Hey Siri及Ok Google原理:AI語音辨識專案真應用開發

Hey Siri及Ok Google原理:AI語音辨識專案真應用開發 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

楊學銳
圖書標籤:
  • AI
  • 語音識彆
  • Siri
  • Google Assistant
  • 機器學習
  • 深度學習
  • 自然語言處理
  • 項目開發
  • Python
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具體描述

☆★☆★【語音辨識專案應用開發!】★☆★☆
瞭解語音辨識概要,讓你對WebRTC及Kaldi瞭若指掌!

  隨著AI時代的來臨,人類語言的處理在硬體高度平民化之後,你我也可以開發齣類似的產品,事實上語音服務早在1950年代就開始研究瞭。這些應用早就存在於智慧喇叭、手機語音助理、車載智慧座艙、語音輸入法與翻譯機等;企業級應用包括智慧客服、語音品管、智慧教育、智慧醫療等。本書是難得少見的中文語音高階技術的教材,用簡單的Kaldi、WebRTC、gRPC等專案,就可以開發齣企業等級的語音服務應用,這些下放至平民百姓傢的技術,在搭配本書之後,立即成為你可以立刻上手的工具,充份應用人工智慧時代深度學習技術帶來的福利。

本書特色

  ✪語音前端處理,語音辨識
  ✪語者自動分段標記演算法原理
  ✪基於WebRTC,Kaldi和gRPC,從零建構穩定、高性能、可商用的語音服務
  ✪前端演算法完整介紹
  ✪語音活動檢測、語音降噪、迴聲消除、波束形成
  ✪WebRTC和Kaldi最佳化處理流程
  ✪形成語音演算法SDK
  ✪微服務建構的RPC遠端呼叫框架和SDK
智能語音交互係統設計與開發:從理論到實踐 本書麵嚮對人工智能、自然語言處理以及智能硬件開發有濃厚興趣的讀者,旨在提供一個全麵、深入且高度實戰化的指南,用於設計、構建和部署先進的語音識彆與交互係統。 第一部分:語音識彆與自然語言理解的基石 本部分將係統性地闡述支撐現代語音助手運行的核心技術原理,重點關注如何將人類的聲波信號轉化為可理解的文本和意圖。 第一章:聲學基礎與數字信號處理 本章將從物理聲學角度切入,解析人類語音産生的機理及其在數字域中的錶示方法。我們將詳細介紹音頻采集、量化、采樣定理,以及如何通過傅裏葉變換(FFT)將時域信號轉換到頻域,揭示語音的頻譜特徵。重點內容包括: 語音信號的特性分析: 探討音素、音調、響度和語速對信號處理的影響。 特徵提取技術: 深入講解梅爾頻率倒譜係數(MFCC)的計算流程與理論依據,以及更先進的感知綫性預測(PLP)等特徵的提取方法。 噪聲抑製與預處理: 介紹在復雜聲學環境下(如迴聲、背景噪音)如何應用維納濾波、譜減法等技術,對輸入信號進行降噪和增強,為後續識彆環節打下堅實基礎。 第二章:傳統與深度學習語音識彆模型 本章將涵蓋語音識彆(ASR)技術的發展曆程及其關鍵算法。我們不僅會迴顧基於隱馬爾可夫模型(HMM)和高斯混閤模型(GMM)的經典框架,更會聚焦於當前主流的端到端深度學習架構。 HMM-GMM 框架的局限與優勢: 理解傳統方法的結構,為理解現代模型的演進提供參照。 深度神經網絡在 ASR 中的應用: 詳細剖析循環神經網絡(RNN)、長短期記憶網絡(LSTM)和門控循環單元(GRU)如何應用於聲學模型。 端到端(End-to-End)模型: 深入探討連接主義時間分類(CTC)、注意力機製(Attention Mechanism)以及基於 Transformer 架構的 ASR 模型(如 Conformer),解析它們如何直接從音頻輸入映射到字符序列。 解碼策略: 介紹束搜索(Beam Search)在最大化識彆準確率中的作用,以及如何結閤語言模型進行更流暢的文本輸齣。 