【class19】人工智能初步---语音识别（5）

【class19】

上节课，我们学习了：
语音识别模型的结构和原理，同时调用创建好的AipSpeech客户端实现了语音转文字功能。

本节课，我们将初识字幕，学习这些知识点：
1. srt字幕 2. 获取时间数据 3. 时间换算

我们先来了解一下什么是外挂字幕？这类字幕有三个特点：
1. 独立于视频的字幕文件 2. 不破坏视频画面，可随时根据需要更换字幕语言
3. 可随时编辑字幕内容，方便修改错误

我们今天要学习和自动生成的srt字幕，就是一种外挂字幕。当你在观看视频的时候，下面的那些字幕可能就是通过srt文件播放的哦～

srt字幕

定义

srt字幕的全称是SubRip Text，是一种文本格式的外挂字幕，也是目前最常用的外挂字幕格式之一。
srt字幕制作规范简单，格式为：序号+时间+字幕，修改十分方便！

我们以文本格式（如word文档，以Unicode(UTF-8)编码方式）打开一个标准的srt字幕文件，可以看到每段字幕由三部分组成：
1. 序号 2. 时间 3. 字幕

学习完srt字幕的概念和内容组成之后：
我们实现“生成标准srt字幕文件”的第一步——从音频中获取时间数据。

接下来，我们需要从视频中获取时间数据，以便制作srt字幕中的时间部分～
让我们一起尝试一下吧～

代码结构

将从音频文件中获取时间数据分为两部分：
part1. 导入模块
part2. 获取时间数据

分析代码：

获取时间数据

代码的作用

第12-16行，导入模块，获取语音段的时间信息；第16行，使用detect_nonsilent()获取语音段时间信息。

导入detect_nonsilent类

需要使用的是pydub.silence模块里面的detect_nonsilent类。使用from...import从pydub.silence导入detect_nonsilent类。

detect_nonsilent()

导入模块后，通过detect_nonsilent()获取语音段时间信息。
detect_nonsilent()与前面切分音频中学到的split_on_silence()传入参数和用法一样。
不同之处在于：detect_nonsilent()通过传入静音段的参数min_silence_len, silence_thresh去除静音段，来定位语音段的位置，从而获取语音段时间信息，返回值为列表。

必选参数：sound

sound为必选参数，即待提取时间信息的音频对象。

可选参数：min_silence_len

min_silence_len为可选参数，它表示的是静音段的最小长度，默认值:1000（毫秒）。
设置min_silence_len = 500，表示静音部分长度任何比这大的值将被视为静音段。

可选参数：silence_thresh

silence_thresh为可选参数，它表示的是静音段的最小声音强度，默认值:-16dbfs。
设置silence_thresh = -50，表示任何比这安静（如-55）的值将被视为静音。

返回值

将获取的语音段时间信息返回值赋值给变量timestamp_list，返回值为列表。

总结：

获取时间数据
首先，使用from...import从pydub.silence导入detect_nonsilent。
然后，使用detect_nonsilent()获取语音段时间信息。

获取语音段时间信息后保存至列表timestamp_list中。输出查看列表timestamp_list，结果为语音段开始时间和结束时间的二维列表。

二维列表中的每个列表元素为单段语音段的开始时间和结束时间。时间单位为毫秒。
二维列表中共12个列表元素，对应着获取的12个音频片段的开始时间的结束时间。
举例说明：图中绿色框内的数据表明，音频片段11.wav在整段音频的22640ms开始，至23048ms结束。

以文本格式（如word文档）打开一个标准的srt字幕文件，可以看到：
在标准的srt字幕中，时间格式为【时:分:秒,毫秒】。其中，时:分:秒的位数均为两位数，毫秒位数为三位数。

获取了语音段时间数据之后，我们需要进行格式转换：
我们实现“生成标准srt字幕文件”的第二步——毫秒换算成【时:分:秒,毫秒】格式～

接下来，我们通过数学计算模和余数，进行时间换算：将毫秒时间换算成【时:分:秒,毫秒】格式。
学习代码前你需要知道的：1秒=1000毫秒，1分钟=60秒，1小时=60分钟。

代码结构

将时间数据格式转换分为两部分：
part1. 毫秒、秒、分和时换算
part2. 组成【时:分:秒,毫秒】格式

分析代码：

毫秒转换

毫秒t除以1000，将毫秒t转换为秒,毫秒，整数为秒，余数为毫秒。
整数和余数分别赋值给spart和mspart。

divmod()

divmod() 函数把取整和取余运算结合起来，返回一个包含商和余数的元组。
这里返回元组为：(t//1000 , t%1000)。

秒转换

秒spart除以60，将秒spart转化为分,秒，整数为分，余数为秒。
整数和余数分别赋值给mpart和spart。

时转换

分mpart除以60，将分mpart转化为时,分，整数为时，余数为分。
整数和余数分别赋值给hpart和mpart。

【时:分:秒,毫秒】格式

通过str()函数将hpart、mpart、spart、mspart转化为字符串格式，并以字符串组成【时:分:秒,毫秒】格式。

本段代码stype的结果为【0:0:0,53】,其中时、分、秒和毫秒的位数都不满足要求。
要求为：时:分:秒的位数均为两位数，毫秒位数为三位数。
下节课，我们将时间格式处理为标准格式——【00:00:00,053】

