本文介紹如何使用智能語音交互流式文本WebSocket協議使用語音合成。如果您不希望引入阿里云智能語音交互產品SDK,或者目前提供的SDK不能滿足您的要求,可以基于本文描述自行開發代碼訪問阿里語音服務。
前提條件
在使用WebSocket協議對接之前,請先閱讀接口說明。
鑒權
服務端通過臨時Token進行鑒權,請求時需要在URL中攜帶Token參數,Token獲取方式請參見獲取Token概述。獲取Token之后通過如下方式訪問語音服務端。
訪問類型 | 說明 | URL |
外網訪問 | 所有服務器均可使用外網訪問URL(SDK中默認設置了外網訪問URL)。 | 北京: |
ECS內網訪問 | 使用阿里云北京ECS(即ECS地域為華北2(北京)),可使用內網訪問URL。 ECS的經典網絡不能訪問AnyTunnel,即不能在內網訪問語音服務;如果希望使用AnyTunnel,需要創建專有網絡在其內部訪問。 說明 使用內網訪問方式,將不產生ECS實例的公網流量費用。 關于ECS的網絡類型請參見網絡類型。 | 北京: |
請求指令
請求指令用于控制語音識別任務的起止,標識任務邊界,以JSON格式的Text Frame方式發送服務端請求,需要在Header中設置請求的基礎信息。指令由Header和Payload兩部分組成,其中Header部分為統一格式,不同指令的Payload部分格式各不相同。
1. Header格式說明
Header格式如下:
參數 | 類型 | 是否必選 | 說明 |
header | 請求頭 | - | - |
header.appkey | String | 是 | 管控臺創建的項目Appkey。 |
header.message_id | String | 是 | 當次消息請求ID,隨機生成32位唯一ID。 |
header.task_id | String | 是 | 整個實時語音合成的會話ID,整個請求中需要保持一致,32位唯一ID。 |
header.namespace | String | 是 | 訪問的產品名稱,固定為“FlowingSpeechSynthesizer”。 |
header.name | String | 是 | 指令名稱,包含StartSynthesis和StopSynthesis指令。 |
2. StartSynthesis指令
參數 | 類型 | 是否必選 | 說明 |
payload.voice | String | 否 | 發音人,默認是xiaoyun。發音人,默認是xiaoyun。 |
payload.format | String | 否 | 音頻編碼格式,支持pcm、wav和mp3格式,默認值:pcm。音頻編碼格式,支持pcm、wav和mp3格式,默認值:pcm。 |
payload.sample_rate | Integer | 否 | 音頻采樣率,默認值:16000Hz。 |
payload.volume | Integer | 否 | 音量,取值范圍:0~100。默認值:50。 |
payload.speech_rate | Integer | 否 | 語速,取值范圍:-500~500,默認值:0。 [-500,0,500]對應的語速倍速區間為 [0.5,1.0,2.0]。 |
payload.pitch_rate | Integer | 否 | 語調,取值范圍:-500~500,默認值:0。 |
payload.enable_subtitle | Boolean | 否 | 開啟字級別時間戳。 |
payload.enable_phoneme_timestamp | Boolean | 否 | 開啟音素級別時間戳。 |
{
"header": {
"message_id": "05450bf69c53413f8d88aed1ee60****",
"task_id": "640bc797bb684bd6960185651307****",
"namespace": "FlowingSpeechSynthesizer",
"name": "StartSynthesis",
"appkey": "17d4c634****"
},
"payload": {
"voice": "xiaoyun",
"format": "wav",
"sample_rate": 16000,
"volume": 50,
"speech_rate": 0,
"pitch_rate": 0,
"enable_subtitle": true
}
}
3. RunSynthesis指令
參數 | 類型 | 是否必選 | 說明 |
text | String | 是 | 需要合成的文本 |
{
"header": {
"message_id": "05450bf69c53413f8d88aed1ee60****",
"task_id": "640bc797bb684bd6960185651307****",
"namespace": "FlowingSpeechSynthesizer",
"name": "RunSynthesis",
"appkey": "17d4c634****"
},
"payload": {
"text": "流式輸入文本"
}
}
4. StopSynthesis指令
StopSynthesis指令要求服務端停止語音合成,并且合成所有緩存文本。
由于流式文本語音合成服務端會分句合成音頻,因此服務端存在未滿足分句條件的緩存文本,需要在文本流發送結束后立刻發送此指令,否則有可能丟失文本。
Payload為空。示例代碼如下:
{
"header": {
"message_id": "05450bf69c53413f8d88aed1ee60****",
"task_id": "640bc797bb684bd6960185651307****",
"namespace": "FlowingSpeechSynthesizer",
"name": "StopSynthesis",
"appkey": "17d4c634****"
}
}
下行數據
WebSocket 數據幀分為文本幀 (text frame)、二進制幀 (binary frame)、關閉幀 (close frame)、Ping幀 和 Pong幀。我們使用文本幀下發事件,使用二進制幀下發音頻數據流。
以python中的websocket-client為例,可以參考下述示例代碼解析WebSocket收到的數據:
audio_data = None
# 監聽消息的回調函數
def on_message(self, ws, message):
if isinstance(message, str):
# 將文本幀解析為json
try:
json_data = json.loads(message)
# TODO: 解析事件
except json.JSONDecodeError:
print("Failed to parse message as JSON.")
