《AI大模型开发笔记》Faster-Whisper 免费开源的高性能语音识别模型

1 Whisper模型，免费开源的语音识别模型

Whisper模型是OpenAI公开的语音识别模型。这是一个免费可商用的模型。
Whisper模型根据参数量来区分，有多个不同的版本，分别是tiny，base，small medium，large， large-v2， large-v3。

目前性能最好的是2023年11月7日发布的参数量为1550M的large-v3。

与large-v2相比，large-v3主要有以下改进：

使用了更多的训练数据进行训练，100万小时标注数据和400万小时无标注数据。
输入特征使用了128维的fbank（v2使用了80维fbank）。
token增加了对粤语的支持。
误识率（Error rate）比large-v2降低了10%至20%。

图1. Whisper模型各种版本的比较

参考资料：https://huggingface.co/openai/whisper-large-v3

2 Faster-whisper：Whisper模型的高速推理版

Whisper large模型由于参数量比较大，推理的速度比较慢。
为了提高推理的速度，faster-whisper通过使用 CTranslate2 工具进行优化，大幅度改善了推理的速度。

从下图可以看出，faster-whisper 推理时间只有原模型的1/5， GPU显存的使用也不到原来的二分之一。

图2. Whisper与Faster Whisper的推理对比（语音文件长度为13分钟）

3 环境安装，语音识别代码

我的运行环境：Windows10，Anaconda，NVIDIA Quadro RTX 3000 GPU

第一步：通过下面的命令来安装faster-whisper：

pip install faster-whisper
pip install nvidia-cublas-cu11 nvidia-cudnn-cu11 #使用GPU时需要

第二步：准备一个语音文件，比如 sample_3m.wav

第三步：拷贝并运行下面的代码

import os
import time

os.environ['KMP_DUPLICATE_LIB_OK']='True'

# 针对使用GPU时出现的问题（请参考文档中的常见问题）
os.environ["PATH"] += os.environ["PATH"] \
    +  ";" +  r"C:\Users\user01\anaconda3\Lib\site-packages\nvidia\cudnn\bin" \
    +  ";" +  r"C:\Users\user01\anaconda3\Lib\site-packages\nvidia\cublas\bin"

start_time = time.time()

from faster_whisper import WhisperModel
model_size = "large-v3"

# Run on GPU with FP16
#model = WhisperModel(model_size, device="cuda", compute_type="float16")

# or run on GPU with INT8
#model = WhisperModel(model_size, device="cuda", compute_type="int8_float16")
# or run on CPU with INT8
model = WhisperModel(model_size, device="cpu", compute_type="int8")
print(f"Model load: {time.time()-start_time} s")

start_time = time.time()
segments, info = model.transcribe("tmp1/sample_3m.wav", beam_size=5)
print(f"Recognition: {time.time()-start_time} s")

print("Detected language '%s' with probability %f" % (info.language, info.language_probability))

for segment in segments:
    print("[%.2fs -> %.2fs] %s" % (segment.start, segment.end, segment.text))

几个参数说明：

word_timestamps：默认值为true，Word-level timestamps，关闭后识别会更快
vad_filter：默认值为true，自动删除长度为2秒以上的无音部分

4 常见问题

下面是，我在代码执行过程中碰到的问题。如果，您有其他问题，欢迎在视频下面留言。

Q1：OMP: Error #15: Initializing libiomp5md.dll, but found libiomp5md.dll already initialized.
程序中加入以下代码后解决。
```
import os
os.environ['KMP_DUPLICATE_LIB_OK']='True'
```
参考资料：
https://stackoverflow.com/questions/64209238/error-15-initializing-libiomp5md-dll-but-found-libiomp5md-dll-already-initial

Q2：使用GPU过程中出现的错误 Could not load library cudnn_ops_infer64_8.dll. Error code 126
解决方法如下：
第一步：安装以下开发库

pip install nvidia-cublas-cu11 nvidia-cudnn-cu11

第二步：将对应的开发库的文件位置加入到PATH中。
然后找到响应的开发库的位置

os.environ["PATH"] += os.environ["PATH"] \
    +  ";" +  r"C:\Users\YourUserName\anaconda3\Lib\site-packages\nvidia\cudnn\bin" \
    +  ";" +  r"C:\Users\YourUserName\anaconda3\Lib\site-packages\nvidia\cublas\bin"