1Whisper簡介

Whisper是OpenAI開源的，識別語音識別能力已達(dá)到人類水準(zhǔn)自動語音識別系統(tǒng)。Whisper作為一個通用的語音識別模型，它使用了大量的多語言和多任務(wù)的監(jiān)督數(shù)據(jù)來訓(xùn)練，能夠在英語語音識別上達(dá)到接近人類水平的魯棒性和準(zhǔn)確性。Whisper還可以進行多語言語音識別、語音翻譯和語言識別等任務(wù)。Whisper的架構(gòu)是一個簡單的端到端方法，采用了編碼器-解碼器的Transformer模型，將輸入的音頻轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的文本序列，并根據(jù)特殊的標(biāo)記來指定不同的任務(wù)。

本教程針對語音識別Whisper的訓(xùn)練和部署到EASY-EAI-Orin-nano(RK3576)進行說明。

接下來對算法流程進行說明，whisper算法系統(tǒng)流程如下圖所示:

預(yù)處理器流程：

編碼器流程：

解碼器流程：

2Whisper模型訓(xùn)練

Whisper工程下載百度網(wǎng)盤下載鏈接：

https://pan.baidu.com/s/1rX422_7AUMNB_MvZRKL9CQ?pwd=1234(提取碼: 1234）

數(shù)據(jù)集準(zhǔn)備

在本例中，whisper-finetuning工程為whisper模型微調(diào)訓(xùn)練工程，該工程提供whisper數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，模型微調(diào)訓(xùn)練代碼。本章節(jié)將以AiShell數(shù)據(jù)集演示whisper模型微調(diào)訓(xùn)練過程。

其中AiShell下載鏈接：

https://openslr.magicdatatech.com/resources/33/

AiShell數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)SRT

在本例中我們提供了AiShell數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)成SRT的python腳本，請根據(jù)示例修改腳本內(nèi)容，其中：

1. aishell_extract.py 解壓AiShell數(shù)據(jù)集，解壓后：

data_aishell

├── transcript

│ └── aishell_transcript_v0.8.txt

└── wav

├── dev

├── test

└── train

2. aishell2srt.py 將解壓后的AiShell數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)成SRT格式，其格式如下：

datas/data_aishell/wav/test/S0907/BAC009S0907W0352.wav 作為 此次 賽事 上 唯一 一 場 純泰 式 規(guī)則 的 超級 戰(zhàn)

datas/data_aishell/wav/test/S0907/BAC009S0907W0269.wav 蘋果 正在 全力 以 赴 出售 盡 可能 多 的 智能 手機

datas/data_aishell/wav/test/S0907/BAC009S0907W0147.wav 從業(yè) 人員 五萬 人

datas/data_aishell/wav/test/S0907/BAC009S0907W0495.wav 港媒 稱 內(nèi)地 人 不 窮 了 為 何 仍 愛 搶 學(xué)者 搶 習(xí)慣 了

3. 在本例中我們提供了create_data.py，將SRT數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成訓(xùn)練數(shù)據(jù)，執(zhí)行命令：

python create_data.py --data-file --language --output train.json

#suchas:

python create_data.py --data-file datas/data_aishell/train.txt --language zh --output train.json

轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)格式如下：

{"audio_path": "datas/data_aishell/wav/test/S0907/BAC009S0907W0352.wav", "text":"作為 此次 賽事 上 唯一 一 場 純泰 式 規(guī)則 的 超級 戰(zhàn)", "language": "zh", "prompt":""}

{"audio_path": "datas/data_aishell/wav/test/S0907/BAC009S0907W0269.wav", "text": "蘋果 正在 全力 以 赴 出售 盡 可能 多 的 智能 手機", "language": "zh", "prompt":""}

{"audio_path": "datas/data_aishell/wav/test/S0907/BAC009S0907W0147.wav", "text": "從業(yè) 人員 五萬 人", "language": "zh", "prompt":""}

{"audio_path": "datas/data_aishell/wav/test/S0907/BAC009S0907W0495.wav", "text": "港媒 稱 內(nèi)地 人 不 窮 了 為 何 仍 愛 搶 學(xué)者 搶 習(xí)慣 了", "language": "zh", "prompt":""}

