Python如何构建语音转文字系统？Whisper模型-Python教程-PHP中文网

构建基于whisper的语音转文字系统需安装openai-whisper、pytorch（推荐gpu支持）和ffmpeg；2. 使用whisper.load_model()加载模型（如small），调用model.transcribe()转录音频；3. 模型选择需权衡准确率与性能：tiny/base适合低资源快速转录，small/medium为通用场景推荐，large系列精度最高但需强算力；4. 预处理建议将音频转为单声道16khz wav格式，并可结合pydub降噪、静音裁剪以提升质量；5. whisper支持时间戳和语言检测，但不支持实时流式处理和说话人分离，需结合其他工具实现；6. 专业领域准确率不足时可微调模型，但需大量标注数据与算力支持，部署时应根据需求与硬件条件综合决策。

Python如何构建语音转文字系统？Whisper模型

Python构建语音转文字系统，尤其是结合OpenAI的Whisper模型，现在变得异常高效和直接。它能够将各种音频文件内容转化为可编辑的文本，并且在多语言识别和处理复杂口音方面表现出色。

解决方案

要用Python构建一个基于Whisper的语音转文字系统，核心步骤其实相当简洁。你需要先安装必要的库，然后加载模型，接着处理你的音频文件。

首先，确保你的Python环境已准备就绪。安装Whisper库是第一步，通常这通过pip完成：

立即学习“Python免费学习笔记（深入）”；

pip install openai-whisper

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如果你计划在GPU上运行以加速转录（强烈推荐，特别是对于大型模型或长音频），你还需要安装PyTorch并确保CUDA支持。这通常涉及根据你的CUDA版本和操作系统访问PyTorch官网获取正确的安装命令，例如：

pip install torch torchvision torchaudio --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu118

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另外，Whisper在内部处理音频时依赖于

ffmpeg

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。所以，请确保你的系统上安装了

ffmpeg

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。在大多数Linux发行版上，这可能通过包管理器完成（如

sudo apt install ffmpeg

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），在macOS上通过Homebrew（

brew install ffmpeg

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），在Windows上则需要手动下载并添加到系统PATH。

有了这些基础，你就可以编写Python代码了：

import whisper
import os

# 假设你的音频文件在这里
audio_file_path = "your_audio.mp3" # 替换为你的音频文件路径

# 检查文件是否存在
if not os.path.exists(audio_file_path):
    print(f"错误：音频文件 '{audio_file_path}' 不存在。请检查路径。")
else:
    # 加载Whisper模型
    # 你可以选择不同的模型大小：tiny, base, small, medium, large, large-v2, large-v3
    # 模型越大，准确率越高，但运行速度越慢，内存占用越多。
    # 这里我们选择一个折衷的'small'模型
    print("正在加载Whisper模型 (small)...")
    model = whisper.load_model("small")
    print("模型加载完成。")

    # 执行语音转文字
    print(f"正在转录音频文件：{audio_file_path}")
    try:
        result = model.transcribe(audio_file_path)

        # 打印转录结果
        print("\n--- 转录结果 ---")
        print(result["text"])

        # 如果需要，也可以查看更详细的段落信息和时间戳
        # print("\n--- 详细段落信息 ---")
        # for segment in result["segments"]:
        #     print(f"[{segment['start']:.2f}s -> {segment['end']:.2f}s] {segment['text']}")

    except Exception as e:
        print(f"转录过程中发生错误：{e}")

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这段代码首先加载了指定大小的Whisper模型，然后调用

transcribe

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方法将音频文件转换为文本。结果是一个字典，其中

"text"

