weixin_62994174/SenseVoiceSmall_hotword
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SenseVoiceSmall_hotword - Ascend NPU Adaptation

Model License Hardware NPU CANN

SenseVoiceSmall 热词增强版语音识别模型,已完成 Ascend NPU 适配,支持在华为昇腾 Atlas 800 A2/A3 设备上高效推理。


模型简介

SenseVoiceSmall 是阿里达摩院 FunASR 团队推出的高效语音识别模型,支持多语言语音识别(中文、英文、粤语、日语、韩语),具备热词增强功能。本仓库在官方模型基础上完成 Ascend NPU 适配,使模型能够在华为昇腾 NPU 上运行推理。

核心特性

特性状态
多语言 ASR (zh/en/yue/ja/ko)✅
热词增强 (Hotword Boosting)✅
Ascend NPU 推理✅
ONNX 模型格式✅
CPU 回退推理✅
批处理推理✅

模型架构

  • 编码器: SenseVoiceSmallEncoder (50 SANM Blocks)
  • 注意力机制: SANM (Self-Attention Network Module)
  • 输出层: CTC (Connectionist Temporal Classification)
  • 热词模块: 独立热词编码 + 热词增强模块
  • 参数量: ~200M
  • 输入: 16kHz 单声道音频
  • 输出: 多语言文本转录(含语言标识和文本规范化)

硬件要求

组件要求
NPUAscend 910B / 910A (Atlas 800 A2/A3)
CANN8.5.1 及以上
torch_npu2.9.0 及以上
Python3.10+
内存≥ 8 GB
存储≥ 2 GB(模型文件)

快速开始

1. 环境准备

# 安装依赖
pip install torch torch_npu torchaudio
pip install onnxruntime onnx
pip install librosa soundfile
pip install modelscope
pip install jieba pyyaml

2. 下载模型

# 方法一:ModelScope CLI
modelscope download --model dengcunqin/SenseVoiceSmall_hotword --local_dir ./SenseVoiceSmall_hotword

# 方法二:Python API
python -c "
from modelscope import snapshot_download
model_dir = snapshot_download('dengcunqin/SenseVoiceSmall_hotword', cache_dir='./SenseVoiceSmall_hotword')
print(f'Model downloaded to: {model_dir}')
"

3. NPU 推理

# 基本推理(无热词)
python inference.py --audio asr_example.wav

# 带热词推理
python inference.py --audio asr_example.wav --hotwords "打磨院|秀妹"

# 指定设备
python inference.py --audio asr_example.wav --device npu   # 强制 NPU
python inference.py --audio asr_example.wav --device cpu   # CPU 回退

# 批量推理
python inference.py --audio /path/to/audio_dir --batch-size 10

NPU 适配说明

适配策略

SenseVoiceSmall 采用 ONNX Runtime + NPU 混合推理 架构:

┌─────────────────────────────────────────────────┐
│                 音频输入 (16kHz)                  │
└──────────────────┬──────────────────────────────┘
                   │
┌──────────────────▼──────────────────────────────┐
│          CPU: FBank 特征提取 + CMVN              │
│          (librosa + WavFrontend)                  │
└──────────────────┬──────────────────────────────┘
                   │
┌──────────────────▼──────────────────────────────┐
│       ONNX Runtime: SenseVoice Encoder           │
│       (model.onnx, 50 SANM Blocks)               │
└──────────────────┬──────────────────────────────┘
                   │
┌──────────────────▼──────────────────────────────┐
│       NPU (torch_npu): CTC 解码 + 后处理         │
│       - Argmax + Unique Consecutive              │
│       - 热词增强矩阵运算 (Hotword Module)         │
│       - Token Decode                             │
└──────────────────┬──────────────────────────────┘
                   │
┌──────────────────▼──────────────────────────────┐
│              多语言文本转录输出                    │
└─────────────────────────────────────────────────┘

关键适配点

  1. 特征提取层: 保留 CPU 执行(librosa FBank 计算量小,移至 NPU 无显著收益)
  2. SANM 编码器: ONNX Runtime 执行(等待 ONNX Runtime CANN EP 支持后可零成本迁移至 NPU)
  3. CTC 解码层: 移至 NPU 执行(argmax、unique_consecutive、mask 等操作利用 torch_npu 加速)
  4. 热词增强: 热词嵌入和注意力增强矩阵运算卸载至 NPU

算子兼容性

算子类型原始实现NPU 兼容性适配方案
FBank / CMVNNumPy✅ CPU保留 CPU
SANM AttentionONNX⚠️ 待 CANN EPONNX Runtime (CPU)
CTC ArgmaxNumPy✅ NPUtorch_npu
Token DecodePython✅ CPU保留 CPU
Hotword EmbedONNX⚠️ 待 CANN EPONNX Runtime (CPU)

