栩栩如生,音色克隆,Bert-vits2文字转语音打造鬼畜视频实践(Python3.10)

    诸公可知目前最牛逼的TTS免费开源项目是哪一个？没错，是Bert-vits2，没有之一。它是在本来已经极其强大的Vits项目中融入了Bert大模型，基本上解决了VITS的语气韵律问题，在效果非常出色的情况下训练的成本开销普通人也完全可以接受。

    BERT的核心思想是通过在大规模文本语料上进行无监督预训练，学习到通用的语言表示，然后将这些表示用于下游任务的微调。相比传统的基于词嵌入的模型，BERT引入了双向上下文信息的建模，使得模型能够更好地理解句子中的语义和关系。

    BERT的模型结构基于Transformer，它由多个编码器层组成。每个编码器层都有多头自注意力机制和前馈神经网络，用于对输入序列进行多层次的特征提取和表示学习。在预训练阶段，BERT使用了两种任务来学习语言表示：掩码语言模型（Masked Language Model，MLM）和下一句预测（Next Sentence Prediction，NSP）。通过这两种任务，BERT能够学习到上下文感知的词嵌入和句子级别的语义表示。

    在实际应用中，BERT的预训练模型可以用于各种下游任务，如文本分类、命名实体识别、问答系统等。通过微调预训练模型，可以在特定任务上取得更好的性能，而无需从头开始训练模型。

    BERT的出现对自然语言处理领域带来了重大影响，成为了许多最新研究和应用的基础。它在多个任务上取得了领先的性能，并促进了自然语言理解的发展。

    本次让我们基于Bert-vits2项目来克隆渣渣辉和刘青云的声音，打造一款时下热搜榜一的“青岛啤酒”鬼畜视频。

    语音素材和模型

    首先我们需要渣渣辉和刘青云的原版音频素材，原版《扫毒》素材可以参考：https://www.bilibili.com/video/BV1R64y1F7SQ/。

    将两个主角的声音单独提取出来，随后依次进行背景音和前景音的分离，声音降噪以及声音切片等操作，这些步骤之前已经做过详细介绍，请参见：民谣女神唱流行，基于AI人工智能so-vits库训练自己的音色模型(叶蓓/Python3.10) 。 囿于篇幅，这里不再赘述。

    做好素材的简单处理后，我们来克隆项目：

git clone https://github.com/Stardust-minus/Bert-VITS2

    随后安装项目的依赖：

cd Bert-VITS2

pip3 install -r requirements.txt

    接着下载bert模型放入到项目的bert目录。

    bert模型下载地址：

中：https://huggingface.co/hfl/chinese-roberta-wwm-ext-large
日：https://huggingface.co/cl-tohoku/bert-base-japanese-v3/tree/main

    语音标注

    接着我们需要对已经切好分片的语音进行标注，这里我们使用开源库whisper，关于whisper请移步：闻其声而知雅意,M1 Mac基于PyTorch(mps/cpu/cuda)的人工智能AI本地语音识别库Whisper(Python3.10) 。

    编写标注代码：

import whisper
import os
import json
import torchaudio
import argparse
import torch

lang2token = {
            'zh': "ZH|",
            'ja': "JP|",
            "en": "EN|",
        }
def transcribe_one(audio_path):
    # load audio and pad/trim it to fit 30 seconds
    audio = whisper.load_audio(audio_path)
    audio = whisper.pad_or_trim(audio)

    # make log-Mel spectrogram and move to the same device as the model
    mel = whisper.log_mel_spectrogram(audio).to(model.device)

    # detect the spoken language
    _, probs = model.detect_language(mel)
    print(f"Detected language: {max(probs, key=probs.get)}")
    lang = max(probs, key=probs.get)
    # decode the audio
    options = whisper.DecodingOptions(beam_size=5)
    result = whisper.decode(model, mel, options)

    # print the recognized text
    print(result.text)
    return lang, result.text
if __name__ == "__main__":
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("--languages", default="CJ")
    parser.add_argument("--whisper_size", default="medium")
    args = parser.parse_args()
    if args.languages == "CJE":
        lang2token = {
            'zh': "ZH|",
            'ja': "JP|",
            "en": "EN|",
        }
    elif args.languages == "CJ":
        lang2token = {
            'zh': "ZH|",
            'ja': "JP|",
        }
    elif args.languages == "C":
        lang2token = {
            'zh': "ZH|",
        }
    assert (torch.cuda.is_available()), "Please enable GPU in order to run Whisper!"
    model = whisper.load_model(args.whisper_size)
    parent_dir = "./custom_character_voice/"
    speaker_names = list(os.walk(parent_dir))[0][1]
    speaker_annos = []
    total_files = sum([len(files) for r, d, files in os.walk(parent_dir)])
    # resample audios
    # 2023/4/21: Get the target sampling rate
    with open("./configs/config.json", 'r', encoding='utf-8') as f:
        hps = json.load(f)
    target_sr = hps['data']['sampling_rate']
    processed_files = 0
    for speaker in speaker_names:
        for i, wavfile in enumerate(list(os.walk(parent_dir + speaker))[0][2]):
            # try to load file as audio
            if wavfile.startswith("processed_"):
                continue
            try:
                wav, sr = torchaudio.load(parent_dir + speaker + "/" + wavfile, frame_offset=0, num_frames=-1, normalize=True,
                                          channels_first=True)
                wav = wav.mean(dim=0).unsqueeze(0)
                if sr != target_sr:
                    wav = torchaudio.transforms.Resample(orig_freq=sr, new_freq=target_sr)(wav)
                if wav.shape[1] / sr > 20:
                    print(f"{wavfile} too long, ignoring\n")
                save_path = parent_dir + speaker + "/" + f"processed_{i}.wav"
                torchaudio.save(save_path, wav, target_sr, channels_first=True)
                # transcribe text
                lang, text = transcribe_one(save_path)
                if lang not in list(lang2token.keys()):
                    print(f"{lang} not supported, ignoring\n")
                    continue
                #text = "ZH|" + text + "\n"
                text = lang2token[lang] + text + "\n"
                speaker_annos.append(save_path + "|" + speaker + "|" + text)
                
