jmwang66
2023-06-29 98abc0e5ac1a1da0fe1802d9ffb623802fbf0b2f
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
#!/bin/bash
#
# Copyright (c) 2023, NVIDIA CORPORATION. All rights reserved.
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.
import math
import triton_python_backend_utils as pb_utils
from torch.utils.dlpack import to_dlpack
import torch
import numpy as np
import kaldifeat
import _kaldifeat
from typing import List
import json
import yaml
from typing import Any, Dict, Iterable, List, NamedTuple, Set, Tuple, Union
 
class LFR(torch.nn.Module):
    """Batch LFR: https://github.com/Mddct/devil-asr/blob/main/patch/lfr.py """
    def __init__(self, m: int = 7, n: int = 6) -> None:
        """
        Actually, this implements stacking frames and skipping frames.
        if m = 1 and n = 1, just return the origin features.
        if m = 1 and n > 1, it works like skipping.
        if m > 1 and n = 1, it works like stacking but only support right frames.
        if m > 1 and n > 1, it works like LFR.
        """
        super().__init__()
 
        self.m = m
        self.n = n
 
        self.left_padding_nums = math.ceil((self.m - 1) // 2)
 
    def forward(self, input_tensor: torch.Tensor,
                input_lens: torch.Tensor) -> Tuple[torch.Tensor, torch.Tensor]:
        B, _, D = input_tensor.size()
        n_lfr = torch.ceil(input_lens / self.n)
 
        prepad_nums = input_lens + self.left_padding_nums
 
        right_padding_nums = torch.where(
            self.m >= (prepad_nums - self.n * (n_lfr - 1)),
            self.m - (prepad_nums - self.n * (n_lfr - 1)),
            0,
        )
 
        T_all = self.left_padding_nums + input_lens + right_padding_nums
 
        new_len = T_all // self.n
 
        T_all_max = T_all.max().int()
 
        tail_frames_index = (input_lens - 1).view(B, 1, 1).repeat(1, 1, D)  # [B,1,D]
 
        tail_frames = torch.gather(input_tensor, 1, tail_frames_index)
        tail_frames = tail_frames.repeat(1, right_padding_nums.max().int(), 1)
        head_frames = input_tensor[:, 0:1, :].repeat(1, self.left_padding_nums, 1)
 
        # stack
        input_tensor = torch.cat([head_frames, input_tensor, tail_frames], dim=1)
 
        index = torch.arange(T_all_max,
                             device=input_tensor.device,
                             dtype=input_lens.dtype).unsqueeze(0).repeat(B, 1)  # [B, T_all_max]
        index_mask = (index <
                      (self.left_padding_nums + input_lens).unsqueeze(1)
                      )  #[B, T_all_max]
 
        tail_index_mask = torch.logical_not(
            index >= (T_all.unsqueeze(1))) & index_mask
        tail = torch.ones(T_all_max,
                          dtype=input_lens.dtype,
                          device=input_tensor.device).unsqueeze(0).repeat(B, 1) * (
                              T_all_max - 1)  # [B, T_all_max]
        indices = torch.where(torch.logical_or(index_mask, tail_index_mask),
                              index, tail)
        input_tensor = torch.gather(input_tensor, 1, indices.unsqueeze(2).repeat(1, 1, D))
 
        input_tensor = input_tensor.unfold(1, self.m, step=self.n).transpose(2, 3)
 
        return input_tensor.reshape(B, -1, D * self.m), new_len
 
class WavFrontend():
    """Conventional frontend structure for ASR.
    """
 
    def __init__(
            self,
            cmvn_file: str = None,
            fs: int = 16000,
            window: str = 'hamming',
            n_mels: int = 80,
            frame_length: int = 25,
            frame_shift: int = 10,
            filter_length_min: int = -1,
            filter_length_max: float = -1,
            lfr_m: int = 7,
            lfr_n: int = 6,
            dither: float = 1.0
    ) -> None:
 
        self.fs = fs
        self.window = window
        self.n_mels = n_mels
        self.frame_length = frame_length
        self.frame_shift = frame_shift
        self.filter_length_min = filter_length_min
        self.filter_length_max = filter_length_max
        self.lfr_m = lfr_m
        self.lfr_n = lfr_n
        self.lfr = LFR(lfr_m, lfr_n)
        self.cmvn_file = cmvn_file
        self.dither = dither
 
        if self.cmvn_file:
            self.cmvn = self.load_cmvn()
 
    def apply_cmvn_batch(self, inputs: np.ndarray) -> np.ndarray:
        """
        Apply CMVN with mvn data
        """
        batch, frame, dim = inputs.shape
        means = np.tile(self.cmvn[0:1, :dim], (frame, 1))
        vars = np.tile(self.cmvn[1:2, :dim], (frame, 1))
        
        means = torch.from_numpy(means).to(inputs.device)
        vars = torch.from_numpy(vars).to(inputs.device)
        # print(inputs.shape, means.shape, vars.shape)
        inputs = (inputs + means) * vars
        return inputs
 
    def load_cmvn(self,) -> np.ndarray:
        with open(self.cmvn_file, 'r', encoding='utf-8') as f:
            lines = f.readlines()
 
        means_list = []
        vars_list = []
        for i in range(len(lines)):
            line_item = lines[i].split()
            if line_item[0] == '<AddShift>':
                line_item = lines[i + 1].split()
                if line_item[0] == '<LearnRateCoef>':
                    add_shift_line = line_item[3:(len(line_item) - 1)]
                    means_list = list(add_shift_line)
                    continue
            elif line_item[0] == '<Rescale>':
                line_item = lines[i + 1].split()
                if line_item[0] == '<LearnRateCoef>':
                    rescale_line = line_item[3:(len(line_item) - 1)]
                    vars_list = list(rescale_line)
                    continue
 
        means = np.array(means_list).astype(np.float64)
        vars = np.array(vars_list).astype(np.float64)
        cmvn = np.array([means, vars])
        return cmvn
 
 
class Fbank(torch.nn.Module):
    def __init__(self, opts):
        super(Fbank, self).__init__()
        self.fbank = kaldifeat.Fbank(opts)
 
    def forward(self, waves: List[torch.Tensor]):
        return self.fbank(waves)
 
 
class TritonPythonModel:
    """Your Python model must use the same class name. Every Python model
    that is created must have "TritonPythonModel" as the class name.
    """
 
    def initialize(self, args):
        """`initialize` is called only once when the model is being loaded.
        Implementing `initialize` function is optional. This function allows
        the model to initialize any state associated with this model.
 
