游雁
2023-11-21 c644ac8f58895b9e29e9cfca79465fd2c0efaa5a
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
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
# Copyright (c) Alibaba, Inc. and its affiliates.
 
import math
import os
import shutil
from multiprocessing import Pool
from typing import Any, Dict, Union
 
import kaldiio
import librosa
import numpy as np
import torch
import torchaudio
import librosa
import torchaudio.compliance.kaldi as kaldi
 
 
def ndarray_resample(audio_in: np.ndarray,
                     fs_in: int = 16000,
                     fs_out: int = 16000) -> np.ndarray:
    audio_out = audio_in
    if fs_in != fs_out:
        audio_out = librosa.resample(audio_in, orig_sr=fs_in, target_sr=fs_out)
    return audio_out
 
 
def torch_resample(audio_in: torch.Tensor,
                   fs_in: int = 16000,
                   fs_out: int = 16000) -> torch.Tensor:
    audio_out = audio_in
    if fs_in != fs_out:
        audio_out = torchaudio.transforms.Resample(orig_freq=fs_in,
                                                   new_freq=fs_out)(audio_in)
    return audio_out
 
 
def extract_CMVN_featrures(mvn_file):
    """
    extract CMVN from cmvn.ark
    """
 
    if not os.path.exists(mvn_file):
        return None
    try:
        cmvn = kaldiio.load_mat(mvn_file)
        means = []
        variance = []
 
        for i in range(cmvn.shape[1] - 1):
            means.append(float(cmvn[0][i]))
 
        count = float(cmvn[0][-1])
 
        for i in range(cmvn.shape[1] - 1):
            variance.append(float(cmvn[1][i]))
 
        for i in range(len(means)):
            means[i] /= count
            variance[i] = variance[i] / count - means[i] * means[i]
            if variance[i] < 1.0e-20:
                variance[i] = 1.0e-20
            variance[i] = 1.0 / math.sqrt(variance[i])
 
        cmvn = np.array([means, variance])
        return cmvn
    except Exception:
        cmvn = extract_CMVN_features_txt(mvn_file)
        return cmvn
 
 
def extract_CMVN_features_txt(mvn_file):  # noqa
    with open(mvn_file, 'r', encoding='utf-8') as f:
        lines = f.readlines()
 
    add_shift_list = []
    rescale_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)]
                add_shift_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)]
                rescale_list = list(rescale_line)
                continue
    add_shift_list_f = [float(s) for s in add_shift_list]
    rescale_list_f = [float(s) for s in rescale_list]
    cmvn = np.array([add_shift_list_f, rescale_list_f])
    return cmvn
 
 
def build_LFR_features(inputs, m=7, n=6):  # noqa
    """
    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.
 
    Args:
        inputs_batch: inputs is T x D np.ndarray
        m: number of frames to stack
        n: number of frames to skip
    """
    # LFR_inputs_batch = []
    # for inputs in inputs_batch:
    LFR_inputs = []
    T = inputs.shape[0]
    T_lfr = int(np.ceil(T / n))
    left_padding = np.tile(inputs[0], ((m - 1) // 2, 1))
    inputs = np.vstack((left_padding, inputs))
    T = T + (m - 1) // 2
    for i in range(T_lfr):
        if m <= T - i * n:
            LFR_inputs.append(np.hstack(inputs[i * n:i * n + m]))
        else:  # process last LFR frame
            num_padding = m - (T - i * n)
            frame = np.hstack(inputs[i * n:])
            for _ in range(num_padding):
                frame = np.hstack((frame, inputs[-1]))
            LFR_inputs.append(frame)
    return np.vstack(LFR_inputs)
 
 
def compute_fbank(wav_file,
                  num_mel_bins=80,
                  frame_length=25,
                  frame_shift=10,
                  dither=0.0,
                  is_pcm=False,
                  fs: Union[int, Dict[Any, int]] = 16000):
    audio_sr: int = 16000
    model_sr: int = 16000
    if isinstance(fs, int):
        model_sr = fs
        audio_sr = fs
    else:
        model_sr = fs['model_fs']
        audio_sr = fs['audio_fs']
 
