游雁
2024-09-25 fc547e14e818772811c3dccd9bb09e45e35df168
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
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
 
# Copyright 2019 Shigeki Karita
#  Apache 2.0  (http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0)
 
"""Multi-Head Attention layer definition."""
 
import math
 
import numpy
import torch
from torch import nn
from typing import Optional, Tuple
 
import torch.nn.functional as F
from funasr.models.transformer.utils.nets_utils import make_pad_mask
import funasr.models.lora.layers as lora
 
 
class MultiHeadedAttention(nn.Module):
    """Multi-Head Attention layer.
 
    Args:
        n_head (int): The number of heads.
        n_feat (int): The number of features.
        dropout_rate (float): Dropout rate.
 
    """
 
    def __init__(self, n_head, n_feat, dropout_rate):
        """Construct an MultiHeadedAttention object."""
        super(MultiHeadedAttention, self).__init__()
        assert n_feat % n_head == 0
        # We assume d_v always equals d_k
        self.d_k = n_feat // n_head
        self.h = n_head
        self.linear_q = nn.Linear(n_feat, n_feat)
        self.linear_k = nn.Linear(n_feat, n_feat)
        self.linear_v = nn.Linear(n_feat, n_feat)
        self.linear_out = nn.Linear(n_feat, n_feat)
        self.attn = None
        self.dropout = nn.Dropout(p=dropout_rate)
 
    def forward_qkv(self, query, key, value):
        """Transform query, key and value.
 
        Args:
            query (torch.Tensor): Query tensor (#batch, time1, size).
            key (torch.Tensor): Key tensor (#batch, time2, size).
            value (torch.Tensor): Value tensor (#batch, time2, size).
 
        Returns:
            torch.Tensor: Transformed query tensor (#batch, n_head, time1, d_k).
            torch.Tensor: Transformed key tensor (#batch, n_head, time2, d_k).
            torch.Tensor: Transformed value tensor (#batch, n_head, time2, d_k).
 
        """
        n_batch = query.size(0)
        q = self.linear_q(query).view(n_batch, -1, self.h, self.d_k)
        k = self.linear_k(key).view(n_batch, -1, self.h, self.d_k)
        v = self.linear_v(value).view(n_batch, -1, self.h, self.d_k)
        q = q.transpose(1, 2)  # (batch, head, time1, d_k)
        k = k.transpose(1, 2)  # (batch, head, time2, d_k)
        v = v.transpose(1, 2)  # (batch, head, time2, d_k)
 
        return q, k, v
 
    def forward_attention(self, value, scores, mask):
        """Compute attention context vector.
 
        Args:
            value (torch.Tensor): Transformed value (#batch, n_head, time2, d_k).
            scores (torch.Tensor): Attention score (#batch, n_head, time1, time2).
            mask (torch.Tensor): Mask (#batch, 1, time2) or (#batch, time1, time2).
 
        Returns:
            torch.Tensor: Transformed value (#batch, time1, d_model)
                weighted by the attention score (#batch, time1, time2).
 
        """
        n_batch = value.size(0)
        if mask is not None:
            mask = mask.unsqueeze(1).eq(0)  # (batch, 1, *, time2)
 
            min_value = -float(
                "inf"
            )  # min_value = float(np.finfo(torch.tensor(0, dtype=qk.dtype).numpy().dtype).min)
            scores = scores.masked_fill(mask, min_value)
            attn = torch.softmax(scores, dim=-1).masked_fill(
                mask, 0.0
            )  # (batch, head, time1, time2)
        else:
            attn = torch.softmax(scores, dim=-1)  # (batch, head, time1, time2)
 
        p_attn = self.dropout(attn)
        x = torch.matmul(p_attn, value)  # (batch, head, time1, d_k)
        x = (
            x.transpose(1, 2).contiguous().view(n_batch, -1, self.h * self.d_k)
        )  # (batch, time1, d_model)
 
        return self.linear_out(x)  # (batch, time1, d_model)
 
    def forward(self, query, key, value, mask):
        """Compute scaled dot product attention.
 
        Args:
            query (torch.Tensor): Query tensor (#batch, time1, size).
            key (torch.Tensor): Key tensor (#batch, time2, size).
            value (torch.Tensor): Value tensor (#batch, time2, size).
            mask (torch.Tensor): Mask tensor (#batch, 1, time2) or
                (#batch, time1, time2).
 