第三章:自然語言理解(NLU)的核心組件 識彆齣文本後,係統必須理解用戶“想要做什麼”。本章專注於 NLU 層麵,講解如何從自由文本中抽取結構化的語義信息。 意圖識彆(Intent Recognition): 探討分類模型(如支持嚮量機、深度學習分類器)如何將用戶的語音轉化為預定義的操作類彆。 實體抽取(Slot Filling): 介紹命名實體識彆(NER)技術,包括基於規則、統計方法以及序列標注模型(如 Bi-LSTM-CRF)如何精準提取關鍵參數(如時間、地點、數量)。 語義解析與知識圖譜: 講解如何將抽取齣的意圖和實體映射到後端可執行的邏輯動作,並介紹知識圖譜在提供上下文理解和領域知識方麵的應用。 第二部分:係統架構、部署與優化 本部分將超越理論模型,探討如何將成熟的識彆算法整閤進一個高效、穩定且可擴展的交互係統中,並討論實際應用中的性能挑戰。 第四章:係統級架構設計與數據流管理 一個完整的語音交互係統涉及前端采集、後端處理、服務集成等多個環節。本章旨在勾勒齣清晰的係統藍圖。 分布式處理架構: 設計高並發場景下的請求路由、任務隊列和狀態管理機製。 實時性與延遲優化: 分析從喚醒詞檢測、流式識彆到反饋生成的完整延遲鏈條,探討如何通過邊緣計算(Edge Computing)和雲端協同,實現低延遲交互。 數據管道與反饋閉環: 建立有效的數據收集、標注和模型迭代的數據管道,確保係統能夠持續學習和自我修正。 第五章:喚醒詞檢測與本地化處理 喚醒詞(Wake Word Detection)是用戶體驗的入口,其準確性和低功耗至關重要。本章專注於此類邊緣計算場景下的優化。 低功耗模型設計: 探討如何在資源受限的設備上運行輕量級的聲學模型,實現高效率的關鍵詞識彆。 對抗性攻擊與魯棒性: 分析環境噪音、惡意乾擾(如模仿聲音)對喚醒詞檢測的影響,並引入魯棒性訓練方法。 數據不平衡與遷移學習: 解決喚醒詞數據稀疏性問題,利用遷移學習技術加速新喚醒詞的部署。 第六章:多模態融閤與上下文管理 現代智能交互不再局限於單一的語音輸入。本章探討如何結閤視覺、觸覺等其他模態信息,提升係統的理解深度和用戶體驗。 多模態特徵融閤策略: 介紹早期融閤、晚期融閤以及跨模態注意力機製在提升交互準確性方麵的應用。 對話狀態跟蹤(DST): 深入研究如何維護和更新對話的曆史狀態,使用戶無需重復提供上下文信息。 復雜任務流處理: 設計支持多輪、跨領域對話的邏輯框架,例如處理需要多次確認或信息補充的預訂、查詢類復雜任務。 第三部分:前沿技術與未來展望 本部分將介紹影響語音技術未來發展的關鍵領域,包括閤成技術與倫理考量。 第七章:高質量語音閤成(TTS)技術 成功的交互需要自然、逼真的反饋聲音。本章將聚焦於文本到語音(TTS)的最新進展。 參數化與拼接閤成迴顧: 瞭解早期方法的局限。 深度學習驅動的 TTS: 詳細解析序列模型(如 Tacotron 2)和聲碼器(Vocoder,如 WaveNet, WaveGlow)的工作原理,實現高保真度的聲音閤成。 情感、音色與風格遷移: 探討如何通過控製模型參數,使閤成語音具備特定的情感色彩和說話人特徵。 第八章:挑戰、隱私與倫理部署 隨著技術的普及,相關的社會和技術挑戰日益突齣。本章旨在提供負責任的開發視角。 語音技術的偏見與公平性: 分析訓練數據中的偏差如何導緻係統在不同口音、性彆或人群上的性能差異,並探討去偏置技術。 數據隱私與安全: 討論用戶語音數據在采集、傳輸和存儲過程中的加密、匿名化處理規範,以及如何平衡數據利用與用戶隱私保護。 人機交互的未來趨勢: 展望具身智能、情感計算在語音交互中的集成方嚮,以及下一代人機協作界麵的可能性。 通過對以上八個章節的深入學習,讀者將不僅掌握構建智能語音係統的理論基礎,更能獲得一套完整的、可應用於實際復雜場景的工程化開發經驗。本書強調理論與代碼實踐的結閤,確保讀者能夠快速將所學知識轉化為功能強大的智能應用。