    if is_pcm is True:
        # byte(PCM16) to float32, and resample
        value = wav_file
        middle_data = np.frombuffer(value, dtype=np.int16)
        middle_data = np.asarray(middle_data)
        if middle_data.dtype.kind not in 'iu':
            raise TypeError("'middle_data' must be an array of integers")
        dtype = np.dtype('float32')
        if dtype.kind != 'f':
            raise TypeError("'dtype' must be a floating point type")
 
        i = np.iinfo(middle_data.dtype)
        abs_max = 2 ** (i.bits - 1)
        offset = i.min + abs_max
        waveform = np.frombuffer(
            (middle_data.astype(dtype) - offset) / abs_max, dtype=np.float32)
        waveform = ndarray_resample(waveform, audio_sr, model_sr)
        waveform = torch.from_numpy(waveform.reshape(1, -1))
    else:
        # load pcm from wav, and resample
        try:
            waveform, audio_sr = torchaudio.load(wav_file)
        except:
            waveform, audio_sr = librosa.load(wav_file, dtype='float32')
            if waveform.ndim == 2:
                waveform = waveform[:, 0]
            waveform = torch.tensor(np.expand_dims(waveform, axis=0))
        waveform = waveform * (1 << 15)
        waveform = torch_resample(waveform, audio_sr, model_sr)
 
    mat = kaldi.fbank(waveform,
                      num_mel_bins=num_mel_bins,
                      frame_length=frame_length,
                      frame_shift=frame_shift,
                      dither=dither,
                      energy_floor=0.0,
                      window_type='hamming',
                      sample_frequency=model_sr)
 
    input_feats = mat
 
    return input_feats
 
 
def wav2num_frame(wav_path, frontend_conf):
    try:
        waveform, sampling_rate = torchaudio.load(wav_path)
    except:
        waveform, sampling_rate = librosa.load(wav_path)
        waveform = torch.tensor(np.expand_dims(waveform, axis=0))
    speech_length = (waveform.shape[1] / sampling_rate) * 1000.
    n_frames = (waveform.shape[1] * 1000.0) / (sampling_rate * frontend_conf["frame_shift"] * frontend_conf["lfr_n"])
    feature_dim = frontend_conf["n_mels"] * frontend_conf["lfr_m"]
    return n_frames, feature_dim, speech_length
 
 
def calc_shape_core(root_path, frontend_conf, speech_length_min, speech_length_max, idx):
    wav_scp_file = os.path.join(root_path, "wav.scp.{}".format(idx))
    shape_file = os.path.join(root_path, "speech_shape.{}".format(idx))
    with open(wav_scp_file) as f:
        lines = f.readlines()
    with open(shape_file, "w") as f:
        for line in lines:
            sample_name, wav_path = line.strip().split()
            n_frames, feature_dim, speech_length = wav2num_frame(wav_path, frontend_conf)
            write_flag = True
            if speech_length_min > 0 and speech_length < speech_length_min:
                write_flag = False
            if speech_length_max > 0 and speech_length > speech_length_max:
                write_flag = False
            if write_flag:
                f.write("{} {},{}\n".format(sample_name, str(int(np.ceil(n_frames))), str(int(feature_dim))))
                f.flush()
 
 
def calc_shape(data_dir, dataset, frontend_conf, speech_length_min=-1, speech_length_max=-1, nj=32):
    shape_path = os.path.join(data_dir, dataset, "shape_files")
    if os.path.exists(shape_path):
        assert os.path.exists(os.path.join(data_dir, dataset, "speech_shape"))
        print('Shape file for small dataset already exists.')
        return
    os.makedirs(shape_path, exist_ok=True)
 
