1 前言
1.1 简介
在人工智能的浪潮中，自动语音识别（Automatic Speech Recognition, ASR）技术已成为连接人机交互、赋能各行各业的关键桥梁。从智能客服、会议纪要到实时字幕、车载助手，ASR的应用场景日益丰富，对识别的准确率、实时性和部署便捷性也提出了前所未有的高要求。在这样的背景下，FunASR应运而生。FunASR是由阿里巴巴达摩院语音实验室倾力打造，依托于ModelScope（魔搭）开源社区，面向开发者和企业的新一代工业级语音识别开源工具套件。作为一个基础语音识别工具包，它提供多种功能，包括语音识别（ASR）、语音端点检测（VAD）、标点恢复、语言模型、说话人验证、说话人分离和多人对话语音识别等。FunASR还提供了便捷的脚本和教程，支持预训练好的模型的推理与微调。
1.2 环境准备与安装
1. 准备环境
这里使用Conda创建虚拟环境来安装FunASR及其依赖，这可以有效避免与系统中已有的Python库产生版本冲突，保证项目的纯净和可复现性。官网推荐如下安装环境：
python>=3.8 torch>=1.13 torchaudio
这里沿用之前安装Whisper时的python版本3.10，使用如下命令创建并激活python环境：
conda create -n funasr python=3.10 conda activate funasr
为了更好利用GPU这里使用显卡版本torch库，CUDA驱动如下：
根据环境信息去PyTorch官网获取安装命令，如图所示
官网上也有提示最新版本PyTorch需要Python 3.9及以上版本，所以之前安装的python 3.10是满足要求的，开源项目最头疼的问题就是各种库版本依赖，所以进行安装时尤其要提前考虑各个库版本可能存在的冲突问题，这里在官网命令中增加torchaudio，一并进行安装：
pip3 install torch torchvision torchaudio --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu128
安装需要下载3个多G数据，需耐心等待，安装完成后各个库版本如下所示：
2. 安装FunASR
1）pip安装
pip3 install -U funasr
2）源码安装
git clone https://github.com/modelscope/FunASR.git && cd FunASR pip3 install -e ./
这里的-e参数代表“editable”（可编辑），它不会将代码复制到Python的site-packages目录，而是创建一个链接，这意味着对本地FunASR源码所做的任何修改，都会立刻在当前环境中生效，无需重新安装，这对于开发和调试极为便利。之后还可以按照官方建议安装以下两个库，以方便下载、上传和管理模型、数据集等资源。
pip3 install -U modelscope huggingface_hub
安装完成后，会在相应的conda环境目录下产生funasr相关可执行工具，在安装成功后运行funasr时，如果提示为找见funasr命令，可以尝试对当前funasr环境deactivate，然后再重新activate。
可以下载官网提供的示例音频，然后运行相应的命令检查funasr是否安装成功。
命令各部分解析如下：
funasr：是FunASR工具包的主程序入口，用于启动语音识别相关的推理流程。
++model=paraformer-zh：指定使用的语音识别模型为paraformer-zh（达摩院开发的中文 Paraformer 模型），负责将音频中的语音转换为文本。Paraformer是高效的非自回归模型，支持实时语音识别，中文识别准确率高。
++vad_model="fsmn-vad"：指定语音活动检测模型为fsmn-vad，用于检测音频中“有语音”和“无语音”的片段，实现自动断句或去除静音，避免将静音部分误识别为文本，提升识别结果的连贯性。
++punc_model="ct-punc"：指定标点预测模型为ct-punc，用于给识别出的文本自动添加标点符号（逗号、句号、问号等），解决语音识别默认输出无标点的问题，让文本更易读。
++input=asr_example_zh.wav：指定输入的音频文件路径为asr_example_zh.wav（需是中文语音的语音文件）。
运行该命令后，FunASR 会对asr_example_zh.wav音频执行以下操作：用fsmn-vad检测音频中的有效语音片段（过滤静音），用paraformer-zh将有效语音转换为中文文本，用ct-punc为文本添加标点符号，最终输出带标点的完整中文识别结果（如“你好，请问今天天气怎么样？”）。官网给出了各个模型的详情介绍：
运行funasr时，如果缺少相应的模型，它会自动下载相应的模型文件到本地：
2 应用
2.1 Speech Recognition（语音识别）
1. 非流式
先看示例代码：
