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实时语音克隆 - 中文/普通话
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DEMO VIDEO | Wiki教程 | 训练教程
特性
🌍 中文 支持普通话并使用多种中文数据集进行测试:aidatatang_200zh, magicdata, aishell3, biaobei, MozillaCommonVoice, data_aishell 等
🤩 PyTorch 适用于 pytorch,已在 1.9.0 版本(最新于 2021 年 8 月)中测试,GPU Tesla T4 和 GTX 2060
🌍 Windows + Linux 可在 Windows 操作系统和 linux 操作系统中运行(苹果系统M1版也有社区成功运行案例)
🤩 Easy & Awesome 仅需下载或新训练合成器(synthesizer)就有良好效果,复用预训练的编码器/声码器,或实时的HiFi-GAN作为vocoder
🌍 Webserver Ready 可伺服你的训练结果,供远程调用
开始
1. 安装要求
1.1 通用配置
按照原始存储库测试您是否已准备好所有环境。 运行工具箱(demo_toolbox.py)需要 Python 3.7 或更高版本 。
- 安装 PyTorch。
如果在用 pip 方式安装的时候出现
ERROR: Could not find a version that satisfies the requirement torch==1.9.0+cu102 (from versions: 0.1.2, 0.1.2.post1, 0.1.2.post2)
这个错误可能是 python 版本过低,3.9 可以安装成功 - 安装 ffmpeg。
- 运行
pip install -r requirements.txt
来安装剩余的必要包。 - 安装 webrtcvad
pip install webrtcvad-wheels
。
或者
用
conda
或者mamba
安装依赖conda env create -n env_name -f env.yml
mamba env create -n env_name -f env.yml
会创建新环境安装必须的依赖. 之后用
conda activate env_name
切换环境就完成了.env.yml只包含了运行时必要的依赖,暂时不包括monotonic-align,如果想要装GPU版本的pytorch可以查看官网教程。
1.2 M1芯片Mac环境配置(Inference Time)
以下环境按x86-64搭建,使用原生的
demo_toolbox.py
,可作为在不改代码情况下快速使用的workaround。如需使用M1芯片训练,因
demo_toolbox.py
依赖的PyQt5
不支持M1,则应按需修改代码,或者尝试使用web.py
。
安装
PyQt5
,参考这个链接- 用Rosetta打开Terminal,参考这个链接
- 用系统Python创建项目虚拟环境
/usr/bin/python3 -m venv /PathToMockingBird/venv source /PathToMockingBird/venv/bin/activate
- 升级pip并安装
PyQt5
pip install --upgrade pip pip install pyqt5
安装
pyworld
和ctc-segmentation
这里两个文件直接
pip install
的时候找不到wheel,尝试从c里build时找不到Python.h
报错安装
pyworld
brew install python
通过brew安装python时会自动安装Python.h
export CPLUS_INCLUDE_PATH=/opt/homebrew/Frameworks/Python.framework/Headers
对于M1,brew安装Python.h
到上述路径。把路径添加到环境变量里pip install pyworld
安装
ctc-segmentation
因上述方法没有成功,选择从github clone源码手动编译
git clone https://github.com/lumaku/ctc-segmentation.git
克隆到任意位置cd ctc-segmentation
source /PathToMockingBird/venv/bin/activate
假设一开始未开启,打开MockingBird项目的虚拟环境cythonize -3 ctc_segmentation/ctc_segmentation_dyn.pyx
/usr/bin/arch -x86_64 python setup.py build
要注意明确用x86-64架构编译/usr/bin/arch -x86_64 python setup.py install --optimize=1 --skip-build
用x86-64架构安装
安装其他依赖
/usr/bin/arch -x86_64 pip install torch torchvision torchaudio
这里用pip安装PyTorch
,明确架构是x86pip install ffmpeg
安装ffmpegpip install -r requirements.txt
运行
参考这个链接 ,让项目跑在x86架构环境上
vim /PathToMockingBird/venv/bin/pythonM1