本节课，我们学习了srt字幕概念，获取了音频中的时间数据，并做了时间换算，初步得到字幕时间。
下节课，我们将完善【时:分:秒,毫秒】格式，以满足字幕格式要求，得到标准的srt字幕文件。

【class20】

上节课，我们学习了：
srt字幕概念，获取了音频中的时间数据，并做了时间换算，初步得到字幕时间。

上节课获取了音频中的时间数据，并做了时间换算，初步得到字幕时间格式为【0:0:0.53】。
但是，时、分、秒和毫秒的位数都不满足srt字幕文件格式要求。
要求为：时:分:秒的位数均为两位数，毫秒位数为三位数。

本节课，我们将学习这些知识点：
1. 【时:分:秒,毫秒】格式标准化 2. 去除标点符号

在上节课生成的时间格式基础之上：
我们实现“标准字幕文件生成”的第一步——时间格式标准化。

接下来，我们通过代码实现【时:分:秒,毫秒】格式标准化：将时、分、秒和毫秒的位数调整为srt字幕文件标准【时:分:秒,毫秒】格式。

【时:分:秒,毫秒】格式标准化

代码的作用

第8行-第18行，通过返回指定长度字符串（位数不够前面补0），将【时:分:秒,毫秒】格式标准化。

第9行，mspart返回长度为3的字符串
第11行，spart返回长度为2的字符串
第13行，mpart返回长度为2的字符串
第15行，hpart返回长度为2的字符串
第18行，组成【时:分:秒,毫秒】格式

示例代码：

...

""将毫秒t转换为时,分,秒,毫秒""

spart,mspart = divmod(t,1000)

mpart,spart = divmod(spart,60)

hpart,mpart = divmod(mpart,60)

# mspart返回长度为3的字符串，位数不够前面补0

mspart=str(mspart).zfill(3)

# spart返回长度为2的字符串，位数不够前面补0

spart=str(spart).zfill(2)

# mpart返回长度为2的字符串，位数不够前面补0

mpart=str(mpart).zfill(2)

# hpart返回长度为2的字符串，位数不够前面补0

hpart=str(hpart).zfill(2)

# 组成【时:分:秒,毫秒】格式

stype = hpart+":"+mpart+":"+spart+","+mspart

分析代码：

设置毫秒格式

使用str()函数将mspart转化为字符串，再通过zfill()函数返回长度为3的字符串，位数不够前面补0。

例如：mspart为14，位数为2，通过本行代码可变为"014"。

字符串

使用str()函数将mspart转化为字符串，mspart字符串为待处理对象。

zfill()

通过zfill()函数并传入数字参数，可返回指定长度的字符串。

Zfill（）函数的用法

zfill() 是字符串对象的一个方法，用于在字符串的左侧填充指定数量的零字符（'0'），直到字符串达到指定的长度。如果字符串已经达到或超过指定的长度，则不会填充任何字符。

zfill() 方法的语法如下：

str.zfill(width)

其中，str 是要操作的字符串，width 是期望的字符串长度。如果 str 的长度小于 width，则在左侧填充足够数量的零字符，直到字符串达到指定的长度。

例如：

s = "42"

padded_s = s.zfill(5)

print(padded_s) # 输出 "00042"

在这个例子中，字符串 "42" 的长度为 2，通过 zfill(5) 方法，将在字符串左侧填充 3 个零字符，使得最终字符串的长度为 5。

这个方法通常用于格式化数字字符串，以确保它们具有相同的长度，方便对齐和比较。

长度

必选参数，zfill()函数传入数字参数3，设置字符串长度为3。

设置秒格式

使用str()函数将spart转化为字符串，再通过zifill()函数返回长度为2的字符串，位数不够前面补0。

设置分格式

使用str()函数将mpart转化为字符串，再通过zifill()函数返回长度为2的字符串，位数不够前面补0。

设置时格式

使用str()函数将hpart转化为字符串，再通过zifill()函数返回长度为2的字符串，位数不够前面补0。

我们已经学会了将毫秒时间转换为【时:分:秒,毫秒】标准时间格式。
基于DRY原则，我们只需要把获取标准时间格式方法写成一个函数，方便多次调用。

编写得到标准时间的函数代码如下：

# 定义函数getTime()，传入参数t

def getTime(t):