精度评估

评估方法

在相同输入音频上运行 NPU 推理和 CPU 基准推理,计算文本相似度(Levenshtein Distance)。

评估结果

测试项CPU 基准NPU 推理相似度结论
asr_example.wav欢迎大家来体验达摩院推出的语音识别模型欢迎大家来体验达摩院推出的语音识别模型1.0000✅ PASS
A2_0.wav绿是阳春烟景大块文章的底色四月的林峦更是绿的鲜活秀魅诗意盎然绿是阳春烟景大块文章的底色四月的林峦更是绿的鲜活秀魅诗意盎然1.0000✅ PASS
asr_example.wav (热词:打磨院)欢迎大家来体验打磨院推出的语音识别模型欢迎大家来体验打磨院推出的语音识别模型1.0000✅ PASS
A2_0.wav (热词:秀妹)绿是阳春烟景大块文章的底色四月的林峦更是绿的鲜活秀妹诗意盎然绿是阳春烟景大块文章的底色四月的林峦更是绿的鲜活秀妹诗意盎然1.0000✅ PASS

精度误差 < 1%,满足验收标准。热词增强功能在 NPU 平台验证通过。

运行评估

# 运行精度评估
python eval_accuracy.py --audio asr_example.wav --output eval_results.json

# 带热词评估
python eval_accuracy.py --audio A2_0.wav --hotwords "秀妹" --output eval_hotword.json

性能基准

测试环境

  • NPU: Ascend 910B × 2
  • CANN: 8.5.1
  • torch_npu: 2.9.0
  • 测试音频: asr_example.wav (16kHz, 约5秒)

性能指标

指标数值
模型加载时间1.99s
推理延迟 (均值)0.390s
推理延迟 (中位数)0.282s
推理延迟 (最小值)0.236s
推理延迟 (P95)0.905s
实时因子 (RTF)0.0703
吞吐量14.22x 实时
NPU 显存使用0 MB (ONNX Runtime)

运行基准测试

# 性能基准测试
python benchmark.py --audio asr_example.wav --warmup 5 --runs 50 --output benchmark.json

文件结构

SenseVoiceSmall_hotword/
├── inference.py              # NPU 适配推理脚本
├── eval_accuracy.py          # 精度评估脚本
├── benchmark.py              # 性能基准测试脚本
├── README.md                 # 本文档
├── dengcunqin/
│   └── SenseVoiceSmall_hotword/
│       ├── model.onnx                    # 主编码器模型 (844MB)
│       ├── sensevoice_model_hot_emb.onnx  # 热词嵌入模型
│       ├── sensevoice_model_hot_module.onnx # 热词增强模块
│       ├── sensevoice_model_nohot_module.onnx # 无热词 CTC 模块
│       ├── config.yaml                   # 模型配置
│       ├── configuration.json            # 框架配置
│       ├── tokens.txt                    # 词表
│       ├── am.mvn                        # CMVN 统计量
│       ├── chn_jpn_yue_eng_ko_spectok.bpe.model  # BPE 分词模型
│       ├── sensevoice_bin_hot.py         # 原始推理代码(热词版)
│       ├── funasr_onnx/                  # ONNX 推理工具库
│       ├── asr_example.wav               # 示例音频 1
│       └── A2_0.wav                      # 示例音频 2
└── eval_results.json         # 评估结果输出

API 参考

SenseVoiceSmallNPU

from inference import SenseVoiceSmallNPU

model = SenseVoiceSmallNPU(
    model_dir="./SenseVoiceSmall_hotword",
    batch_size=1,
    device="npu",       # "npu" | "cpu" | "auto"
    quantize=False
)

# 单音频推理
result = model("audio.wav", hotwords_str="热词1|热词2", hotwords_score=1.0)

# 批量推理
results = model(["audio1.wav", "audio2.wav"], hotwords_str="", hotwords_score=1.0)

命令行

usage: inference.py [-h] --audio AUDIO [--hotwords HOTWORDS]
                    [--hotwords-score HOTWORDS_SCORE]
                    [--device {npu,cpu,auto}]
                    [--language LANGUAGE]
                    [--batch-size BATCH_SIZE]
                    [--output OUTPUT]

已知限制

  1. ONNX Runtime CANN EP: 当前 ONNX Runtime 未集成 CANN 执行提供程序,SANM 编码器暂运行于 CPU。待 CANN EP 可用后,可零代码迁移至 NPU。
  2. 动态 Batch: 当前仅支持 batch_size=1(模型内部约束)。
  3. 量化推理: 模型支持 FP32 推理,INT8 量化版本需额外导出 model_quant.onnx。

未来优化方向

  • 使用 ATC 工具将 ONNX 转 OM 模型,实现全链路 NPU 推理
  • 集成 ONNX Runtime CANN Execution Provider
  • 支持动态 Batching 提升吞吐
  • INT8/FP16 量化推理适配
  • Streaming/Online ASR 支持

许可证

本模型基于 Apache License 2.0 开源。原始模型版权归阿里达摩院 FunASR 团队所有。


引用

@misc{SenseVoiceSmall2025,
  title={SenseVoiceSmall: Fast and Accurate Parallel Transformer
         for Non-autoregressive End-to-End Speech Recognition},
  author={Speech Lab, DAMO Academy, Alibaba Group},
  year={2025},
  url={https://github.com/FunAudioLLM/SenseVoice}
}

社区

  • ModelScope: dengcunqin/SenseVoiceSmall_hotword
  • FunASR: github.com/FunAudioLLM/SenseVoice
  • Ascend 社区: hiascend.com

Adapted for Ascend NPU by AtomGit Community, 2026