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键包含了完整的转录文本。

选择合适的Whisper模型：如何平衡性能与准确性？

选择Whisper模型时，确实是个性能与准确度之间的权衡游戏。OpenAI提供了好几个模型尺寸：

tiny

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、

base

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、

small

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、

medium

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、

large

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，以及更新的

large-v2

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和

large-v3

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。每个模型都有其特点，适用于不同的场景。

tiny

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和

base

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模型是最小的，它们转录速度最快，对计算资源（特别是GPU显存）的要求也最低。如果你只是想快速处理一些简短的、背景噪音较少、口音标准且清晰的音频，或者在资源受限的设备上运行，它们是很好的选择。不过，它们的准确率相对较低，尤其是在处理复杂口音、嘈杂环境或专业术语时，可能会出现较多错误。

small

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和

medium

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模型是大多数通用场景下的“甜点”。它们在转录质量和处理速度之间找到了一个不错的平衡点。

small

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模型通常足以应对日常对话、播客等内容，而

medium

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模型在处理更多样的音频（比如有轻微背景音乐或非标准发音）时表现更佳，同时对硬件的要求也还在可接受范围内。对于初次尝试或非专业应用，我通常推荐从

small

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开始。

至于

large

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、

large-v2

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和

large-v3

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，它们是Whisper家族中的“巨无霸”。这些模型拥有最高的准确率，尤其在处理多语言、复杂口音、专业术语甚至低质量音频时，其表现显著优于小型模型。

large-v3

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是目前最新的版本，在多语言支持和整体性能上都有进一步提升。但高准确率的代价是巨大的计算资源消耗和较慢的转录速度。它们需要大量的GPU显存（例如，

large-v3

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可能需要10GB以上的VRAM），并且在CPU上运行会非常慢。如果你对准确率有极致要求，并且拥有强大的GPU硬件，那么这些模型是你的不二之选。

豆绘AI

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实际选择时，不妨先从

small

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模型开始测试，看看它是否满足你的准确率需求。如果发现错误率偏高，再逐步尝试

medium

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或

large

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。同时，也要考虑你的硬件条件，毕竟一个模型再好，跑不起来也是白搭。

处理不同音频格式与预处理：提升转录质量的关键步骤

Whisper模型本身对输入音频的格式和质量是有一定要求的，虽然它内部会尝试处理多种格式，但良好的预处理能显著提升转录的准确性和效率。

首先是音频格式。Whisper内部通过

ffmpeg

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处理音频，所以它理论上支持

ffmpeg

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能处理的绝大多数格式，比如

.mp3

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、

.wav

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、

.m4a

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、

.flac

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等等。不过，为了最佳兼容性和性能，通常建议将音频转换为单声道、16kHz采样率的WAV格式。Whisper模型默认是针对16kHz采样率的音频进行训练的，如果你的音频采样率不同，模型会自动进行重采样，但这可能会引入一些不必要的计算开销或潜在的质量损失。

音频预处理是提升转录质量的关键。一个常见的步骤是降噪。如果你的音频录制环境嘈杂，背景噪音（如风扇声、街道声、音乐声）会严重干扰模型的识别。虽然Whisper在一定程度上能处理噪音，但去除明显噪音可以大幅提升准确率。你可以使用像

pydub

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或

librosa

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这样的Python库来做一些简单的降噪处理，例如基于谱减法或者简单的低通/高通滤波。不过，需要注意的是，过度降噪可能会导致语音失真，反而降低转录质量，所以这是一个需要平衡的过程。

# 简单的pydub降噪示例 (需要安装 pydub 和 ffmpeg)
# pip install pydub
from pydub import AudioSegment
from pydub.silence import split_on_silence

def preprocess_audio(input_path, output_path="processed_audio.wav", target_samplerate=16000):
    audio = AudioSegment.from_file(input_path)

    # 转换为单声道
    if audio.channels > 1:
        audio = audio.set_channels(1)
        print(f"音频已转换为单声道。")

    # 重采样到16kHz
    if audio.frame_rate != target_samplerate:
        audio = audio.set_frame_rate(target_samplerate)
        print(f"音频已重采样到 {target_samplerate/1000}kHz。")

    # 简单的音量标准化
    # 调整音量到-20dBFS左右，避免过响或过轻
    # target_dbfs = -20.0
    # change_in_dbfs = target_dbfs - audio.dBFS
    # audio = audio.apply_gain(change_in_dbfs)
    # print(f"音频音量已标准化到 {audio.dBFS:.2f} dBFS。")