模型訓(xùn)練

在本例中我們提供了run_finetuning.py用于模型訓(xùn)練，執(zhí)行命令如下：

python run_finetuning.py --train-json --dev-json --model --save-dir

注：其中model可以為tiny, base, small, medium等值，程序會自動下載對應(yīng)的模型；如果，model的值為本地模型文件，則程序會直接加載本地模型進行微調(diào)訓(xùn)練。訓(xùn)練好的模型將保存在save-dir目錄下。

PT模型轉(zhuǎn)ONNX

convert工程為whisper模型轉(zhuǎn)換工程，提供了將pt模型轉(zhuǎn)rknn過程的所有腳本。在本例中我們提供了export_onnx.py腳本將pt模型轉(zhuǎn)成onnx，轉(zhuǎn)換命令：

pip install openai-whisper==20231117

python export_onnx.py --model_type

注：

model_type可以為tiny, base, small, medium等值，程序會自動下載對應(yīng)的模型。如果model的值為本地模型文件，則程序會直接加載本地模型進行轉(zhuǎn)換。同時，onnx模型保存地址需要修改export_onnx.py代碼。

3rknn-toolkit模型轉(zhuǎn)換

rknn-toolkit模型轉(zhuǎn)換環(huán)境搭建

onnx模型需要轉(zhuǎn)換為rknn模型才能在EASY-EAI-Orin-nano運行，所以需要先搭建rknn-toolkit模型轉(zhuǎn)換工具的環(huán)境。當(dāng)然tensorflow、tensroflow lite、caffe、darknet等也是通過類似的方法進行模型轉(zhuǎn)換，只是本教程onnx為例。

概 述

模型轉(zhuǎn)換環(huán)境搭建流程如下所示：

? ? ?

下載模型轉(zhuǎn)換工具

為了保證模型轉(zhuǎn)換工具順利運行，請下載網(wǎng)盤里“06.AI算法開發(fā)/01.rknn-toolkit2模型轉(zhuǎn)換工具/rknn-toolkit2-v2.3.0/docker/rknn-toolkit2-v2.3.0-cp38-docker.tar.gz”。

網(wǎng)盤下載鏈接:

https://pan.baidu.com/s/1J86chdq1klKFnpCO1RCcEA?pwd=1234(提取碼：1234)

把工具移到ubuntu20.04

把下載完成的docker鏡像移到我司的虛擬機ubuntu20.04的rknn-toolkit2目錄,如下圖所示：

運行模型轉(zhuǎn)換工具環(huán)境

在該目錄打開終端

執(zhí)行以下指令加載模型轉(zhuǎn)換工具docker鏡像:

docker load --input rknn-toolkit2-v2.3.0-cp38-docker.tar.gz

執(zhí)行以下指令進入鏡像bash環(huán)境:

docker run -t -i --privileged -v /dev/bus/usb:/dev/bus/usb rknn-toolkit2:2.3.0-cp38 /bin/bash

現(xiàn)象如下圖所示:

輸入“python”加載python相關(guān)庫，嘗試加載rknn庫，如下圖環(huán)境測試成功:

至此，模型轉(zhuǎn)換工具環(huán)境搭建完成。

模型轉(zhuǎn)換為RKNN

EASY EAI Orin-nano支持.rknn后綴的模型的評估及運行，對于常見的tensorflow、tensroflow lite、caffe、darknet、onnx和Pytorch模型都可以通過我們提供的 toolkit 工具將其轉(zhuǎn)換至 rknn 模型，而對于其他框架訓(xùn)練出來的模型，也可以先將其轉(zhuǎn)至 onnx 模型再轉(zhuǎn)換為 rknn 模型。模型轉(zhuǎn)換操作流程入下圖所示：

? ? ?

模型轉(zhuǎn)換Demo下載

下載百度網(wǎng)盤鏈接：

https://pan.baidu.com/s/1C1lQN1U9YhKwpi6PwuyxxA?pwd=1234(提取碼: 1234)

把whisper_convert_rk3576.tar.bz2解壓到虛擬機，如下圖所示:

進入模型轉(zhuǎn)換工具docker環(huán)境

執(zhí)行以下指令把工作區(qū)域映射進docker鏡像，其中，/home/developer/rknn-toolkit2/model_convert_test為工作區(qū)域，/test為映射到docker鏡像，/dev/bus/usb:/dev/bus/usb為映射usb到docker鏡像

docker run -t -i --privileged -v /dev/bus/usb:/dev/bus/usb -v /home/developer/rknn-toolkit2/model_convert_test:/test rknn-toolkit2:2.3.0-cp38 /bin/bash