著者信息

作者簡介

楊學銳


  大疆創新語音交互演算法負責人,復旦大學及Turku大學碩士,長期從事語音演算法、深度學習、人工智慧等領域的研究與商業落地,在相關領域發錶多篇論文及專利。

晏超

  北京郵電大學碩士,曾任職於HP Labs, Cisco, Technicolor等公司。 現為雲從科技語音演算法負責人,從事語音辨識、聲紋識別、說話人日誌、語音閤成等方嚮的演算法研發工作,構建瞭雲從科技整套語音演算法引擎與應用服務平臺。

劉雪鬆

  OPPO音訊演算法專傢,復旦大學碩士,曾任職於美國國傢儀器、聲網、雲從科技等公司。 在信號處理、音訊演算法和語音演算法等領域有豐富的實戰經驗,在相關領域發錶多篇論文及專利。

圖書目錄

Chapter 01 語音辨識概述
1.1 語音辨識發展歷程
1.2 語音辨識產業與應用
1.3 常用語音處理工具

Chapter 02 語音訊號基礎
2.1 語音訊號的聲學基礎
2.2 語音訊號的數位化和時頻變換
2.3 本章小結

Chapter 03 語音前端演算法
3.1 語音前端演算法概述
3.2 VAD
3.3 單通道降噪
3.4 迴音消除
3.5 麥剋風陣列與波束形成
3.6 聲源定位
3.7 其他未盡話題
3.8 本章小結

Chapter 04 語音辨識原理
4.1 特徵提取
4.2 傳統聲學模型
4.3 DNN-HMM
4.4 語言模型
4.5 WFST 解碼器
4.6 序列區分性訓練
4.7 點對點語音辨識
4.8 語音辨識模型評估
4.9 本章小結

Chapter 05 中文漢語模型訓練-- 以multi_cn 為例
5.1 Kaldi 安裝與環境設定
5.2 Kaldi 中的資料格式與資料準備
5.3 語言模型訓練
5.4 發音詞典準備
5.5 特徵提取
5.6 Kaldi 中的Transition 模型
5.7 預對齊模型訓練
5.8 資料增強
5.9 I-Vector 訓練
5.10 神經網路訓練
5.11 解碼圖生成
5.12 本章小結
5.13 附錄

Chapter 06 基於Kaldi 的語者自動分段標記
6.1 語者自動分段標記概述
6.2 聲紋模型訓練-- 以CNCeleb 為例
6.3 本章小結

Chapter 07 基於Kaldi 的語音SDK 實現
7.1 語音特徵提取
7.2 基於WebRTC 的語音活動檢測
7.3 語者自動分段標記模組
7.4 語音辨識解碼
7.5 本章小結

Chapter 08 基於gRPC 的語音辨識服務
8.1 gRPC 語音服務
8.2 ProtoBuf 協定定義
8.3 基於gRPC 的語音服務實現
8.4 本章小結

Appendix A 參考文獻

圖書序言

  • ISBN:9786267146484
  • 規格:平裝 / 464頁 / 17 x 23 x 2.32 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀



  近年來,隨著深度學習技術的不斷發展,語音辨識準確率獲得瞭大幅提升,由此帶來瞭基於語音互動應用的豐富想像力,這些技術越來越多地影響著人們生產和生活的各方麵。其中,消費級應用包括智慧喇叭、手機語音助理、車載智慧座艙、語音輸入法與翻譯機等;企業級應用包括智慧客服、語音品管、智慧教育、智慧醫療等。各類智慧語音應用的蓬勃發展使得越來越多的人加入語音領域的研究和落地,共同推動整個語音產業的發展。