from funasr import AutoModel from funasr.utils.postprocess_utils import rich_transcription_postprocessmodel_dir = "iic/SenseVoiceSmall"model = AutoModel(model=model_dir,vad_model="fsmn-vad",vad_kwargs={"max_single_segment_time": 30000},device="cuda:0", )# en res = model.generate(input=f"{model.model_path}/example/en.mp3",cache={},language="auto", # "zn", "en", "yue", "ja", "ko", "nospeech"use_itn=True,batch_size_s=60,merge_vad=True, # merge_length_s=15, ) text = rich_transcription_postprocess(res[0]["text"]) print(text)
程序中首先导入了两个必要模块
AutoModel：FunASR 提供的自动加载模型的类
rich_transcription_postprocess：用于对识别结果进行后处理的工具函数
在进行模型加载时，model参数指定了要使用的模型，这里使用的是清华大学智能信息处理实验室开放的SenseVoiceSmall模型；vad_model指定使用的语音活动检测模型；vad_kwargs给出模型参数，这里给出的参数是最大单段时长参数，为30000毫秒；device指定使用第一块GPU进行计算，如果没有GPU可以改为“cpu”。
在进行语音识别model.generate时，input参数是输入的音频文件路径；cache是缓存字典，用于存储中间结果；language指定自动检测语言，这里也可以指定如“zn”（中文）、“en”（英文）等；use_itn用于是否使用逆文本标准化（将口语化表达转为书面化）；batch_size_s指定批处理的音频长度（秒），进行音频处理时，模型通常会将长音频分割成多个片段批量处理，该参数定义了每个批次包含的音频时长上限；merge_vad是否合并VAD检测到的语音片段；merge_length_s合并片段的长度阈值（秒）。
之后调用rich_transcription_postprocess对识别结果进行后处理，使其格式更规范，最后打印处理后的识别文本。
2. 流式
流式识别的特点是可以边接收音频边处理，不需要等完整音频输入就能返回中间结果，非常适合实时对话、语音助手等场景。示例代码如下：
1 from funasr import AutoModel 2 3 chunk_size = [0, 10, 5] #[0, 10, 5] 600ms, [0, 8, 4] 480ms 4 encoder_chunk_look_back = 4 #number of chunks to lookback for encoder self-attention 5 decoder_chunk_look_back = 1 #number of encoder chunks to lookback for decoder cross-attention 6 7 model = AutoModel(model="paraformer-zh-streaming", disable_update=True) 8 9 import soundfile 10 import os 11 12 wav_file = os.path.join(model.model_path, "example/asr_example.wav") 13 speech, sample_rate = soundfile.read(wav_file) 14 chunk_stride = int(chunk_size[1] * sample_rate * 0.06) 15 16 cache = {} 17 total_chunk_num = int(len((speech)-1)/chunk_stride+1) 18 for i in range(total_chunk_num): 19 speech_chunk = speech[i*chunk_stride:(i+1)*chunk_stride] 20 is_final = i == total_chunk_num - 1 21 res = model.generate(input=speech_chunk, cache=cache, is_final=is_final, chunk_size=chunk_size, encoder_chunk_look_back=encoder_chunk_look_back, decoder_chunk_look_back=decoder_chunk_look_back) 22 print(res)
