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项目简介

本项目是一个基于 Python 的智能语音助手，集成了语音录制、语音识别、AI对话和语音合成功能。用户可以通过语音与本地部署的 Ollama 大模型进行自然对话。

技术架构

核心功能模块

1. 语音录制 - 使用 sounddevice 录制用户语音
2. 语音识别 - 使用 faster-whisper 将语音转换为文本
3. AI对话 - 与本地 Ollama 模型进行文本对话
4. 语音合成 - 使用 edge-tts 将AI回复转换为语音并播放

工作流程

用户语音输入 → 录音 → 语音识别 → AI对话 → 语音合成 → 语音播放

环境准备

1. 安装必需的 Python 包

# 音频处理相关
pip install sounddevice soundfile pyaudio# 语音识别
pip install faster-whisper# HTTP请求
pip install requests# 语音合成（可选，如果使用edge-tts）
pip install edge-tts

2. 系统依赖

Windows 系统

# 使用 Chocolatey 安装 FFmpeg（推荐）
choco install ffmpeg# 或者手动下载 FFmpeg 并添加到系统 PATH
# 下载地址：https://ffmpeg.org/download.html

Linux/macOS 系统

# Ubuntu/Debian
sudo apt update
sudo apt install ffmpeg# macOS
brew install ffmpeg

3. Ollama 模型部署

# 安装 Ollama
curl -fsSL https://ollama.ai/install.sh | sh# 拉取模型（选择其中一个）
ollama pull yi:9b
# 或者
ollama pull llama3-8b# 启动 Ollama 服务
ollama serve

核心代码实现

完整源代码

import subprocess
import sounddevice as sd
import soundfile as sf
from faster_whisper import WhisperModel
import requestsOLLAMA_MODEL = "yi:9b"  # 或者 llama3-8b，已在 Ollama 里拉取好的模型# 录音函数，录制音频并保存为 input.wav
def record_audio(filename="input.wav", duration=5, fs=16000):print("🎤 正在录音，请开始说话...")audio = sd.rec(int(duration * fs), samplerate=fs, channels=1)sd.wait()sf.write(filename, audio, fs)print("✅ 录音完成")# 语音识别函数，调用 WhisperModel 将音频转为文本
def transcribe_whisper(filename="input.wav"):print("🧠 Whisper 正在识别语音...")model = WhisperModel("medium", compute_type="int8")segments, _ = model.transcribe(filename, beam_size=5)text = "".join([seg.text for seg in segments])print(f"📝 识别结果：{text}")return text# 与 Ollama 大模型对话，获取回复
def chat_with_ollama(prompt):print("💬 发送给 Ollama 中...")response = requests.post("http://ollama.jjsos.cn/api/generate", json={"model": OLLAMA_MODEL,"prompt": prompt,"stream": False})answer = response.json()["response"]print(f"🤖 Ollama 回复：{answer}")return answer# 语音合成与播放，将文本转为语音并播放
def speak_text(text, output="reply.wav"):"""文本转语音并播放"""print("🔊 正在生成语音...")try:# 直接使用 edge-tts 命令，避免 echo 管道问题tts_command = ["edge-tts", "--text", text, "--voice", "zh-CN-XiaoxiaoNeural", "--write-media", output]result = subprocess.run(tts_command, capture_output=True, text=True)# 检查命令是否成功执行if result.returncode != 0:print(f"❌ 语音合成失败: {result.stderr}")return# 检查文件是否存在import osif not os.path.exists(output):print(f"❌ 音频文件 {output} 未生成")returnprint("🔈 播放中...")subprocess.run(["ffplay", "-nodisp", "-autoexit", output])except Exception as e:print(f"❌ 语音合成或播放出错: {e}")# 主流程：录音 -> 语音识别 -> AI对话 -> 语音合成与播放
if __name__ == "__main__":record_audio()  # 录音user_text = transcribe_whisper()  # 语音转文本reply_text = chat_with_ollama(user_text)  # AI对话speak_text(reply_text)  # 语音合成与播放

功能详解

1. 语音录制模块

def record_audio(filename="input.wav", duration=5, fs=16000):print("🎤 正在录音，请开始说话...")audio = sd.rec(int(duration * fs), samplerate=fs, channels=1)sd.wait()sf.write(filename, audio, fs)print("✅ 录音完成")