- 写入以下代码
#!/usr/bin/env zsh mydir=${0:a:h} /usr/bin/arch -x86_64 $mydir/python "$@"
chmod +x pythonM1
设为可执行文件- 如果使用PyCharm,则把Interpreter指向
pythonM1
,否则也可命令行运行/PathToMockingBird/venv/bin/pythonM1 demo_toolbox.py
2. 准备预训练模型
考虑训练您自己专属的模型或者下载社区他人训练好的模型:
近期创建了知乎专题 将不定期更新炼丹小技巧or心得,也欢迎提问
2.1 使用数据集自己训练encoder模型 (可选)
- 进行音频和梅尔频谱图预处理:
python encoder_preprocess.py <datasets_root>
使用-d {dataset}
指定数据集,支持 librispeech_other,voxceleb1,aidatatang_200zh,使用逗号分割处理多数据集。 - 训练encoder:
python encoder_train.py my_run <datasets_root>/SV2TTS/encoder
训练encoder使用了visdom。你可以加上
-no_visdom
禁用visdom,但是有可视化会更好。在单独的命令行/进程中运行"visdom"来启动visdom服务器。
2.2 使用数据集自己训练合成器模型(与2.3二选一)
下载 数据集并解压:确保您可以访问 train 文件夹中的所有音频文件(如.wav)
进行音频和梅尔频谱图预处理:
python pre.py <datasets_root> -d {dataset} -n {number}
可传入参数:-d {dataset}
指定数据集,支持 aidatatang_200zh, magicdata, aishell3, data_aishell, 不传默认为aidatatang_200zh-n {number}
指定并行数,CPU 11770k + 32GB实测10没有问题假如你下载的
aidatatang_200zh
文件放在D盘,train
文件路径为D:\data\aidatatang_200zh\corpus\train
, 你的datasets_root
就是D:\data\
训练合成器:
python ./control/cli/synthesizer_train.py mandarin <datasets_root>/SV2TTS/synthesizer
当您在训练文件夹 synthesizer/saved_models/ 中看到注意线显示和损失满足您的需要时,请转到
启动程序
一步。
2.3使用社区预先训练好的合成器(与2.2二选一)
当实在没有设备或者不想慢慢调试,可以使用社区贡献的模型(欢迎持续分享):
作者 | 下载链接 | 效果预览 | 信息 |
---|---|---|---|
作者 | https://pan.baidu.com/s/1iONvRxmkI-t1nHqxKytY3g 百度盘链接 4j5d | 75k steps 用3个开源数据集混合训练 | |
作者 | https://pan.baidu.com/s/1fMh9IlgKJlL2PIiRTYDUvw 百度盘链接 提取码:om7f | 25k steps 用3个开源数据集混合训练, 切换到tag v0.0.1使用 | |
@FawenYo | https://yisiou-my.sharepoint.com/:u:/g/personal/lawrence_cheng_fawenyo_onmicrosoft_com/EWFWDHzee-NNg9TWdKckCc4BC7bK2j9cCbOWn0-_tK0nOg?e=n0gGgC | input output | 200k steps 台湾口音需切换到tag v0.0.1使用 |
@miven | https://pan.baidu.com/s/1PI-hM3sn5wbeChRryX-RCQ 提取码:2021 | https://www.bilibili.com/video/BV1uh411B7AD/ | 150k steps 注意:根据issue修复 并切换到tag v0.0.1使用 |
2.4训练声码器 (可选)
对效果影响不大,已经预置3款,如果希望自己训练可以参考以下命令。
预处理数据:
python vocoder_preprocess.py <datasets_root> -m <synthesizer_model_path>
<datasets_root>
替换为你的数据集目录,<synthesizer_model_path>
替换为一个你最好的synthesizer模型目录,例如 sythensizer\saved_models\xxx训练wavernn声码器:
python ./control/cli/vocoder_train.py <trainid> <datasets_root>
<trainid>
替换为你想要的标识,同一标识再次训练时会延续原模型训练hifigan声码器:
python ./control/cli/vocoder_train.py <trainid> <datasets_root> hifigan
<trainid>
替换为你想要的标识,同一标识再次训练时会延续原模型训练fregan声码器:
python ./control/cli/vocoder_train.py <trainid> <datasets_root> --config config.json fregan