3~5行是流式识别的核心配置，用于控制音频分块方式和模型注意力范围，平衡实时性和识别准确性，chunk_size = [0, 10, 5]中的数值是以 60ms 为单位的时间片段参数，0表示0ms的前瞻，10表示10*60ms=600ms当前块，5表示5*60ms=300ms历史回溯；encoder_chunk_look_back表示编码器自注意机制需要回溯的块数量；decoder_chunk_look_back表示解码器交叉注意力机制需要回溯的编码器块数量。之后第7行加载“paraformer-zh-streaming”模型，该模型专门用于实时语音识别场景。接下来第12行获取示例音频文件路径，第13行读取音频文件，返回音频数据（speech）和采样率（sample_rate），14行对chunk_stride（块步长）进行复制，它是控制音频分块滑动距离的关键参数，直接影响流式处理的实时性和连续性，表示相邻两个音频块之间的重叠或间隔距离（以采样点数为单位），以语音识别模型通常使用16000Hz采样率（即每秒采集 16000 个音频样本）为例，60ms对应的采样点数 = 16000 × 0.06s = 960个样本，最终chunk_stride = 10 × 960 = 9600 个采样点，对应时间长度为 600ms，与current块的时间长度相同，这意味着相邻两个音频块是连续且无重叠的，这种设置的好处是处理效率高（无重复计算），适合对实时性要求高的场景，反之，如果chunk_stride小于current 块长度（即块之间有重叠），可以利用更多上下文信息提升准确性，但会增加计算量（重复处理重叠部分），例如，如果chunk_stride = 5 × 60ms = 300ms（4800 采样点），假设处理一段 1800ms 的音频，分块结果如下：
| 块序号 | 时间范围（ms） | 采样点范围 | 与前一块的重叠区域（ms） |
|---|---|---|---|
| 第 1 块 | 0 ~ 600 | 0 ~ 9600 | 无（第一块） |
| 第 2 块 | 300 ~ 900 | 4800 ~ 14400 | 300ms（300~600） |
| 第 3 块 | 600 ~ 1200 | 9600 ~ 19200 | 300ms（600~900） |
| 第 4 块 | 900 ~ 1500 | 14400 ~ 24000 | 300ms（900~1200） |
| 第 5 块 | 1200 ~ 1800 | 19200 ~ 28800 | 300ms（1200~1500） |
每个块与前一块重叠300ms，这部分音频会被重复处理，例如第 2 块不仅包含新的 300~900ms 音频，还包含第 1 块中 300~600ms 的内容。另外需要说明的是，chunk_size中的回溯参数（第三个值，如 [0, 10, 5] 中的 5）和chunk_stride看似都与 “历史信息利用” 相关，但它们解决的是流式语音识别中两个完全不同的问题，作用层面和目标也截然不同。具体来说：
chunk_size 的回溯参数（right）：是模型逻辑层面的上下文参考，用于告诉模型 “在处理当前块时，需要从历史计算结果中读取多少信息”（如注意力机制需要回溯的历史编码结果）。它不改变音频的物理分块方式，仅影响模型内部的计算逻辑。
chunk_stride：是音频物理层面的分块滑动距离，用于决定 “下一个音频块从哪里开始截取”。它直接改变音频在时间轴上的分块方式（是否重叠、重叠多少），是控制 “原始音频如何被切割成连续块” 的物理参数。
接着分析源码，17行根据chunk_stride计算整个音频文件可以分成total_chunk_num个块；19~22行根据chunk个数依次对取每个块儿数据，并调用模型进行语音识别，并输出相应结果，整个程序运行过程如下：
2.2 Voice Activity Detection（VAD，语音活动检测）
1. 非流式
以下是github上示例代码：
from funasr import AutoModelmodel = AutoModel(model="fsmn-vad", disable_update=True) wav_file = f"{model.model_path}/example/vad_example.wav" res = model.generate(input=wav_file) print(res)
其运行结果如下：
输出的核心部分是value数组，它包含了多个子数组，每个子数组代表一个检测到的语音片段，格式为[开始时间，结束时间]，时间单位是毫秒，例如[70, 2340]表示从第70毫秒到第2340毫秒是一段语音，[2620, 6200]表示接下来从2620毫秒到6200毫秒又是一段语音，两个语音片段之间的时间（如2340~2620毫秒）是静音或非语音区域。这些结果可以用于后续处理，如：截取音频中的有效语音片段，计算语音总时长，分析说话停顿模式等。
2. 流式
首先给出源码：