技术要点：

• 使用 sounddevice 进行实时音频录制
• 采样率设置为 16kHz，单声道录制
• 默认录制时长 5 秒
• 使用 soundfile 保存为 WAV 格式

2. 语音识别模块

def transcribe_whisper(filename="input.wav"):print("🧠 Whisper 正在识别语音...")model = WhisperModel("medium", compute_type="int8")segments, _ = model.transcribe(filename, beam_size=5)text = "".join([seg.text for seg in segments])print(f"📝 识别结果：{text}")return text

技术要点：

• 使用 faster-whisper 库，比原版 Whisper 更快
• 选择 “medium” 模型，平衡准确性和速度
• compute_type="int8" 量化加速，减少内存占用
• beam_size=5 提高识别准确率

3. AI对话模块

def chat_with_ollama(prompt):print("💬 发送给 Ollama 中...")response = requests.post("http://localhost:11434/api/generate", json={"model": OLLAMA_MODEL,"prompt": prompt,"stream": False})answer = response.json()["response"]print(f"🤖 Ollama 回复：{answer}")return answer

技术要点：

• 通过 HTTP API 与 Ollama 服务通信（支持本地或远程部署）
• 支持多种模型：yi:9b、llama3-8b 等
• stream=False 获取完整回复
• 可配置本地部署（http://localhost:11434）或远程服务

4. 语音合成模块

def speak_text(text, output="reply.wav"):print("🔊 正在生成语音...")tts_command = f"echo '{text}' | edge-tts --voice zh-CN-XiaoxiaoNeural --write-media {output}"subprocess.run(tts_command, shell=True)print("🔈 播放中...")subprocess.run(["ffplay", "-nodisp", "-autoexit", output])

技术要点：

• 使用 Microsoft Edge TTS 引擎
• 选择中文女声 “zh-CN-XiaoxiaoNeural”
• 使用 FFplay 播放生成的音频文件
• 支持多种语音选择

使用说明

1. 启动准备

# 1. 确保 Ollama 服务运行
ollama serve# 2. 运行语音助手
python v.py

2. 交互流程

1. 程序启动后自动开始录音（5秒）
2. 录音结束后进行语音识别
3. 识别结果发送给 Ollama 模型
4. AI 回复转换为语音并播放

性能优化建议

1. Whisper 模型选择

模型大小	内存占用	识别速度	准确率
tiny	~39MB	最快	较低
base	~74MB	快	中等
small	~244MB	中等	良好
medium	~769MB	较慢	很好
large	~1550MB	最慢	最佳

2. 计算类型优化

# 不同计算类型的性能对比
model = WhisperModel("medium", compute_type="int8")    # 推荐：速度快，内存少
model = WhisperModel("medium", compute_type="float16") # 平衡：中等速度和精度
model = WhisperModel("medium", compute_type="float32") # 最高精度，最慢速度

3. 录音参数调优

# 根据使用场景调整参数
record_audio(duration=3, fs=16000)   # 短对话
record_audio(duration=10, fs=22050)  # 长对话，更高音质

故障排除

常见问题

1. 录音设备问题

   # 查看可用音频设备
   import sounddevice as sd
   print(sd.query_devices())
   

2. Ollama 连接失败

   # 检查 Ollama 服务状态
   curl http://localhost:11434/api/tags
   

3. 语音合成失败

   # 测试 edge-tts
   edge-tts --list-voices | grep zh-CN
   

4. FFmpeg 播放问题

   # 检查 FFmpeg 安装
   ffplay -version
   

扩展功能

1. 添加唤醒词检测

# 可集成 pvporcupine 实现唤醒词功能
pip install pvporcupine

2. 支持多轮对话

# 添加对话历史管理
conversation_history = []

3. 语音情感识别

# 可集成情感分析库
pip install transformers torch

总结

本项目展示了如何构建一个完整的语音助手系统，涵盖了从语音输入到语音输出的完整链路。通过本地部署的方式，既保证了响应速度，又保护了用户隐私。

项目特点：

• 🔒 隐私保护：所有处理都在本地完成
• ⚡ 响应迅速：优化的模型配置和本地部署
• 🎯 易于扩展：模块化设计，便于功能扩展
• 💰 成本低廉：无需调用付费API

适用场景：

• 个人语音助手
• 智能家居控制
• 语音笔记工具
• 教育辅助工具

希望这个项目能为你的语音AI应用开发提供参考和启发！