執(zhí)行成功如下圖所示:

模型轉(zhuǎn)換操作說明

1、模型轉(zhuǎn)換Demo目錄結(jié)構(gòu)

2、 onnx模型轉(zhuǎn)換為rknn模型

在本例中我們提供了rknn_convert.py腳本將onnx模型轉(zhuǎn)成rknn，腳本代碼清單如下所示：

import os

importurllib

importtraceback

importtime

importsys

importnumpy as np

importcv2

from rknn.apiimportRKNN

ONNX_MODEL ='./whisper_decoder_base_20s.onnx'

RKNN_MODEL ='./whisper_decoder_base_20s.rknn'

DATASET ='./pic_path.txt'

QUANTIZE_ON = False

if__name__ =='__main__':

# Create RKNN object

rknn =RKNN(verbose=True)

ifnot os.path.exists(ONNX_MODEL):

print('model not exist')

exit(-1)

#pre-process config

print('--> Config model')

rknn.config(target_platform ='rk3576')

print('done')

# Load ONNX model

print('--> Loading model')

ret = rknn.load_onnx(model=ONNX_MODEL)

ifret !=0:

print('Load model failed!')

exit(ret)

print('done')

# Build model

print('--> Building model')

ret = rknn.build(do_quantization=QUANTIZE_ON)

ifret !=0:

print('Build model failed!')

exit(ret)

print('done')

# Export RKNN model

print('--> Export RKNN model')

ret = rknn.export_rknn(RKNN_MODEL)

ifret !=0:

print('Export model failed!')

exit(ret)

print('done')

切換目錄到模型轉(zhuǎn)換工作目錄:

cd /test/whisper_convert_rk3576

執(zhí)行模型轉(zhuǎn)換腳本，轉(zhuǎn)換解碼模型：

python rknn_convert.py

注：whisper是編碼器-解碼器的Transformer模型，所以encoder和decoder模型均需轉(zhuǎn)換。生成模型如下圖所示，模型將保存至output_path 路徑，此模型可以在rknn環(huán)境和EASY EAI Orin-nano環(huán)境運行：

修改rknn_convert.py腳本的ONNX_MODEL和RKNN_MODEL，改為編碼模型的信息。

執(zhí)行模型轉(zhuǎn)換腳本，轉(zhuǎn)換編碼模型：

至此，模型轉(zhuǎn)換流程已完成。

4

模型部署示例

本小節(jié)展示W(wǎng)hisper模型的在EASY EAI Orin-nano的部署過程，本章章節(jié)使用解碼模型whisper_decoder_base_20s.rknn和編碼模型whisper_encoder_base_20s.rknn。

源碼下載及說明

下載whisper C Demo示例文件

百度網(wǎng)盤鏈接:

https://pan.baidu.com/s/1ID5s2LAs_EdgHYcLds3Tvw?pwd=1234(提取碼：1234)。

下載程序包移至ubuntu環(huán)境后，執(zhí)行以下指令解壓：

tar xvf whisper_C_demo.tar.bz2

下載解壓后如下圖所示：

例程編譯

通過adb接口連接EASY-EAI-Orin-nano,，連接方式如下圖所示:

接下來需要通過adb把源碼傳輸?shù)桨蹇ㄉ希惹袚Q目錄然后執(zhí)行以下指令：

adb push whisper_C_demo /userdata

登錄到板子切換到例程目錄執(zhí)行編譯操作

adb shell

cd /userdata/whisper_C_demo

chmod777build.sh

./build.sh

? ?

運行結(jié)果

編譯成功后會得到whisper_demo可執(zhí)行程序，切換到whisper_C_demo_release/目錄：

cd whisper_C_demo_release/

進行中文語音識別測試：

./whisper_demo whisper_encoder_base_20s.rknn whisper_decoder_base_20s.rknn mel_80_filters.txt vocab_zh.txt zh12345678910_CN.wav

執(zhí)行成功識別出中文語音內(nèi)容，RTF值約為0.046：

進行英文語音識別測試，RTF值為0.055：

至此，whisper語音識別例程已成功在板卡運行。