                processed_files += 1
                print(f"Processed: {processed_files}/{total_files}")
            except:
                continue

    标注后，会生成切片语音对应文件：

./genshin_dataset/ying/vo_dialog_DPEQ003_raidenEi_01.wav|ying|ZH|神子…臣民对我的畏惧…
./genshin_dataset/ying/vo_dialog_DPEQ003_raidenEi_02.wav|ying|ZH|我不会那么做…
./genshin_dataset/ying/vo_dialog_SGLQ002_raidenEi_01.wav|ying|ZH|不用着急，好好挑选吧，我就在这里等着。
./genshin_dataset/ying/vo_dialog_SGLQ003_raidenEi_01.wav|ying|ZH|现在在做的事就是「留影」…
./genshin_dataset/ying/vo_dialog_SGLQ003_raidenEi_02.wav|ying|ZH|嗯，不错，又学到新东西了。快开始吧。

    说白了，就是通过whisper把人物说的话先转成文字，并且生成对应的音标：

./genshin_dataset/ying/vo_dialog_DPEQ003_raidenEi_01.wav|ying|ZH|神子…臣民对我的畏惧…|_ sh en z i0 … ch en m in d ui w o d e w ei j v … _|0 2 2 5 5 0 2 2 2 2 4 4 3 3 5 5 4 4 4 4 0 0|1 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 1
./genshin_dataset/ying/vo_dialog_DPEQ003_raidenEi_02.wav|ying|ZH|我不会那么做…|_ w o b u h ui n a m e z uo … _|0 3 3 2 2 4 4 4 4 5 5 4 4 0 0|1 2 2 2 2 2 2 1 1
./genshin_dataset/ying/vo_dialog_SGLQ002_raidenEi_01.wav|ying|ZH|不用着急,好好挑选吧,我就在这里等着.|_ b u y ong zh ao j i , h ao h ao t iao x van b a , w o j iu z ai zh e l i d eng zh e . _|0 2 2 4 4 2 2 2 2 0 2 2 3 3 1 1 3 3 5 5 0 3 3 4 4 4 4 4 4 3 3 3 3 5 5 0 0|1 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 1
./genshin_dataset/ying/vo_dialog_SGLQ003_raidenEi_01.wav|ying|ZH|现在在做的事就是'留影'…|_ x ian z ai z ai z uo d e sh ir j iu sh ir ' l iu y ing ' … _|0 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 4 4 4 4 4 4 0 2 2 3 3 0 0 0|1 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 1 1
./genshin_dataset/ying/vo_dialog_SGLQ003_raidenEi_02.wav|ying|ZH|恩,不错,又学到新东西了.快开始吧.|_ EE en , b u c uo , y ou x ve d ao x in d ong x i l e . k uai k ai sh ir b a

    最后，将标注好的文件转换为bert模型可读文件：

import torch
from multiprocessing import Pool
import commons
import utils
from tqdm import tqdm
from text import cleaned_text_to_sequence, get_bert
import argparse
import torch.multiprocessing as mp


def process_line(line):
    rank = mp.current_process()._identity
    rank = rank[0] if len(rank) > 0 else 0
    if torch.cuda.is_available():
        gpu_id = rank % torch.cuda.device_count()
        device = torch.device(f"cuda:{gpu_id}")
    wav_path, _, language_str, text, phones, tone, word2ph = line.strip().split("|")
    phone = phones.split(" ")
    tone = [int(i) for i in tone.split(" ")]
    word2ph = [int(i) for i in word2ph.split(" ")]
    word2ph = [i for i in word2ph]
    phone, tone, language = cleaned_text_to_sequence(phone, tone, language_str)

    phone = commons.intersperse(phone, 0)
    tone = commons.intersperse(tone, 0)
    language = commons.intersperse(language, 0)
    for i in range(len(word2ph)):
        word2ph[i] = word2ph[i] * 2
    word2ph[0] += 1

    bert_path = wav_path.replace(".wav", ".bert.pt")

    try:
        bert = torch.load(bert_path)
        assert bert.shape[-1] == len(phone)
    except Exception:
        bert = get_bert(text, word2ph, language_str, device)
        assert bert.shape[-1] == len(phone)
        torch.save(bert, bert_path)