        Parameters
        ----------
        args : dict
          Both keys and values are strings. The dictionary keys and values are:
          * model_config: A JSON string containing the model configuration
          * model_instance_kind: A string containing model instance kind
          * model_instance_device_id: A string containing model instance device ID
          * model_repository: Model repository path
          * model_version: Model version
          * model_name: Model name
        """
        self.model_config = model_config = json.loads(args['model_config'])
        self.max_batch_size = max(model_config["max_batch_size"], 1)
        self.device = "cuda"
 
        # Get OUTPUT0 configuration
        output0_config = pb_utils.get_output_config_by_name(
            model_config, "speech")
        # Convert Triton types to numpy types
        output0_dtype = pb_utils.triton_string_to_numpy(
            output0_config['data_type'])
 
        if output0_dtype == np.float32:
            self.output0_dtype = torch.float32
        else:
            self.output0_dtype = torch.float16
 
        # Get OUTPUT1 configuration
        output1_config = pb_utils.get_output_config_by_name(
            model_config, "speech_lengths")
        # Convert Triton types to numpy types
        self.output1_dtype = pb_utils.triton_string_to_numpy(
            output1_config['data_type'])
 
        params = self.model_config['parameters']
 
        for li in params.items():
            key, value = li
            value = value["string_value"]
            if key == "config_path":
                with open(str(value), 'rb') as f:
                    config = yaml.load(f, Loader=yaml.Loader)
            if key == "cmvn_path":
                cmvn_path = str(value)
 
        opts = kaldifeat.FbankOptions()
        opts.frame_opts.dither = 1.0 # TODO: 0.0 or 1.0
        opts.frame_opts.window_type = config['frontend_conf']['window']
        opts.mel_opts.num_bins = int(config['frontend_conf']['n_mels'])
        opts.frame_opts.frame_shift_ms = float(config['frontend_conf']['frame_shift'])
        opts.frame_opts.frame_length_ms = float(config['frontend_conf']['frame_length'])
        opts.frame_opts.samp_freq = int(config['frontend_conf']['fs'])
        opts.device = torch.device(self.device)
        self.opts = opts
        self.feature_extractor = Fbank(self.opts)
        self.feature_size = opts.mel_opts.num_bins
 
        self.frontend = WavFrontend(
            cmvn_file=cmvn_path,
            **config['frontend_conf'])
 
    def extract_feat(self,
                     waveform_list: List[np.ndarray]
                     ) -> Tuple[np.ndarray, np.ndarray]:
        feats, feats_len = [], []
        wavs = []
        for waveform in waveform_list:
            wav = torch.from_numpy(waveform).float().squeeze().to(self.device)
            wavs.append(wav)
 
        features = self.feature_extractor(wavs)
        features_len = [feature.shape[0] for feature in features]
        speech = torch.zeros((len(features), max(features_len), self.opts.mel_opts.num_bins),
                                dtype=self.output0_dtype, device=self.device)
        for i, feature in enumerate(features):
            speech[i,:int(features_len[i])] = feature
        speech_lens = torch.tensor(features_len,dtype=torch.int64).to(self.device)
      
        feats, feats_len = self.frontend.lfr(speech, speech_lens)
        feats_len = feats_len.type(torch.int32)
        
        feats = self.frontend.apply_cmvn_batch(feats)
        feats = feats.type(self.output0_dtype)
        
        return feats, feats_len
 
    def execute(self, requests):
        """`execute` must be implemented in every Python model. `execute`
        function receives a list of pb_utils.InferenceRequest as the only
        argument. This function is called when an inference is requested
        for this model.
 
        Parameters
        ----------
        requests : list
          A list of pb_utils.InferenceRequest
 
        Returns
        -------
        list
          A list of pb_utils.InferenceResponse. The length of this list must
          be the same as `requests`
        """
        batch_count = []
        total_waves = []
        batch_len = []
        responses = []
        for request in requests:
            
            input0 = pb_utils.get_input_tensor_by_name(request, "wav")
            input1 = pb_utils.get_input_tensor_by_name(request, "wav_lens")
 
            cur_b_wav = input0.as_numpy() * (1 << 15) # b x -1
            total_waves.append(cur_b_wav)
 
        features, feats_len = self.extract_feat(total_waves)
 
        for i in range(features.shape[0]):
            speech = features[i:i+1][:int(feats_len[i].cpu())]
            speech_lengths = feats_len[i].unsqueeze(0).unsqueeze(0)
 
            speech, speech_lengths = speech.cpu(), speech_lengths.cpu()
            out0 = pb_utils.Tensor.from_dlpack("speech", to_dlpack(speech))
            out1 = pb_utils.Tensor.from_dlpack("speech_lengths",
                                               to_dlpack(speech_lengths))
            inference_response = pb_utils.InferenceResponse(output_tensors=[out0, out1])
            responses.append(inference_response)
        return responses