elif isinstance(message, (bytes, bytearray)):
# 將二進制幀作為音頻幀保存
# TODO: 保存音頻或使用支持流式輸入的播放器播放,例如pyaudio
if audio_data is None:
audio_data = bytes(message)
else:
audio_data = self._audio_data + bytes(message)
ws = websocket.WebSocketApp(
url,
header={
"X-NLS-Token": token,
},
on_message=on_message,
on_error=None,
on_close=None,
)
關于Websocket詳細介紹可以參考鏈接
事件
事件指的是服務端返回給客戶端的處理進度事件,代表不同的處理階段,客戶端可獲取不同處理階段的事件實現不同的業務邏輯。以JSON格式返回,事件由Header和Payload兩部分組成,其中Header部分為統一格式,不同事件的Payload部分格式可能不同。
1. SynthesisStarted事件
參數 | 類型 | 說明 |
session_id | String | 客戶端請求時傳入session_id的話則原樣返回,否則由服務端自動生成32位唯一ID。 |
{
"header": {
"message_id": "05450bf69c53413f8d88aed1ee60****",
"task_id": "640bc797bb684bd6960185651307****",
"namespace": "FlowingSpeechSynthesizer",
"name": "SynthesisStarted",
"status": 20000000,
"status_message": "GATEWAY|SUCCESS|Success."
},
"payload": {
"session_id": "1231231dfdf****"
}
2. SentenceBegin事件
SentenceBegin事件表示服務端檢測到了一句話的開始。
參數 | 類型 | 說明 |
index | Integer | 句子編號,從1開始遞增。 |
{
"header": {
"message_id": "05450bf69c53413f8d88aed1ee60****",
"task_id": "640bc797bb684bd6960185651307****",
"namespace": "FlowingSpeechSynthesizer",
"name": "SentenceBegin",
"status": 20000000,
"status_message": "GATEWAY|SUCCESS|Success."
},
"payload": {
"index": 1
}
}
3. SentenceSynthesis事件
SentenceSynthesis事件表示有新的合成結果返回,包含最新的音頻和時間戳,句內全量,句間增量。
參數 | 類型 | 說明 |
subtitles[] | ArrayList | 時間戳信息。 |
subtitles[0].text | String | ?本信息。 |
subtitles[0].sentence | String | 句子時間戳控制,True表示當前時間戳為句子。 |
subtitles[0].begin_index | Integer | 該字在整句中的開始位置,從0開始。 |
subtitles[0].end_index | Integer | 該字在整句中的結束位置,從0開始。 |
subtitles[0].begin_time | Integer | ?本對應TTS語?開始時間戳,單位ms。 |
subtitles[0].end_time | Integer | ?本對應TTS語?結束時間戳,單位ms。 |
subtitles[0].phoneme_list | ArrayList | 文本的音素時間戳信息。 |
subtitles[0].phoneme_list[0].index | Integer | 該音素的下標,從0開始。 |
subtitles[0].phoneme_list[0].beginTime | Integer | 該音素對應TTS語音開始時間戳,單位ms。 |
subtitles[0].phoneme_list[0].endTime | Integer | 該音素對應TTS語音結束時間戳,單位ms。 |
subtitles[0].phoneme_list[0].phoneme | String | 音素信息。 |
subtitles[0].phoneme_list[0].tone | String | 語氣信息。 |
{
"header": {
"message_id": "05450bf69c53413f8d88aed1ee60****",
"task_id": "640bc797bb684bd6960185651307****",
"namespace": "FlowingSpeechSynthesizer",
"name": "SentenceSynthesis",
"status": 20000000,
"status_message": "GATEWAY|SUCCESS|Success."