    模型训练

    此时，打开项目目录中的config.json文件：

{
  "train": {
    "log_interval": 100,
    "eval_interval": 100,
    "seed": 52,
    "epochs": 200,
    "learning_rate": 0.0001,
    "betas": [
      0.8,
      0.99
    ],
    "eps": 1e-09,
    "batch_size": 4,
    "fp16_run": false,
    "lr_decay": 0.999875,
    "segment_size": 16384,
    "init_lr_ratio": 1,
    "warmup_epochs": 0,
    "c_mel": 45,
    "c_kl": 1.0,
    "skip_optimizer": true
  },
  "data": {
    "training_files": "filelists/train.list",
    "validation_files": "filelists/val.list",
    "max_wav_value": 32768.0,
    "sampling_rate": 44100,
    "filter_length": 2048,
    "hop_length": 512,
    "win_length": 2048,
    "n_mel_channels": 128,
    "mel_fmin": 0.0,
    "mel_fmax": null,
    "add_blank": true,
    "n_speakers": 1,
    "cleaned_text": true,
    "spk2id": {
      "ying": 0
    }
  },
  "model": {
    "use_spk_conditioned_encoder": true,
    "use_noise_scaled_mas": true,
    "use_mel_posterior_encoder": false,
    "use_duration_discriminator": true,
    "inter_channels": 192,
    "hidden_channels": 192,
    "filter_channels": 768,
    "n_heads": 2,
    "n_layers": 6,
    "kernel_size": 3,
    "p_dropout": 0.1,
    "resblock": "1",
    "resblock_kernel_sizes": [
      3,
      7,
      11
    ],
    "resblock_dilation_sizes": [
      [
        1,
        3,
        5
      ],
      [
        1,
        3,
        5
      ],
      [
        1,
        3,
        5
      ]
    ],
    "upsample_rates": [
      8,
      8,
      2,
      2,
      2
    ],
    "upsample_initial_channel": 512,
    "upsample_kernel_sizes": [
      16,
      16,
      8,
      2,
      2
    ],
    "n_layers_q": 3,
    "use_spectral_norm": false,
    "gin_channels": 256
  }
}

    这里需要修改的参数是batch_size，通常情况下，数值和本地显存应该是一致的，但是最好还是改小一点，比如说一块4060的8G卡，最好batch_size是4，如果写8的话，还是有几率爆显存。

    随后开始训练：

python3 train_ms.py

    程序返回：

[W C:\actions-runner\_work\pytorch\pytorch\builder\windows\pytorch\torch\csrc\distributed\c10d\socket.cpp:601] [c10d] The client socket has failed to connect to [v3u.net]:65280 (system error: 10049 - 在其上下文中，该请求的地址无效。).
[W C:\actions-runner\_work\pytorch\pytorch\builder\windows\pytorch\torch\csrc\distributed\c10d\socket.cpp:601] [c10d] The client socket has failed to connect to [v3u.net]:65280 (system error: 10049 - 在其上下文中，该请求的地址无效。).
2023-10-23 15:36:08.293 | INFO     | data_utils:_filter:61 - Init dataset...
100%|█████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 562/562 [00:00<00:00, 14706.57it/s]
2023-10-23 15:36:08.332 | INFO     | data_utils:_filter:76 - skipped: 0, total: 562
2023-10-23 15:36:08.333 | INFO     | data_utils:_filter:61 - Init dataset...
100%|████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 4/4 [00:00<?, ?it/s]
2023-10-23 15:36:08.334 | INFO     | data_utils:_filter:76 - skipped: 0, total: 4
Using noise scaled MAS for VITS2
Using duration discriminator for VITS2
INFO:OUTPUT_MODEL:Loaded checkpoint './logs\OUTPUT_MODEL\DUR_4600.pth' (iteration 33)
INFO:OUTPUT_MODEL:Loaded checkpoint './logs\OUTPUT_MODEL\G_4600.pth' (iteration 33)
INFO:OUTPUT_MODEL:Loaded checkpoint './logs\OUTPUT_MODEL\D_4600.pth' (iteration 33)

    说明没有问题，训练日志存放在项目的logs目录下。

    随后可以通过tensorboard来监控训练过程：

python3 -m tensorboard.main --logdir=logs\OUTPUT_MODEL

    当loss趋于稳定说明模型已经收敛：

    模型推理

    最后，我们就可以使用模型来生成我们想要听到的语音了：

python3 webui.py -m ./logs\OUTPUT_MODEL\G_47700.pth

    注意参数为训练好的迭代模型，如果觉得当前迭代的模型可用，那么直接把pth和config.json拷贝出来即可，随后可以接着训练下一个模型。

    结语

    基于Bert-vits2打造的渣渣辉和刘青云音色的鬼畜视频已经上线到Youtube(B站)，请检索：刘悦的技术博客，欢迎诸君品鉴和臻赏。