<trainid>
替换为你想要的标识,同一标识再次训练时会延续原模型将GAN声码器的训练切换为多GPU模式:修改GAN文件夹下.json文件中的"num_gpus"参数
3. 启动程序或工具箱
您可以尝试使用以下命令:
3.1 启动Web程序(v2):
python web.py
运行成功后在浏览器打开地址, 默认为 http://localhost:8080
- 仅支持手动新录音(16khz), 不支持超过4MB的录音,最佳长度在5~15秒
3.2 启动工具箱:
python demo_toolbox.py -d <datasets_root>
请指定一个可用的数据集文件路径,如果有支持的数据集则会自动加载供调试,也同时会作为手动录制音频的存储目录。
4. 番外:语音转换Voice Conversion(PPG based)
想像柯南拿着变声器然后发出毛利小五郎的声音吗?本项目现基于PPG-VC,引入额外两个模块(PPG extractor + PPG2Mel), 可以实现变声功能。(文档不全,尤其是训练部分,正在努力补充中)
4.0 准备环境
- 确保项目以上环境已经安装ok,运行
pip install espnet
来安装剩余的必要包。 - 下载以下模型 链接:https://pan.baidu.com/s/1bl_x_DHJSAUyN2fma-Q_Wg
提取码:gh41
- 24K采样率专用的vocoder(hifigan)到 vocoder\saved_models\xxx
- 预训练的ppg特征encoder(ppg_extractor)到 ppg_extractor\saved_models\xxx
- 预训练的PPG2Mel到 ppg2mel\saved_models\xxx
4.1 使用数据集自己训练PPG2Mel模型 (可选)
下载aidatatang_200zh数据集并解压:确保您可以访问 train 文件夹中的所有音频文件(如.wav)
进行音频和梅尔频谱图预处理:
python ./control/cli/pre4ppg.py <datasets_root> -d {dataset} -n {number}
可传入参数:-d {dataset}
指定数据集,支持 aidatatang_200zh, 不传默认为aidatatang_200zh-n {number}
指定并行数,CPU 11700k在8的情况下,需要运行12到18小时!待优化假如你下载的
aidatatang_200zh
文件放在D盘,train
文件路径为D:\data\aidatatang_200zh\corpus\train
, 你的datasets_root
就是D:\data\
训练合成器, 注意在上一步先下载好
ppg2mel.yaml
, 修改里面的地址指向预训练好的文件夹:python ./control/cli/ppg2mel_train.py --config .\ppg2mel\saved_models\ppg2mel.yaml --oneshotvc
如果想要继续上一次的训练,可以通过
--load .\ppg2mel\saved_models\<old_pt_file>
参数指定一个预训练模型文件。
4.2 启动工具箱VC模式
您可以尝试使用以下命令:
python demo_toolbox.py -vc -d <datasets_root>
请指定一个可用的数据集文件路径,如果有支持的数据集则会自动加载供调试,也同时会作为手动录制音频的存储目录。
引用及论文
该库一开始从仅支持英语的Real-Time-Voice-Cloning 分叉出来的,鸣谢作者。
URL | Designation | 标题 | 实现源码 |
---|---|---|---|
1803.09017 | GlobalStyleToken (synthesizer) | Style Tokens: Unsupervised Style Modeling, Control and Transfer in End-to-End Speech Synthesis | 本代码库 |
2010.05646 | HiFi-GAN (vocoder) | Generative Adversarial Networks for Efficient and High Fidelity Speech Synthesis | 本代码库 |
2106.02297 | Fre-GAN (vocoder) | Fre-GAN: Adversarial Frequency-consistent Audio Synthesis | 本代码库 |
1806.04558 | SV2TTS | Transfer Learning from Speaker Verification to Multispeaker Text-To-Speech Synthesis | 本代码库 |
1802.08435 | WaveRNN (vocoder) | Efficient Neural Audio Synthesis | fatchord/WaveRNN |
1703.10135 | Tacotron (synthesizer) | Tacotron: Towards End-to-End Speech Synthesis | fatchord/WaveRNN |
1710.10467 | GE2E (encoder) | Generalized End-To-End Loss for Speaker Verification | 本代码库 |
常见问题(FQ&A)
1.数据集在哪里下载?
