Sambert-HifiGan在公共广播系统中的应用方案

引言：语音合成的演进与公共广播场景需求

随着智能语音技术的快速发展，高质量、自然流畅的语音合成（TTS）已成为公共服务领域的重要基础设施。尤其在机场、地铁、医院等公共广播系统中，传统预录音频存在更新成本高、灵活性差、语调单一等问题。而基于深度学习的端到端语音合成技术，如Sambert-HifiGan 模型，为实现“动态生成、情感丰富、高保真”的广播语音提供了全新可能。

当前公共广播系统面临三大核心痛点： -内容固化：无法实时响应突发事件或临时通知 -缺乏情感表达：机械式播报难以传递紧急、温馨、提醒等不同语气 -部署复杂：多数开源TTS模型依赖环境复杂，难以快速集成上线

本文将围绕ModelScope 平台提供的 Sambert-HifiGan（中文多情感）模型，结合 Flask 接口封装实践，提出一套可落地、易维护、高性能的公共广播语音合成解决方案，涵盖架构设计、服务部署、API 集成及实际应用场景优化建议。

技术选型背景：为何选择 Sambert-HifiGan？

1. 模型本质解析：Sambert + HiFi-GAN 协同工作逻辑

Sambert-HifiGan 是一种典型的两阶段端到端语音合成架构，由两个核心模块组成：

Sambert（Semantic and Acoustic Model）
负责从输入文本生成中间声学特征（如梅尔频谱图），支持多情感控制，能根据上下文或标签输出高兴、严肃、柔和等多种语调风格。
HiFi-GAN（High-Fidelity Generative Adversarial Network）
作为声码器，将梅尔频谱图还原为高采样率（通常为24kHz）的原始波形音频，具备出色的音质重建能力，显著降低合成语音的“机器感”。

✅技术优势总结： - 支持长文本输入，适合广播通知类长句播报 - 内置多情感建模能力，可适配不同场景语气需求 - 音质接近真人发音，MOS（主观平均分）可达4.3以上

2. 为什么适用于公共广播系统？

| 应用维度 | Sambert-HifiGan 适配性分析 | |----------------|----------------------------| |语音自然度| HiFi-GAN 输出清晰、无杂音，适合嘈杂环境播放 | |情感表达力| 可配置“紧急”、“温馨提示”等情感标签，提升信息传达效果 | |响应速度| 经过 CPU 优化后，百字内合成时间 < 3s，满足实时性要求 | |部署成本| 支持纯 CPU 推理，无需 GPU，降低硬件投入门槛 |

系统架构设计：Flask API + WebUI 双模服务模式

为了兼顾开发调试与终端用户使用，我们采用Flask 构建双通道服务架构，同时提供图形界面和标准 HTTP 接口。

+---------------------+ | 用户请求 | +----------+----------+ | +-------v--------+ +------------------+ | Flask Web Server |<--->| Sambert-HifiGan 模型推理引擎 | +-------+--------+ +------------------+ | +-------v--------+ +------------------+ | WebUI 页面 | | RESTful API | | (HTML + JS) | | (/api/tts) | +-----------------+ +------------------+

核心组件职责划分

| 组件 | 功能说明 | |--------------------|--------| |Flask 主服务| 处理路由、接收请求、调用模型、返回音频流 | |WebUI 前端| 提供可视化输入框、播放器、下载按钮，支持浏览器直接操作 | |TTS 推理引擎| 加载预训练模型，执行文本→频谱→波形的完整合成流程 | |音频缓存机制| 对高频请求文本进行结果缓存，减少重复计算开销 |

实践落地：基于 ModelScope 的完整实现方案

1. 环境准备与依赖修复（关键步骤）

原始 ModelScope 模型存在以下常见依赖冲突问题：

ERROR: pip's dependency resolver does not currently take into account all the packages that are installed. Conflicting requirements: - datasets==2.13.0 requires numpy>=1.17,<2.0 - scipy<1.13 requires numpy<1.25 - but other packages require numpy==1.26.0 → conflict!