        Returns:
            torch.Tensor: Output tensor (#batch, time1, d_model).
 
        """
        q, k, v = self.forward_qkv(query, key, value)
        scores = torch.matmul(q, k.transpose(-2, -1)) / math.sqrt(self.d_k)
        return self.forward_attention(v, scores, mask)
 
 
class MultiHeadedAttentionExport(nn.Module):
    def __init__(self, model):
        super().__init__()
        self.d_k = model.d_k
        self.h = model.h
        self.linear_q = model.linear_q
        self.linear_k = model.linear_k
        self.linear_v = model.linear_v
        self.linear_out = model.linear_out
        self.attn = None
        self.all_head_size = self.h * self.d_k
 
    def forward(self, query, key, value, mask):
        q, k, v = self.forward_qkv(query, key, value)
        scores = torch.matmul(q, k.transpose(-2, -1)) / math.sqrt(self.d_k)
        return self.forward_attention(v, scores, mask)
 
    def transpose_for_scores(self, x: torch.Tensor) -> torch.Tensor:
        new_x_shape = x.size()[:-1] + (self.h, self.d_k)
        x = x.view(new_x_shape)
        return x.permute(0, 2, 1, 3)
 
    def forward_qkv(self, query, key, value):
        q = self.linear_q(query)
        k = self.linear_k(key)
        v = self.linear_v(value)
        q = self.transpose_for_scores(q)
        k = self.transpose_for_scores(k)
        v = self.transpose_for_scores(v)
        return q, k, v
 
    def forward_attention(self, value, scores, mask):
        scores = scores + mask
 
        attn = torch.softmax(scores, dim=-1)
        context_layer = torch.matmul(attn, value)  # (batch, head, time1, d_k)
 
        context_layer = context_layer.permute(0, 2, 1, 3).contiguous()
        new_context_layer_shape = context_layer.size()[:-2] + (self.all_head_size,)
        context_layer = context_layer.view(new_context_layer_shape)
        return self.linear_out(context_layer)  # (batch, time1, d_model)
 
 
class RelPosMultiHeadedAttentionExport(MultiHeadedAttentionExport):
    def __init__(self, model):
        super().__init__(model)
        self.linear_pos = model.linear_pos
        self.pos_bias_u = model.pos_bias_u
        self.pos_bias_v = model.pos_bias_v
 
    def forward(self, query, key, value, pos_emb, mask):
        q, k, v = self.forward_qkv(query, key, value)
        q = q.transpose(1, 2)  # (batch, time1, head, d_k)
 
        p = self.transpose_for_scores(self.linear_pos(pos_emb))  # (batch, head, time1, d_k)
 
        # (batch, head, time1, d_k)
        q_with_bias_u = (q + self.pos_bias_u).transpose(1, 2)
        # (batch, head, time1, d_k)
        q_with_bias_v = (q + self.pos_bias_v).transpose(1, 2)
 
        # compute attention score
        # first compute matrix a and matrix c
        # as described in https://arxiv.org/abs/1901.02860 Section 3.3
        # (batch, head, time1, time2)
        matrix_ac = torch.matmul(q_with_bias_u, k.transpose(-2, -1))
 
        # compute matrix b and matrix d
        # (batch, head, time1, time1)
        matrix_bd = torch.matmul(q_with_bias_v, p.transpose(-2, -1))
        matrix_bd = self.rel_shift(matrix_bd)
 
        scores = (matrix_ac + matrix_bd) / math.sqrt(self.d_k)  # (batch, head, time1, time2)
 
        return self.forward_attention(v, scores, mask)
 
    def rel_shift(self, x):
        zero_pad = torch.zeros((*x.size()[:3], 1), device=x.device, dtype=x.dtype)
        x_padded = torch.cat([zero_pad, x], dim=-1)
 
        x_padded = x_padded.view(*x.size()[:2], x.size(3) + 1, x.size(2))
        x = x_padded[:, :, 1:].view_as(x)[
            :, :, :, : x.size(-1) // 2 + 1
        ]  # only keep the positions from 0 to time2
        return x
 
    def forward_attention(self, value, scores, mask):
        scores = scores + mask
 
        attn = torch.softmax(scores, dim=-1)
        context_layer = torch.matmul(attn, value)  # (batch, head, time1, d_k)
 
        context_layer = context_layer.permute(0, 2, 1, 3).contiguous()
        new_context_layer_shape = context_layer.size()[:-2] + (self.all_head_size,)
        context_layer = context_layer.view(new_context_layer_shape)
        return self.linear_out(context_layer)  # (batch, time1, d_model)
 
 
class LegacyRelPositionMultiHeadedAttention(MultiHeadedAttention):
    """Multi-Head Attention layer with relative position encoding (old version).
 