    # split
    wav_scp_file = os.path.join(data_dir, dataset, "wav.scp")
    with open(wav_scp_file) as f:
        lines = f.readlines()
        num_lines = len(lines)
        num_job_lines = num_lines // nj
    start = 0
    for i in range(nj):
        end = start + num_job_lines
        file = os.path.join(shape_path, "wav.scp.{}".format(str(i + 1)))
        with open(file, "w") as f:
            if i == nj - 1:
                f.writelines(lines[start:])
            else:
                f.writelines(lines[start:end])
        start = end
 
    p = Pool(nj)
    for i in range(nj):
        p.apply_async(calc_shape_core,
                      args=(shape_path, frontend_conf, speech_length_min, speech_length_max, str(i + 1)))
    print('Generating shape files, please wait a few minutes...')
    p.close()
    p.join()
 
    # combine
    file = os.path.join(data_dir, dataset, "speech_shape")
    with open(file, "w") as f:
        for i in range(nj):
            job_file = os.path.join(shape_path, "speech_shape.{}".format(str(i + 1)))
            with open(job_file) as job_f:
                lines = job_f.readlines()
                f.writelines(lines)
    print('Generating shape files done.')
 
 
def generate_data_list(data_dir, dataset, nj=100):
    split_dir = os.path.join(data_dir, dataset, "split")
    if os.path.exists(split_dir):
        assert os.path.exists(os.path.join(data_dir, dataset, "data.list"))
        print('Data list for large dataset already exists.')
        return
    os.makedirs(split_dir, exist_ok=True)
 
    with open(os.path.join(data_dir, dataset, "wav.scp")) as f_wav:
        wav_lines = f_wav.readlines()
    with open(os.path.join(data_dir, dataset, "text")) as f_text:
        text_lines = f_text.readlines()
    total_num_lines = len(wav_lines)
    num_lines = total_num_lines // nj
    start_num = 0
    for i in range(nj):
        end_num = start_num + num_lines
        split_dir_nj = os.path.join(split_dir, str(i + 1))
        os.mkdir(split_dir_nj)
        wav_file = os.path.join(split_dir_nj, 'wav.scp')
        text_file = os.path.join(split_dir_nj, "text")
        with open(wav_file, "w") as fw, open(text_file, "w") as ft:
            if i == nj - 1:
                fw.writelines(wav_lines[start_num:])
                ft.writelines(text_lines[start_num:])
            else:
                fw.writelines(wav_lines[start_num:end_num])
                ft.writelines(text_lines[start_num:end_num])
        start_num = end_num
 
    data_list_file = os.path.join(data_dir, dataset, "data.list")
    with open(data_list_file, "w") as f_data:
        for i in range(nj):
            wav_path = os.path.join(split_dir, str(i + 1), "wav.scp")
            text_path = os.path.join(split_dir, str(i + 1), "text")
            f_data.write(wav_path + " " + text_path + "\n")
 
def filter_wav_text(data_dir, dataset):
    wav_file = os.path.join(data_dir,dataset,"wav.scp")
    text_file = os.path.join(data_dir, dataset, "text")
    with open(wav_file) as f_wav, open(text_file) as f_text:
        wav_lines = f_wav.readlines()
        text_lines = f_text.readlines()
    os.rename(wav_file, "{}.bak".format(wav_file))
    os.rename(text_file, "{}.bak".format(text_file))
    wav_dict = {}
    for line in wav_lines:
        parts = line.strip().split()
        if len(parts) != 2:
            continue
        sample_name, wav_path = parts
        wav_dict[sample_name] = wav_path
    text_dict = {}
    for line in text_lines:
        parts = line.strip().split()
        if len(parts) < 2:
            continue
        sample_name = parts[0]
        text_dict[sample_name] = " ".join(parts[1:]).lower()
    filter_count = 0
    with open(wav_file, "w") as f_wav, open(text_file, "w") as f_text:
        for sample_name, wav_path in wav_dict.items():
            if sample_name in text_dict.keys():
                f_wav.write(sample_name + " " + wav_path  + "\n")
                f_text.write(sample_name + " " + text_dict[sample_name] + "\n")
            else:
                filter_count += 1
    print("{}/{} samples in {} are filtered because of the mismatch between wav.scp and text".format(len(wav_lines), filter_count, dataset))