    # 进一步的降噪通常需要更复杂的算法或专门的库
    # 例如，使用外部工具或更高级的Python库，这里不展开具体实现

    audio.export(output_path, format="wav")
    print(f"预处理后的音频已保存到：{output_path}")
    return output_path

# 使用示例
# processed_file = preprocess_audio("your_noisy_audio.mp3")
# model.transcribe(processed_file)

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静音裁剪也是一个很有用的技巧，尤其对于包含大量静音段落的录音。裁剪掉长段的静音可以缩短音频长度，从而加快转录速度，并减少模型在静音处产生“幻觉”文本的可能性。

pydub.silence.split_on_silence

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函数就能帮助你实现这个功能，它能将音频分割成多个非静音片段，你可以选择只处理这些片段。

总的来说，预处理的目标是为Whisper提供尽可能“干净”和标准化的音频输入。这不仅能提高转录的准确性，也能让整个系统运行得更顺畅。

Whisper模型的高级应用与局限性：定制化与挑战

Whisper模型虽然强大，但在实际应用中，我们总会遇到一些需要更深层次探索或面对其固有局限性的场景。

在高级应用方面，Whisper不仅仅是简单地输出一整段文本。它的转录结果中包含了丰富的信息，比如时间戳（timestamps）。

result["segments"]

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会提供每个识别到的短语或句子的开始和结束时间。这个功能对于字幕生成、视频内容检索或音频内容分析非常有用。你可以精确地知道哪句话在哪个时间点被说出。

另一个很有趣且实用的功能是语言检测。如果你处理的音频可能是多语言的，或者你不确定其主要语言，Whisper模型可以在转录前自动检测音频的语言。通过

model.detect_language(audio_path)

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，它会返回一个语言代码和置信度分数。这对于构建多语言语音助手或内容分类系统来说非常方便。

# 语言检测示例
# import whisper
# model = whisper.load_model("base") # 语言检测通常用base或small模型就够了
# audio_path = "your_multilingual_audio.mp3"
# audio = whisper.load_audio(audio_path) # Whisper内部的音频加载函数
# # 仅取前30秒进行语言检测，以提高效率
# audio = audio[:whisper.N_SAMPLES] 
# mel = whisper.log_mel_spectrogram(audio).to(model.device)
# _, probs = model.detect_language(mel)
# detected_language = max(probs, key=probs.get)
# print(f"检测到的语言: {detected_language} (置信度: {probs[detected_language]:.4f})")

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然而，Whisper也有其局限性。一个显著的挑战是实时处理。虽然Whisper的转录速度很快，但对于超长音频或需要毫秒级响应的实时应用（如实时会议转录），它可能无法直接满足需求。这通常需要将音频流切分成小块进行处理，并结合一些流式处理的优化。

另一个常见的需求是说话人分离（Speaker Diarization）。Whisper模型本身并不能区分音频中的不同说话人，它只会将所有语音转录成一段文本。如果你需要知道“谁说了什么”，你就需要结合其他的工具或模型，比如

pyannote-audio

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这样的开源库，先进行说话人分离，然后再将每个说话人的音频片段单独送入Whisper进行转录。这会增加系统的复杂性。

最后，尽管Whisper在通用语音识别方面表现出色，但对于极度垂直或专业领域（如特定医疗术语、法律术语等），它可能仍有改进空间。在这些情况下，如果通用模型的准确率不达标，你可能需要考虑对Whisper模型进行微调（fine-tuning）。这意味着使用你自己的领域特定数据集来进一步训练模型。但这通常需要大量的带标签数据、专业的机器学习知识和强大的计算资源，对于大多数非专业用户来说，这并不是一个轻松的选择。

理解这些高级特性和局限性，能帮助我们更好地设计和部署基于Whisper的语音转文字系统，使其在满足需求的同时，也能预见到并应对潜在的挑战。

以上就是Python如何构建语音转文字系统？Whisper模型的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！