    Details can be found in https://github.com/espnet/espnet/pull/2816.
 
    Paper: https://arxiv.org/abs/1901.02860
 
    Args:
        n_head (int): The number of heads.
        n_feat (int): The number of features.
        dropout_rate (float): Dropout rate.
        zero_triu (bool): Whether to zero the upper triangular part of attention matrix.
 
    """
 
    def __init__(self, n_head, n_feat, dropout_rate, zero_triu=False):
        """Construct an RelPositionMultiHeadedAttention object."""
        super().__init__(n_head, n_feat, dropout_rate)
        self.zero_triu = zero_triu
        # linear transformation for positional encoding
        self.linear_pos = nn.Linear(n_feat, n_feat, bias=False)
        # these two learnable bias are used in matrix c and matrix d
        # as described in https://arxiv.org/abs/1901.02860 Section 3.3
        self.pos_bias_u = nn.Parameter(torch.Tensor(self.h, self.d_k))
        self.pos_bias_v = nn.Parameter(torch.Tensor(self.h, self.d_k))
        torch.nn.init.xavier_uniform_(self.pos_bias_u)
        torch.nn.init.xavier_uniform_(self.pos_bias_v)
 
    def rel_shift(self, x):
        """Compute relative positional encoding.
 
        Args:
            x (torch.Tensor): Input tensor (batch, head, time1, time2).
 
        Returns:
            torch.Tensor: Output tensor.
 
        """
        zero_pad = torch.zeros((*x.size()[:3], 1), device=x.device, dtype=x.dtype)
        x_padded = torch.cat([zero_pad, x], dim=-1)
 
        x_padded = x_padded.view(*x.size()[:2], x.size(3) + 1, x.size(2))
        x = x_padded[:, :, 1:].view_as(x)
 
        if self.zero_triu:
            ones = torch.ones((x.size(2), x.size(3)))
            x = x * torch.tril(ones, x.size(3) - x.size(2))[None, None, :, :]
 
        return x
 
    def forward(self, query, key, value, pos_emb, mask):
        """Compute 'Scaled Dot Product Attention' with rel. positional encoding.
 
        Args:
            query (torch.Tensor): Query tensor (#batch, time1, size).
            key (torch.Tensor): Key tensor (#batch, time2, size).
            value (torch.Tensor): Value tensor (#batch, time2, size).
            pos_emb (torch.Tensor): Positional embedding tensor (#batch, time1, size).
            mask (torch.Tensor): Mask tensor (#batch, 1, time2) or
                (#batch, time1, time2).
 
        Returns:
            torch.Tensor: Output tensor (#batch, time1, d_model).
 
        """
        q, k, v = self.forward_qkv(query, key, value)
        q = q.transpose(1, 2)  # (batch, time1, head, d_k)
 
        n_batch_pos = pos_emb.size(0)
        p = self.linear_pos(pos_emb).view(n_batch_pos, -1, self.h, self.d_k)
        p = p.transpose(1, 2)  # (batch, head, time1, d_k)
 
        # (batch, head, time1, d_k)
        q_with_bias_u = (q + self.pos_bias_u).transpose(1, 2)
        # (batch, head, time1, d_k)
        q_with_bias_v = (q + self.pos_bias_v).transpose(1, 2)
 
        # compute attention score
        # first compute matrix a and matrix c
        # as described in https://arxiv.org/abs/1901.02860 Section 3.3
        # (batch, head, time1, time2)
        matrix_ac = torch.matmul(q_with_bias_u, k.transpose(-2, -1))
 
        # compute matrix b and matrix d
        # (batch, head, time1, time1)
        matrix_bd = torch.matmul(q_with_bias_v, p.transpose(-2, -1))
        matrix_bd = self.rel_shift(matrix_bd)
 
        scores = (matrix_ac + matrix_bd) / math.sqrt(self.d_k)  # (batch, head, time1, time2)
 
        return self.forward_attention(v, scores, mask)
 
 
class RelPositionMultiHeadedAttention(MultiHeadedAttention):
    """Multi-Head Attention layer with relative position encoding (new implementation).
 