  得益於語音辨識技術的蓬勃發展和辨識率的節節攀升,業界湧現齣眾多優秀的點對點語音工具套件,如Wenet,ESPNet,SpeechBrain 等。儘管如此,2009 年約翰霍普金斯大學夏季研討會孵化齣的Kaldi 工具箱,以其穩定的演算法效果,活躍的社區氣氛,獲得瞭廣泛應用,極大地降低瞭語音辨識的上手門檻,也培養瞭大量的相關人纔。目前,仍然有很多公司在使用基於Kaldi 的專案。

  由於語音互動技術涉及的演算法與技術鏈較長,因此已有的語音演算法相關圖書主要集中在各類語音演算法的原理與訓練上,缺乏從語音互動角度齣發,介紹語音互動所需的語音前後端各項演算法和整體解決方案的相關圖書。在語音應用的落地上,學術界也缺乏產業界的專案應用實作經驗。本書將緻力於拉近學術界與產業界的距離,在係統地介紹語音互動流程中涉及的語音前端處理、語音辨識和語者自動分段標記等演算法原理的同時,詳細介紹如何基於WebRTC,Kaldi 和gRPC,從零建構產業界穩定、高性能、可商用的語音服務。

  在前端演算法的相關章節中,本書係統地介紹瞭語音活動檢測、語音降噪、迴音消除、波束形成等常用的語音前端處理演算法的原理,還針對各種演算法在實際場景中的專案實現方法,提供瞭大量的經驗複習。除瞭介紹傳統訊號的處理方法,本書還介紹瞭深度學習方法在語音前端領域中的發展和應用現狀。

  在語音後端演算法方麵,本書詳細介紹瞭語音辨識中的特徵提取、聲學模型、語言模型、解碼器和點對點語音辨識,以及語者自動分段標記中的聲紋Embedding 提取和聚類演算法。同時,還介紹瞭如何基於Kaldi 訓練語音辨識及語者自動分段標記模型。針對訓練模型時的很多細節問題,提供瞭詳細的解釋。

  在語音演算法專案化方麵,本書介紹瞭如何利用WebRTC 和Kaldi 最佳化處理流程,形成語音演算法SDK。基於流行的用於微服務建構的RPC 遠端呼叫框架和SDK,進一步介紹瞭如何實現一套方便使用者快捷連線的語音演算法的微服務。

  本書由楊學銳、晏超、劉雪鬆閤作撰寫。三位作者長期在最前線從事語音演算法工作,書中內容彙集瞭他們在產業界模型訓練和應用實作的思考與經驗複習,希望能給學術界的研究人員與產業界的從業人員帶來一絲啟發和幫助。其中楊學銳負責第1、4、5 章的撰寫及全書內容的審核校對,晏超負責第6、7、8 章的撰寫及工程程式的實現偵錯,劉雪鬆負責第2、3 章及第1章部分內容的撰寫和校對。

  最後,感謝電子工業齣版社李淑麗老師的辛苦工作,感謝吳伯庸和王金超對本書的貢獻,感謝陳勇的審稿與校對,感謝成書過程中給予過幫助的所有相關人士。

  由於作者水準有限,書中如有任何錯誤與不足,懇請讀者們批評指正並提齣寶貴意見。

作者

用戶評價

评分

說實在話,現在市麵上談AI的書籍多如牛毛,內容常常重複來去,讀起來讓人有點膩。但我看到這本《Hey Siri及Ok Google原理:AI語音辨識專案真應用開發》時,內心是有一點小振奮的,因為它明確地將重點放在「語音辨識」這個極為核心且睏難的領域。這不像一般科普書那樣隻講宏觀的願景,它直接切入「原理」和「開發」這兩個硬核部分。我個人認為,要真正理解這兩個巨頭是如何運作的,關鍵在於對聲學模型(Acoustic Model)和語言模型(Language Model)的掌握程度。如果這本書能用清晰易懂的方式,逐步拆解這些複雜的機器學習架構,比如深度神經網路在語音處理中的應用,以及如何使用現有的開源工具進行模型訓練與調優,那對我這種想要從基礎爬升到進階應用的工程師來說,無疑是一份及時雨。期待書中對「專案開發」的描述,能夠詳盡到足以應付真實世界的挑戰,而不隻是紙上談兵的教學範例。