from funasr import AutoModelchunk_size = 200 # ms model = AutoModel(model="fsmn-vad", disable_update=True)import soundfilewav_file = f"{model.model_path}/example/vad_example.wav" speech, sample_rate = soundfile.read(wav_file) chunk_stride = int(chunk_size * sample_rate / 1000)cache = {} total_chunk_num = int(len((speech)-1)/chunk_stride+1) for i in range(total_chunk_num):speech_chunk = speech[i*chunk_stride:(i+1)*chunk_stride]is_final = i == total_chunk_num - 1res = model.generate(input=speech_chunk, cache=cache, is_final=is_final, chunk_size=chunk_size)if len(res[0]["value"]):print(res)
程序运行结果如下：
流式VAD是分块处理音频（每次处理一小段），并逐步确定 “语音的起始 / 结束时间”，由于是 “流式”，模型无法一次性看到完整音频，所以会先 “暂定” 边界，后续块处理时再 “修正”。结果里的-1表示：当前块处理后，“起始”或“结束”时间点“暂未确定”，例如图中[[70, -1]]，模型检测到“70ms可能是语音的起始点”，但结束点暂未确定（因为后续块还没有处理到“结束”的位置），[[-1, 2340]]，模型检测到“2340ms可能是语音的结束点”，但起始点暂未确定（因为前面的块没有处理到“起始”位置）。简单来说，这种包含-1的结果，是流式处理“逐步探索、修正边界”的中间状态，最终所有-1要被替换成确定的时间，得到完整的“语音起始-结束”区间。
2.3 标点恢复（Punctuation Restoration）
标点恢复，又称标点补全或标点插入，是自然语言处理（NLP）领域的一项基础任务。其核心目标是为缺失标点或标点错误的文本，自动补充或修正符合语言习惯的标点符号（如逗号、句号、问号、感叹号、分号等），让文本结构更清晰、语义更明确，更贴近人类自然的语言表达。
目前标点恢复的技术路线主要分为 “规则驱动” 和 “数据驱动” 两类，各有适用场景：
1. 基于规则的方法（Rule-Based）
通过人工定义 “标点使用规则” 来判断标点位置，例如：
优点：逻辑透明、无需训练数据，适合简单场景（如固定格式的文本）；
缺点：适应性差，无法覆盖口语化、个性化文本，规则维护成本高。
2. 基于统计与神经网络的方法（Data-Driven）
通过 “大规模带标点语料” 训练模型，让模型学习标点使用的规律，属于目前的主流方案。常见技术路径包括：
优点：泛化能力强，能适应口语、书面语、专业文本等多种场景，标点预测准确率高；
缺点：需要大规模高质量带标点语料，模型训练和推理需要一定的计算资源。
以下给出示例程序：
from funasr import AutoModelmodel = AutoModel(model="ct-punc") res = model.generate(input="那今天的会就到这里吧 happy new year 明年见") print(res)
代码输出结果如下：
从结果可见已在输入文本中添加了合适的标点符号。
2.4 Timestamp Prediction（时间戳预测）
时间戳预测是自然语言处理、语音处理等领域的一项任务，旨在为文本、语音等内容中的特定元素（如单词、短语、语音片段等）预测出对应的时间戳信息。
典型应用场景
1）语音与文本同步：在语音转文字（ASR）后，需要知道每个文字或短语在语音中对应的起始和结束时间，方便后续的字幕生成、语音内容定位等。例如，将一段演讲的语音转换为文字后，为每一句话标注出在音频中从第几秒开始，到第几秒结束。
2）视频内容分析：对于包含语音的视频，预测文本内容（如台词、解说词）在视频时间轴上的对应时间，有助于视频内容的检索、片段提取等。比如，要找到视频中某个人物说话的片段，通过时间戳可以快速定位。
3）多模态内容处理：在结合文本、语音、图像等多种模态的应用中，时间戳预测能帮助将不同模态的内容在时间维度上进行对齐。例如，在一个带有语音解说的动画视频中，让动画画面的变化与解说词的时间相匹配。
示例程序：
from funasr import AutoModelmodel = AutoModel(model="fa-zh", disable_update=True) wav_file = f"{model.model_path}/example/asr_example.wav" text_file = f"{model.model_path}/example/text.txt" res = model.generate(input=(wav_file, text_file), data_type=("sound", "text")) print(res)
运行结果如下：
可以看出，结果中已经给出了每个字的时间戳信息。
2.5 Speech Emotion Recognition（SER 语音情感识别）