    Details can be found in https://github.com/espnet/espnet/pull/2816.
 
    Paper: https://arxiv.org/abs/1901.02860
 
    Args:
        n_head (int): The number of heads.
        n_feat (int): The number of features.
        dropout_rate (float): Dropout rate.
        zero_triu (bool): Whether to zero the upper triangular part of attention matrix.
 
    """
 
    def __init__(self, n_head, n_feat, dropout_rate, zero_triu=False):
        """Construct an RelPositionMultiHeadedAttention object."""
        super().__init__(n_head, n_feat, dropout_rate)
        self.zero_triu = zero_triu
        # linear transformation for positional encoding
        self.linear_pos = nn.Linear(n_feat, n_feat, bias=False)
        # these two learnable bias are used in matrix c and matrix d
        # as described in https://arxiv.org/abs/1901.02860 Section 3.3
        self.pos_bias_u = nn.Parameter(torch.Tensor(self.h, self.d_k))
        self.pos_bias_v = nn.Parameter(torch.Tensor(self.h, self.d_k))
        torch.nn.init.xavier_uniform_(self.pos_bias_u)
        torch.nn.init.xavier_uniform_(self.pos_bias_v)
 
    def rel_shift(self, x):
        """Compute relative positional encoding.
 
        Args:
            x (torch.Tensor): Input tensor (batch, head, time1, 2*time1-1).
            time1 means the length of query vector.
 
        Returns:
            torch.Tensor: Output tensor.
 
        """
        zero_pad = torch.zeros((*x.size()[:3], 1), device=x.device, dtype=x.dtype)
        x_padded = torch.cat([zero_pad, x], dim=-1)
 
        x_padded = x_padded.view(*x.size()[:2], x.size(3) + 1, x.size(2))
        x = x_padded[:, :, 1:].view_as(x)[
            :, :, :, : x.size(-1) // 2 + 1
        ]  # only keep the positions from 0 to time2
 
        if self.zero_triu:
            ones = torch.ones((x.size(2), x.size(3)), device=x.device)
            x = x * torch.tril(ones, x.size(3) - x.size(2))[None, None, :, :]
 
        return x
 
    def forward(self, query, key, value, pos_emb, mask):
        """Compute 'Scaled Dot Product Attention' with rel. positional encoding.
 
        Args:
            query (torch.Tensor): Query tensor (#batch, time1, size).
            key (torch.Tensor): Key tensor (#batch, time2, size).
            value (torch.Tensor): Value tensor (#batch, time2, size).
            pos_emb (torch.Tensor): Positional embedding tensor
                (#batch, 2*time1-1, size).
            mask (torch.Tensor): Mask tensor (#batch, 1, time2) or
                (#batch, time1, time2).
 
        Returns:
            torch.Tensor: Output tensor (#batch, time1, d_model).
 
        """
        q, k, v = self.forward_qkv(query, key, value)
        q = q.transpose(1, 2)  # (batch, time1, head, d_k)
 
        n_batch_pos = pos_emb.size(0)
        p = self.linear_pos(pos_emb).view(n_batch_pos, -1, self.h, self.d_k)
        p = p.transpose(1, 2)  # (batch, head, 2*time1-1, d_k)
 
        # (batch, head, time1, d_k)
        q_with_bias_u = (q + self.pos_bias_u).transpose(1, 2)
        # (batch, head, time1, d_k)
        q_with_bias_v = (q + self.pos_bias_v).transpose(1, 2)
 
        # compute attention score
        # first compute matrix a and matrix c
        # as described in https://arxiv.org/abs/1901.02860 Section 3.3
        # (batch, head, time1, time2)
        matrix_ac = torch.matmul(q_with_bias_u, k.transpose(-2, -1))
 