数据集 | OpenSLR地址 | 其他源 (Google Drive, Baidu网盘等) |
---|---|---|
aidatatang_200zh | OpenSLR | Google Drive |
magicdata | OpenSLR | Google Drive (Dev set) |
aishell3 | OpenSLR | Google Drive |
data_aishell | OpenSLR |
解压 aidatatang_200zh 后,还需将
aidatatang_200zh\corpus\train
下的文件全选解压缩
2.<datasets_root>
是什麼意思?
假如数据集路径为 D:\data\aidatatang_200zh
,那么 <datasets_root>
就是 D:\data
3.训练模型显存不足
训练合成器时:将 synthesizer/hparams.py
中的batch_size参数调小
//调整前
tts_schedule = [(2, 1e-3, 20_000, 12), # Progressive training schedule
(2, 5e-4, 40_000, 12), # (r, lr, step, batch_size)
(2, 2e-4, 80_000, 12), #
(2, 1e-4, 160_000, 12), # r = reduction factor (# of mel frames
(2, 3e-5, 320_000, 12), # synthesized for each decoder iteration)
(2, 1e-5, 640_000, 12)], # lr = learning rate
//调整后
tts_schedule = [(2, 1e-3, 20_000, 8), # Progressive training schedule
(2, 5e-4, 40_000, 8), # (r, lr, step, batch_size)
(2, 2e-4, 80_000, 8), #
(2, 1e-4, 160_000, 8), # r = reduction factor (# of mel frames
(2, 3e-5, 320_000, 8), # synthesized for each decoder iteration)
(2, 1e-5, 640_000, 8)], # lr = learning rate
声码器-预处理数据集时:将 synthesizer/hparams.py
中的batch_size参数调小
//调整前
### Data Preprocessing
max_mel_frames = 900,
rescale = True,
rescaling_max = 0.9,
synthesis_batch_size = 16, # For vocoder preprocessing and inference.
//调整后
### Data Preprocessing
max_mel_frames = 900,
rescale = True,
rescaling_max = 0.9,
synthesis_batch_size = 8, # For vocoder preprocessing and inference.
声码器-训练声码器时:将 vocoder/wavernn/hparams.py
中的batch_size参数调小
//调整前
# Training
voc_batch_size = 100
voc_lr = 1e-4
voc_gen_at_checkpoint = 5
voc_pad = 2
//调整后
# Training
voc_batch_size = 6
voc_lr = 1e-4
voc_gen_at_checkpoint = 5
voc_pad =2
4.碰到RuntimeError: Error(s) in loading state_dict for Tacotron: size mismatch for encoder.embedding.weight: copying a param with shape torch.Size([70, 512]) from checkpoint, the shape in current model is torch.Size([75, 512]).
请参照 issue #37
5.如何改善CPU、GPU占用率?
视情况调整batch_size参数来改善
6.发生 页面文件太小,无法完成操作
请参考这篇文章,将虚拟内存更改为100G(102400),例如:文件放置D盘就更改D盘的虚拟内存
7.什么时候算训练完成?
首先一定要出现注意力模型,其次是loss足够低,取决于硬件设备和数据集。拿本人的供参考,我的注意力是在 18k 步之后出现的,并且在 50k 步之后损失变得低于 0.4