语音情感识别是语音信号处理与情感计算交叉领域的核心任务，旨在通过分析人类语音中的声学特征（如音调、语速、音量）和语言内容，自动识别出说话人所表达的情感状态（如开心、愤怒、悲伤、中性等），实现 “听懂语音背后的情绪”。语音情感识别的核心是让机器突破 “仅理解语音文字内容” 的局限，进一步感知人类的情感意图，其应用覆盖人机交互、服务、安防等多个领域。语音情感识别的流程本质是 “特征提取→模型分类”，核心是从语音中挖掘出能反映情感的关键信息，再通过模型学习情感与特征的关联。
1. 关键特征提取
情感会直接影响人说话的 “声学特性”，这些特性是 SER 的核心分析对象，主要分为三类：
| 特征类别 | 具体指标 | 情感关联示例 |
|---|---|---|
| 韵律特征 | 基音频率（F0，音调高低）、语速（每秒音节数）、音量（响度）、停顿时长 | - 愤怒：F0 升高、音量增大、语速变快；
|
| 频谱特征 | 频谱重心（反映声音的 “明亮度”）、频谱带宽、梅尔频率倒谱系数（MFCC，语音核心特征） | - 开心：频谱重心偏高（声音更明亮）；
|
| 语音质量特征 | 抖动（基音频率的微小波动）、 shimmer（音量的微小波动） | - 紧张 / 焦虑：抖动、shimmer 值增大（声音更不稳定）；
|
此外，若结合文本内容（如通过 ASR 将语音转文字），还能补充 “语义情感特征”（如 “讨厌”“难过” 等词汇），进一步提升识别准确率（例如 “我赢了！” 的文本 + 欢快的语音，更易判断为 “开心”）。
2. 主流模型与技术路线
SER 的模型发展从 “传统机器学习” 过渡到 “深度学习”，目前后者因更强的特征学习能力成为主流：
1）传统机器学习方法（早期方案）
基于 “人工提取特征 + 浅层分类器”，核心是依赖领域知识设计特征，再用分类器学习映射关系：
2）深度学习方法（当前主流）
通过神经网络自动学习语音中的情感特征，无需人工设计，能捕捉更复杂的情感关联：
3. 核心挑战
尽管 SER 技术已取得显著进展，但仍面临以下关键问题：
情感的 “主观性” 与 “多样性”：同一语音可能被不同人标注为不同情感（如 “语气严肃” 可能被标为 “中性” 或 “不满”）；不同文化、语言的情感表达习惯差异大（如西方 “开心” 的语音更夸张，东方更含蓄）。
“情境干扰” 与 “情感混淆”：背景噪音（如公共场所的杂音）会掩盖情感特征；相似情感（如 “愤怒” 与 “烦躁”、“悲伤” 与 “疲惫”）的语音特征差异小，易误判。
“个体差异”：不同人的基础声学特征不同（如有人天生音调高、有人天生音调低），同一情感在不同人身上的语音表现可能不同（如 A 开心时语速变快，B 开心时音调升高）。
以下是FunASR对应的示例程序：
from funasr import AutoModelmodel = AutoModel(model="emotion2vec_plus_large", disable_update=True) wav_file = f"{model.model_path}/example/test.wav" res = model.generate(wav_file, output_dir="./outputs", granularity="utterance", extract_embedding=False) print(res)
运行结果如下：
可见最终情绪识别后，判断该音频表达的情感为 “生气（angry）”，且置信度很高（得分 1.0），而属于其他情感类别的可能性极小。
3 综合实例
在本节使用生产者-消费者模型基于多线程给出一个实时录音并识别的程序，生产者线程负责从麦克风读取音频数据并放入队列，消费者线程从队列中取出音频数据进行识别处理，完整源码如下：
import pyaudio import numpy as np import time import queue import threading import torch from funasr import AutoModel# 音频参数（必须与模型要求一致） FORMAT = pyaudio.paInt16 CHANNELS = 1 RATE = 16000 # 16kHz是多数语音模型的标准采样率 CHUNK = 1600 # 每次读取100ms音频（16000*0.1=1600） RECORD_DURATION = 3 #5 # 每5秒处理一次（可调整） AUDIO_QUEUE_MAX_SIZE = 10 # 音频队列最大长度def producer(audio_queue):"""生产者线程：从麦克风读取音频数据并放入队列"""p = pyaudio.PyAudio()stream = p.open(format=FORMAT,channels=CHANNELS,rate=RATE,input=True,frames_per_buffer=CHUNK)print("生产者线程：开始读取音频...")audio_buffer = []try:while True:# 读取音频数据data = stream.read(CHUNK, exception_on_overflow=False)audio_data = np.frombuffer(data, dtype=np.int16)audio_buffer.append(audio_data)# 每积累一定时长的音频就放入队列if len(audio_buffer) * CHUNK / RATE >= RECORD_DURATION:full_audio = np.concatenate(audio_buffer)audio_float32 = full_audio.astype(np.float32) / 32768.0 # 归一化到[-1, 1] audio_queue.put(audio_float32)audio_buffer = []except Exception as e:print(f"生产者线程异常: {e}")finally:stream.stop_stream()stream.close()p.terminate()def consumer(audio_queue, model):"""消费者线程：从队列取出音频数据进行识别"""print("消费者线程：准备进行识别...")while True:try:if not audio_queue.empty():audio_float32 = audio_queue.get()print(f"\n--- 处理 {RECORD_DURATION} 秒音频 ---")# 调试：检查音频数据是否有效print(f"音频数据范围: {audio_float32.min()} ~ {audio_float32.max()}")if audio_float32.max() < 0.01: # 阈值可调整print("警告：未检测到有效音频输入（可能麦克风未工作）")# 进行识别start_time = time.time()res = model.generate(input=audio_float32)end_time = time.time()# 输出结果if res and len(res) > 0:print(f"识别结果: {res[0]['text']}")else:print("未识别到内容")print(f"处理耗时: {end_time - start_time:.2f}秒")audio_queue.task_done()else:time.sleep(0.1) # 队列为空时，短暂休眠except Exception as e:print(f"消费者线程异常: {e}")def main():print("初始化模型...")# 尝试使用基础模型，确保模型能正常工作model = AutoModel(model="paraformer-zh", # 非流式基础模型，稳定性更好vad_model="fsmn-vad",punc_model="ct-punc",device="cuda:0" if torch.cuda.is_available() else "cpu",disable_update=True)print("模型初始化完成")# 创建音频队列audio_queue = queue.Queue(maxsize=AUDIO_QUEUE_MAX_SIZE)# 创建并启动生产者线程producer_thread = threading.Thread(target=producer, args=(audio_queue,), daemon=True)producer_thread.start()# 创建并启动消费者线程consumer_thread = threading.Thread(target=consumer, args=(audio_queue, model), daemon=True)consumer_thread.start()try:print("开始录音（按Ctrl+C停止）...")# 主线程保持运行while True:time.sleep(1)except KeyboardInterrupt:print("\n用户终止程序")finally:print("程序结束")if __name__ == "__main__":# 确保依赖正确安装# pip install pyaudio numpy funasr modelscope torchmain()
由于代码流程很清晰这里不再进行详细解析，运行效果如下图：
参考：
1. https://github.com/modelscope/FunASR/blob/main/README_zh.md
2. https://blog.csdn.net/qq_34717531/article/details/141159210
![AT_abc201_f [ABC201F] Insertion Sort 题解](http://pic.xiahunao.cn/AT_abc201_f [ABC201F] Insertion Sort 题解)
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