        # compute matrix b and matrix d
        # (batch, head, time1, 2*time1-1)
        matrix_bd = torch.matmul(q_with_bias_v, p.transpose(-2, -1))
        matrix_bd = self.rel_shift(matrix_bd)
 
        scores = (matrix_ac + matrix_bd) / math.sqrt(self.d_k)  # (batch, head, time1, time2)
 
        return self.forward_attention(v, scores, mask)
 
 
class RelPositionMultiHeadedAttentionChunk(torch.nn.Module):
    """RelPositionMultiHeadedAttention definition.
    Args:
        num_heads: Number of attention heads.
        embed_size: Embedding size.
        dropout_rate: Dropout rate.
    """
 
    def __init__(
        self,
        num_heads: int,
        embed_size: int,
        dropout_rate: float = 0.0,
        simplified_attention_score: bool = False,
    ) -> None:
        """Construct an MultiHeadedAttention object."""
        super().__init__()
 
        self.d_k = embed_size // num_heads
        self.num_heads = num_heads
 
        assert self.d_k * num_heads == embed_size, (
            "embed_size (%d) must be divisible by num_heads (%d)",
            (embed_size, num_heads),
        )
 
        self.linear_q = torch.nn.Linear(embed_size, embed_size)
        self.linear_k = torch.nn.Linear(embed_size, embed_size)
        self.linear_v = torch.nn.Linear(embed_size, embed_size)
 
        self.linear_out = torch.nn.Linear(embed_size, embed_size)
 
        if simplified_attention_score:
            self.linear_pos = torch.nn.Linear(embed_size, num_heads)
 
            self.compute_att_score = self.compute_simplified_attention_score
        else:
            self.linear_pos = torch.nn.Linear(embed_size, embed_size, bias=False)
 
            self.pos_bias_u = torch.nn.Parameter(torch.Tensor(num_heads, self.d_k))
            self.pos_bias_v = torch.nn.Parameter(torch.Tensor(num_heads, self.d_k))
            torch.nn.init.xavier_uniform_(self.pos_bias_u)
            torch.nn.init.xavier_uniform_(self.pos_bias_v)
 
            self.compute_att_score = self.compute_attention_score
 
        self.dropout = torch.nn.Dropout(p=dropout_rate)
        self.attn = None
 
    def rel_shift(self, x: torch.Tensor, left_context: int = 0) -> torch.Tensor:
        """Compute relative positional encoding.
        Args:
            x: Input sequence. (B, H, T_1, 2 * T_1 - 1)
            left_context: Number of frames in left context.
        Returns:
            x: Output sequence. (B, H, T_1, T_2)
        """
        batch_size, n_heads, time1, n = x.shape
        time2 = time1 + left_context
 
        batch_stride, n_heads_stride, time1_stride, n_stride = x.stride()
 
        return x.as_strided(
            (batch_size, n_heads, time1, time2),
            (batch_stride, n_heads_stride, time1_stride - n_stride, n_stride),
            storage_offset=(n_stride * (time1 - 1)),
        )
 
    def compute_simplified_attention_score(
        self,
        query: torch.Tensor,
        key: torch.Tensor,
        pos_enc: torch.Tensor,
        left_context: int = 0,
    ) -> torch.Tensor:
        """Simplified attention score computation.
        Reference: https://github.com/k2-fsa/icefall/pull/458
        Args:
            query: Transformed query tensor. (B, H, T_1, d_k)
            key: Transformed key tensor. (B, H, T_2, d_k)
            pos_enc: Positional embedding tensor. (B, 2 * T_1 - 1, size)
            left_context: Number of frames in left context.
        Returns:
            : Attention score. (B, H, T_1, T_2)
        """
        pos_enc = self.linear_pos(pos_enc)
 
        matrix_ac = torch.matmul(query, key.transpose(2, 3))
 
        matrix_bd = self.rel_shift(
            pos_enc.transpose(1, 2).unsqueeze(2).repeat(1, 1, query.size(2), 1),
            left_context=left_context,
        )
 
        return (matrix_ac + matrix_bd) / math.sqrt(self.d_k)
 