✅ 解决方案：版本锁定 + 兼容性测试

通过构建requirements.txt显式指定兼容版本组合：

numpy==1.23.5 scipy==1.11.4 datasets==2.13.0 torch==1.13.1 transformers==4.26.1 modelscope==1.10.0 flask==2.3.3

📌 关键提示：numpy==1.23.5是多个库都能接受的“黄金版本”，避免了因版本过高导致 C 扩展不兼容的问题。

2. Flask 服务核心代码实现

以下是完整的 Flask 后端服务代码，包含 WebUI 渲染与 API 接口：

# app.py from flask import Flask, request, render_template, send_file, jsonify import os import uuid from modelscope.pipelines import pipeline from modelscope.utils.constant import Tasks app = Flask(__name__) app.config['OUTPUT_DIR'] = 'output' os.makedirs(app.config['OUTPUT_DIR'], exist_ok=True) # 初始化 TTS 推理管道（支持多情感） tts_pipeline = pipeline( task=Tasks.text_to_speech, model='damo/speech_sambert-hifigan_tts_zh-cn_multistyle') ) @app.route('/') def index(): return render_template('index.html') # 提供 WebUI 页面 @app.route('/api/tts', methods=['POST']) def api_tts(): data = request.get_json() text = data.get('text', '').strip() voice_style = data.get('style', 'normal') # 支持: normal, happy, sad, urgent, warm if not text: return jsonify({'error': 'Text is required'}), 400 # 生成唯一文件名 output_wav = os.path.join(app.config['OUTPUT_DIR'], f'{uuid.uuid4().hex}.wav') try: # 执行语音合成 result = tts_pipeline(input=text, voice_type=voice_style, output_wav=output_wav) return send_file(output_wav, as_attachment=True, mimetype='audio/wav') except Exception as e: return jsonify({'error': str(e)}), 500 @app.route('/synthesize', methods=['POST']) def web_synthesize(): text = request.form.get('text', '') style = request.form.get('style', 'normal') output_wav = os.path.join(app.config['OUTPUT_DIR'], f'{uuid.uuid4().hex}.wav') try: tts_pipeline(input=text, voice_type=style, output_wav=output_wav) return send_file(output_wav, as_attachment=True, download_name='speech.wav') except Exception as e: return f"合成失败: {str(e)}", 500 if __name__ == '__main__': app.run(host='0.0.0.0', port=8080, threaded=True)

🔍 代码要点解析

pipeline(task='text_to_speech')：自动加载 Sambert-HifiGan 模型，内部完成 tokenizer、声学模型、声码器串联。
voice_type参数：控制情感风格，支持normal,happy,urgent,warm等多种预设。
threaded=True：启用多线程处理并发请求，防止阻塞主线程。
UUID 文件命名：避免文件名冲突，保障高并发下的安全性。

3. WebUI 前端页面设计（简化版）

创建templates/index.html：

<!DOCTYPE html> <html> <head> <title>Sambert-HifiGan 中文语音合成</title> <style> body { font-family: Arial, sans-serif; margin: 40px; } textarea { width: 100%; height: 120px; margin: 10px 0; } button { padding: 10px 20px; font-size: 16px; } .controls { margin: 20px 0; } </style> </head> <body> <h1>🎙️ 中文多情感语音合成平台</h1> <form id="ttsForm" method="post" action="/synthesize"> <textarea name="text" placeholder="请输入要合成的中文文本..."></textarea><br> <div class="controls"> <label>情感风格：</label> <select name="style"> <option value="normal">标准</option> <option value="urgent">紧急</option> <option value="warm">温馨提醒</option> <option value="happy">欢快</option> <option value="sad">低沉</option> </select> <button type="submit">开始合成语音</button> </div> </form> <p><small>支持长文本输入，合成完成后可直接播放或下载 WAV 文件。</small></p> </body> </html>

💡前端亮点：简洁直观的操作界面，非技术人员也可轻松使用；下拉菜单切换情感风格，贴合实际广播场景。

公共广播系统集成实践建议

1. 场景化情感映射表（推荐配置）

| 广播类型 | 推荐情感风格 | 使用示例 | |--------------------|--------------|---------| | 列车到站通知 |normal| “本次列车开往北京南站……” | | 紧急疏散广播 |urgent| “请注意！A出口发生火情，请立即撤离！” | | 儿童走失寻人 |warm| “亲爱的乐乐小朋友，请到服务台找妈妈。” | | 节日祝福语 |happy| “祝您新年快乐，万事如意！” |

通过配置 JSON 规则引擎，实现“事件类型 → 情感风格 → 文本模板 → 自动合成”全流程自动化。