(chǎng)景下都能保持較好的性能.

三、主要功能

• 實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)錄：Moonshine能夠?qū)崟r(shí)將語音轉(zhuǎn)換成文本，為會(huì)議、演講等現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)提供高效準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)錄服務(wù)，大大提高信息記錄和分享的效率.
• 語音命令處理：非常適合智能設(shè)備和可穿戴設(shè)備，能夠快速識(shí)別并響應(yīng)用戶的語音指令，為用戶提供更加便捷的操作體驗(yàn)，如通過語音控制智能家居設(shè)備、智能手表等.
• 低延遲：針對(duì)設(shè)備端應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，能夠以最小的延遲提供準(zhǔn)確的語音識(shí)別結(jié)果，確保語音交互的流暢性，提升用戶體驗(yàn).
• 資源高效：特別為資源受限的環(huán)境設(shè)計(jì)，能夠在低成本硬件上運(yùn)行，如ARM處理器，降低了語音識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用門檻，使其可以更廣泛地應(yīng)用于各種邊緣設(shè)備.
• 高準(zhǔn)確率：在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集上的測(cè)試結(jié)果表明，Moonshine的詞錯(cuò)誤率（WER）低于同類的Whisper模型，展現(xiàn)出了較高的語音識(shí)別準(zhǔn)確率，能夠?yàn)橛脩籼峁└煽康恼Z音識(shí)別服務(wù).

四、應(yīng)用場(chǎng)景

• 智能語音助手：為語音助手提供高效準(zhǔn)確的語音識(shí)別功能，使其能夠快速理解用戶的指令并做出準(zhǔn)確響應(yīng)，如常見的手機(jī)語音助手、智能音箱等設(shè)備，提升用戶與設(shè)備之間的交互效率和體驗(yàn).
• 會(huì)議轉(zhuǎn)錄：在會(huì)議場(chǎng)景中，Moonshine可以實(shí)時(shí)將參會(huì)人員的發(fā)言內(nèi)容轉(zhuǎn)換為文字記錄，不僅提高了會(huì)議記錄的效率和準(zhǔn)確性，還方便了后續(xù)的信息整理和分享，有助于提高工作效率.
• 語音控制設(shè)備：可廣泛應(yīng)用于各種智能設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)語音控制功能。例如，用戶可以通過語音指令控制智能家居設(shè)備的開關(guān)、調(diào)節(jié)溫度等，或者在智能車載系統(tǒng)中通過語音操作導(dǎo)航、播放音樂等，為人們的生活帶來更多便利.
• 移動(dòng)應(yīng)用：適合在智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備上運(yùn)行，為移動(dòng)應(yīng)用提供語音交互功能，如語音輸入、語音搜索等。用戶可以更加便捷地通過語音方式進(jìn)行文字輸入或搜索信息，提高操作效率和使用體驗(yàn).

五、快速使用

以下是使用Moonshine的簡(jiǎn)單示例 ：

1.創(chuàng)建虛擬環(huán)境：

首先，安裝 uv Python環(huán)境管理。

# On macOS and Linux.
curl -LsSf https://astral.sh/uv/install.sh | sh
# On Windows.
powershell -ExecutionPolicy ByPass -c "irm https://astral.sh/uv/install.ps1 | iex"
# With pip.
pip install uv
# Or pipx.
pipx install uv

然后創(chuàng)建并激活虛擬環(huán)境：

uv venv env_moonshine


source env_moonshine/bin/activate

2. 安裝Moonshine包：

Moonshine的推理代碼用Keras編寫，支持Torch、TensorFlow和JAX后端。以下為安裝Torch后端的示例：

uv pip install useful-moonshine@git+https://github.com/usefulsensors/moonshine.git
export KERAS_BACKEND=torch

若使用TensorFlow后端：

uv pip install useful-moonshine(tensorflow)@git+https://github.com/usefulsensors/moonshine.git
export KERAS_BACKEND=tensorflow

若使用JAX后端：

uv pip install useful-moonshine(jax)@git+https://github.com/usefulsensors/moonshine.git
export KERAS_BACKEND=jax

3. 測(cè)試Moonshine：

使用`.transcribe`函數(shù)轉(zhuǎn)錄示例音頻文件：

import moonshine
print(moonshine.transcribe(moonshine.ASSETS_DIR / 'beckett.wav', 'moonshine/tiny'))

其中，第一個(gè)參數(shù)為音頻文件路徑，第二個(gè)參數(shù)為Moonshine模型名稱，目前可用模型有`moonshine/tiny`和`moonshine/base` 。

結(jié)語

Moonshine作為一款創(chuàng)新性的語音識(shí)別模型，在資源受限設(shè)備上的實(shí)時(shí)語音識(shí)別領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力。其高效的計(jì)算能力、低延遲、高準(zhǔn)確率以及豐富的功能特點(diǎn)，使其能夠廣泛應(yīng)用于多種場(chǎng)景，為語音識(shí)別技術(shù)的發(fā)展和普及提供了新的思路和解決方案。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和優(yōu)化，相信Moonshine將在未來的語音交互領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

本文轉(zhuǎn)載自??小兵的AI視界??，作者： AGI小兵 ????