    def compute_attention_score(
        self,
        query: torch.Tensor,
        key: torch.Tensor,
        pos_enc: torch.Tensor,
        left_context: int = 0,
    ) -> torch.Tensor:
        """Attention score computation.
        Args:
            query: Transformed query tensor. (B, H, T_1, d_k)
            key: Transformed key tensor. (B, H, T_2, d_k)
            pos_enc: Positional embedding tensor. (B, 2 * T_1 - 1, size)
            left_context: Number of frames in left context.
        Returns:
            : Attention score. (B, H, T_1, T_2)
        """
        p = self.linear_pos(pos_enc).view(pos_enc.size(0), -1, self.num_heads, self.d_k)
 
        query = query.transpose(1, 2)
        q_with_bias_u = (query + self.pos_bias_u).transpose(1, 2)
        q_with_bias_v = (query + self.pos_bias_v).transpose(1, 2)
 
        matrix_ac = torch.matmul(q_with_bias_u, key.transpose(-2, -1))
 
        matrix_bd = torch.matmul(q_with_bias_v, p.permute(0, 2, 3, 1))
        matrix_bd = self.rel_shift(matrix_bd, left_context=left_context)
 
        return (matrix_ac + matrix_bd) / math.sqrt(self.d_k)
 
    def forward_qkv(
        self, query: torch.Tensor, key: torch.Tensor, value: torch.Tensor
    ) -> Tuple[torch.Tensor, torch.Tensor, torch.Tensor]:
        """Transform query, key and value.
        Args:
            query: Query tensor. (B, T_1, size)
            key: Key tensor. (B, T_2, size)
            v: Value tensor. (B, T_2, size)
        Returns:
            q: Transformed query tensor. (B, H, T_1, d_k)
            k: Transformed key tensor. (B, H, T_2, d_k)
            v: Transformed value tensor. (B, H, T_2, d_k)
        """
        n_batch = query.size(0)
 
        q = self.linear_q(query).view(n_batch, -1, self.num_heads, self.d_k).transpose(1, 2)
        k = self.linear_k(key).view(n_batch, -1, self.num_heads, self.d_k).transpose(1, 2)
        v = self.linear_v(value).view(n_batch, -1, self.num_heads, self.d_k).transpose(1, 2)
 
        return q, k, v
 
    def forward_attention(
        self,
        value: torch.Tensor,
        scores: torch.Tensor,
        mask: torch.Tensor,
        chunk_mask: Optional[torch.Tensor] = None,
    ) -> torch.Tensor:
        """Compute attention context vector.
        Args:
            value: Transformed value. (B, H, T_2, d_k)
            scores: Attention score. (B, H, T_1, T_2)
            mask: Source mask. (B, T_2)
            chunk_mask: Chunk mask. (T_1, T_1)
        Returns:
           attn_output: Transformed value weighted by attention score. (B, T_1, H * d_k)
        """
        batch_size = scores.size(0)
        mask = mask.unsqueeze(1).unsqueeze(2)
        if chunk_mask is not None:
            mask = chunk_mask.unsqueeze(0).unsqueeze(1) | mask
        scores = scores.masked_fill(mask, float("-inf"))
        attn = torch.softmax(scores, dim=-1).masked_fill(mask, 0.0)
 
        attn_output = self.dropout(attn)
        attn_output = torch.matmul(attn_output, value)
 
        attn_output = self.linear_out(
            attn_output.transpose(1, 2).contiguous().view(batch_size, -1, self.num_heads * self.d_k)
        )
 
        return attn_output
 
    def forward(
        self,
        query: torch.Tensor,
        key: torch.Tensor,
        value: torch.Tensor,
        pos_enc: torch.Tensor,
        mask: torch.Tensor,
        chunk_mask: Optional[torch.Tensor] = None,
        left_context: int = 0,
    ) -> torch.Tensor:
        """Compute scaled dot product attention with rel. positional encoding.
        Args:
            query: Query tensor. (B, T_1, size)
            key: Key tensor. (B, T_2, size)
            value: Value tensor. (B, T_2, size)
            pos_enc: Positional embedding tensor. (B, 2 * T_1 - 1, size)
            mask: Source mask. (B, T_2)
            chunk_mask: Chunk mask. (T_1, T_1)
            left_context: Number of frames in left context.
        Returns:
            : Output tensor. (B, T_1, H * d_k)
        """
        q, k, v = self.forward_qkv(query, key, value)
        scores = self.compute_att_score(q, k, pos_enc, left_context=left_context)
        return self.forward_attention(v, scores, mask, chunk_mask=chunk_mask)