},
"payload": {
"subtitles": [
{
"text": "",
"begin_time": 0,
"end_time": 0,
"begin_index": 0,
"end_index": 1,
"sentence": true,
"phoneme_list": []
},
{
"text": "今",
"begin_time": 0,
"end_time": 175,
"begin_index": 0,
"end_index": 1,
"sentence": false,
"phoneme_list": [
{
"begin_time": 0,
"end_time": 120,
"text": "j_c",
"tone": "1"
},
{
"begin_time": 120,
"end_time": 170,
"text": "in_c",
"tone": "1"
}
]
}
]
}
}
4. SentenceEnd事件
SentenceEnd事件表示服務端檢測到了一句話的結束,返回該句的全量時間戳。
參數 | 類型 | 說明 |
subtitles[] | ArrayList | 時間戳信息。 |
subtitles[0].text | String | ?本信息。 |
subtitles[0].sentence | String | 句子時間戳控制,True表示當前時間戳為句子。 |
subtitles[0].begin_index | Integer | 該字在整句中的開始位置,從0開始。 |
subtitles[0].end_index | Integer | 該字在整句中的結束位置,從0開始。 |
subtitles[0].begin_time | Integer | ?本對應TTS語?開始時間戳,單位ms。 |
subtitles[0].end_time | Integer | ?本對應TTS語?結束時間戳,單位ms。 |
subtitles[0].phoneme_list | ArrayList | 文本的音素時間戳信息。 |
subtitles[0].phoneme_list[0].index | Integer | 該音素的下標,從0開始。 |
subtitles[0].phoneme_list[0].beginTime | Integer | 該音素對應TTS語音開始時間戳,單位ms。 |
subtitles[0].phoneme_list[0].endTime | Integer | 該音素對應TTS語音結束時間戳,單位ms。 |
subtitles[0].phoneme_list[0].phoneme | String | 音素信息。 |
subtitles[0].phoneme_list[0].tone | String | 語氣信息。 |
{
"header": {
"message_id": "05450bf69c53413f8d88aed1ee60****",
"task_id": "640bc797bb684bd6960185651307****",
"namespace": "FlowingSpeechSynthesizer",
"name": "SentenceEnd",
"status": 20000000,
"status_message": "GATEWAY|SUCCESS|Success."
},
"payload": {
"subtitles": [
{
"text": "",
"begin_time": 0,
"end_time": 0,
"begin_index": 0,
"end_index": 1,
"sentence": true,
"phoneme_list": []
},
{
"text": "今",
"begin_time": 0,
"end_time": 175,
"begin_index": 0,
"end_index": 1,
"sentence": false,
"phoneme_list": [
{
"begin_time": 0,
"end_time": 120,
"text": "j_c",
"tone": "1"
},
{
"begin_time": 120,
"end_time": 170,
"text": "in_c",
"tone": "1"
}
]
},
{
"text": "天",
"begin_time": 175,
"end_time": 320,
"begin_index": 1,
"end_index": 2,
"sentence": false,
"phoneme_list": [
{
"begin_time": 0,
"end_time": 120,
"text": "t_c",
"tone": "1"
},
{
"begin_time": 120,
"end_time": 170,
"text": "ian_c",
"tone": "1"
}
]
}
]
}
}
5. SynthesisCompleted事件
SynthesisCompleted事件表示服務端已停止了語音合成并且所有音頻數據下發完畢。
{
"header": {
"message_id": "05450bf69c53413f8d88aed1ee60****",
"task_id": "640bc797bb684bd6960185651307****",
"namespace": "FlowingSpeechSynthesizer",
"name": "SynthesisCompleted",
"status": 20000000,
"status_message": "GATEWAY|SUCCESS|Success."
}
}
下行音頻流
在流式語音合成中,音頻會以數據流的方式分幀下發。下發的所有音頻為一個完整的音頻文件,可以通過支持流式播放的播放器,例如:ffmpeg、pyaudio (Python)、AudioFormat (Java)、MediaSource (Javascript)等,實時播放。
從第一次發起RunSynthesis指令發送文本開始,到收到SynthesisCompleted之間會收到音頻流。
在流式語音合成中,是將一個完整的音頻文件分多次返回。在播放流式音頻時,需要使用支持流式播放的音頻播放器,而不是將每一幀當作一個獨立的音頻播放,這樣無法成功解碼。
在保存音頻時,請使用追加模式寫入同一個文件。
在使用wav/mp3格式合成音頻時,由于文件按照流式合成,因此只在第一幀中包含當前任務的文件頭信息。
JavaScript示例代碼
可以參考 流式語音合成JS示例 使用JavaScript實現流式語音合成協議并播放。
請在打開demo.html前首先替換app.js中的appkey和token。之后可以點擊demo.html網頁中的按鈕發送對應指令。在一次流程中,RunSynthesis可以點擊多次。
播放器說明
播放邏輯集中在 app.js中的 connectAndStartSynthesis 函數中,主要步驟如下:
在網頁中添加audio標簽的player用于播放音頻。
創建一個 MediaSource 對象,它用于動態生成音頻流。設置播放器的源為MediaSource對象,并且通過sourceopen事件啟動player開始播放。
為MediaSource 創建 SourceBuffer,用來解碼 mp3 格式的音頻數據。
當 WebSocket 接收到音頻數據(Blob 類型)時,通過 FileReader 讀取其 ArrayBuffer 并添加到 SourceBuffer。
在收到SynthesisCompleted事件后結束MediaSource流。
通過上述步驟,確保可以實時播放收到的音頻流,并且正確結束。
測試工具
在根據Websocket協議開發接口過程中,可以下載 stream_input_tts_mock_server.py 腳本,運行如下命令安裝依賴,并在本地模擬公有云流式語音合成服務進行調試:
pip install websocket-client
python NlsStreamInputTtsMockServer.py
在成功執行腳本后,將默認在本地的 ws://127.0.0.1:12345 運行模擬服務。請在可以成功調用本地的模擬服務后再切換到線上服務調試。