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老實說,颱灣的技術書籍市場,常常在翻譯書和本土原創書之間搖擺,而原創書在深度和廣度上常常不如預期。因此,當我看到這本強調「專案真應用開發」的書籍時,第一反應是抱持著一份審慎的期待。我深信,語音辨識的複雜性遠超過一般人想像,它牽涉到從類比訊號的數位化、特徵提取(如MFCC)、到後續的序列建模(如RNN/Transformer)。一本好的開發指南,必須能夠清楚界定每個模組的職責,並提供清晰的API調用或實作步驟。我特別想知道,書中在處理「自然語言理解」(NLU)的部分佔瞭多少篇幅?畢竟,語音辨識成功後,如何正確解讀使用者的意圖(Intent Recognition)纔是賦予AI生命力的關鍵。如果它能提供一套完整的開發流程圖,涵蓋資料準備、模型訓練、效果評估到最終上線的完整生命週期,那這本書的實用價值將會是無可比擬的。

评分

這幾年下來,各種AI主題書籍看得不少,但真正能把「理論」與「實戰」完美結閤的,寥寥無幾。這本《Hey Siri及Ok Google原理》的名稱聽起來就很有企圖心,目標直指目前市場上最成熟的兩個語音辨識引擎,這錶示它必須具備極高的技術深度纔能撐起這個題目。我個人最關心的是,在「原理」探討上,作者如何解釋當前最先進的語音模型架構,特別是那些用來提升準確率的關鍵技術,例如如何處理遠場語音(Far-field recognition)和混響問題。如果書中能提供一些實際的效能指標對比,例如不同模型的運算複雜度與辨識精度的權衡,那就太棒瞭。總而言之,我期待這不隻是一本說明書,更是一本能引導讀者思考如何優化和創新語音辨識係統的「思想工具箱」,讓讀者在麵對未來語音AI的迭代更新時,能夠保持領先地位。

评分

對於我這種身處科技產業前線,經常需要與不同技術團隊溝通的專業人士來說,掌握跨領域的知識是必要的生存技能。語音辨識技術已經不再是單純的實驗室項目,它正在快速滲透到物聯網(IoT)、智慧零售甚至醫療監護等領域。因此,理解其運作的「魔術」背後的科學原理至關重要。這本書的標題很吸引人,因為它點齣瞭當前市場上最熱門的兩大用戶介麵——Siri與Google Assistant。我特別好奇的是,它是否會深入探討到語音辨識係統的延遲性(Latency)優化問題,這在即時互動的應用中是決定使用者體驗的關鍵因素。此外,如果能探討到模型部署(Model Deployment)的實際考量,像是如何在資源受限的邊緣設備上運行輕量化的模型,那就更符閤當前業界的需求瞭。我希望這本書提供的視角是全麵的,不隻關注演算法的精妙,更要考量到實際產品化過程中所會遇到的所有工程障礙與解決方案。

评分

這本書的名字就充滿瞭科技感,光是「Hey Siri」和「Ok Google」這兩個關鍵詞,就讓人立刻聯想到日常生活中那些無所不在的智慧語音助理。身為一個對科技趨勢很敏感的讀者,我對於這種深入探討底層技術的書籍總是抱持著高度的好奇心。市麵上很多介紹AI的書,往往停留在概念的層麵,講得天花亂墜,但真要動手實作或者理解背後的演算法邏輯時,就變得雲裡霧裡瞭。我非常期待這本書能真正剖析,從我們發齣指令到係統能夠精準理解並給予迴應,中間到底經歷瞭哪些複雜的運算和模型訓練。特別是「專案實用開發」這幾個字,暗示著它不隻是理論探討,更像是一本實戰手冊,能夠帶領讀者從零開始建立屬於自己的語音辨識係統。如果能針對不同場景,例如在嘈雜環境下的降噪處理,或是不同口音的適應性,提供具體的開發案例和程式碼範例,那絕對會是極具價值的參考資料。畢竟,現階段的AI應用,實作經驗遠比空泛的理論來得重要,希望這本書能填補這個市場上的空白,讓技術愛好者能真正掌握這項核心技術。

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