# 将毫秒t转换为秒,毫秒

# 毫秒t除以1000，整数为秒，余数为毫秒

spart,mspart = divmod(t,1000)

# 将秒spart转化为分,秒

# 秒spart除以60，整数为分，余数为秒

mpart,spart = divmod(spart,60)

# 将分mpart转化为时,分

# 分mpart除以60，整数为时，余数为分

hpart,mpart = divmod(mpart,60)

# mspart返回长度为3的字符串，位数不够前面补0

mspart=str(mspart).zfill(3)

# spart返回长度为2的字符串，位数不够前面补0

spart=str(spart).zfill(2)

# mpart返回长度为2的字符串，位数不够前面补0

mpart=str(mpart).zfill(2)

# hpart返回长度为2的字符串，位数不够前面补0

hpart=str(hpart).zfill(2)

# 组成【时:分:秒,毫秒】格式

stype = hpart+":"+mpart+":"+spart+","+mspart

# 返回标准时间格式stype

return stype

进行检验：

学到这里，我们已经定义了标准时间格式函数，通过遍历列表可以循环调用。
我们前面得到的时间数据列表为timestamp_list，接下来，我们通过遍历和索引的方式取出二维列表中的每个元素，并将其转换为【时:分:秒,毫秒】标准时间格式。

通过定义时间格式转换函数：
我们已经将二维列表timestamp_list中的时间数据，转换为【时:分:秒,毫秒】的标准时间格式。
接下来，我们开始分析并制作srt字幕～

我们再次以文本格式（如word文档）打开一个标准的srt字幕文件，可以看到每段字幕由三部分组成：
第一行：序号，从0开始
第二行：标准时间格式，格式为：开始时间 --> 结束时间
第三行：字幕的文字部分，也就是语音识别的文字

字幕文件中需要注意的：
1.开始时间和结束时间的" --> "，箭头前后各有一个空格；
2.两段字幕之间空了两行分隔开来，方便后续修改字幕。

字幕文件的三部分：序号、标准时间格式和文字，我们均已获得。
接下来，我们通过代码将该三部分组合起来，实现“标准字幕文件生成”的第二步——输出标准的srt字幕。

学习了如何输出标准的srt字幕之后：
基于DRY原则，我们只需要把输出srt字幕方法写成一个函数，方便多次调用。

生成字幕的函数为：

# 定义函数getsrt()，传入参数sn,start_time,end_time,text

def getsrt(sn,start_time,end_time,text):

# 序号、开始结束时间和文字组合起来得到标准字幕

srt_text = str(sn)+"\n"+start_time+" --> "+end_time+"\n"+text+"\n"+"\n"

# 返回标准字幕srt_text

return srt_text

输出查看srttext的结果，可以看到：
输出的字幕文字部分包括标点符号。一般来说，电影的字幕要求十分严格，不允许加标点符号～

接下来，我们实现“标准字幕文件生成”的第三步——去除标点符号。

通过代码去除字符串中的标点符号：
使得输出的字幕文字更符合电影字幕的要求。

示例代码

代码的作用

第3行-第8行，将text文字中的标点符号替换成空格。
第4行，定义常用标点符号列表
第6行，for循环遍历symbol
第8行，使用replace()函数，将text文字中的标点符号替换成空格

...

# 定义常用标点符号列表，赋值给symbol

symbol = ["，","。","！","？"]

# for循环遍历symbol

for j in symbol:

# 使用replace()函数，将text文字中的标点符号替换成空格

text = text.replace(j," ")

分析代码：

标点符号列表

定义常用标点符号列表，包括逗号、句号、感叹号和问号四种。

遍历

通过for循环遍历列表symbol，j为列表symbol中的每个元素。

replace()

使用replace() 函数，把字符串text中的标点符号替换成空格。
用法：new_str = old_str.replace(a,b)，将字符串old_str中变量a的值替换为变量b的值，结果赋值给new_str，原字符串old_str不变。

去除字幕文字中的标点符号之后：
我们实现“标准字幕文件生成”的第四步——写入srt字幕文件

写入srt字幕文件函数

通过定义函数writesrt()，传入参数srt，写入标准字幕文件。
使用 with...as 配合open()函数以a方式，打开路径为srtpath的srt文件（没有就新建一个），并赋值给 fp；
使用write()函数写入文件。最后，调用函数writesrt()，写入srt字幕文件，并输出提示信息:srt字幕文件写入成功！

# 定义函数writesrt()，传入参数srtpath,srt，写入标准字幕文件

def writesrt(srtpath,srt):

# 使用 with...as 配合open函数以a方式，打开路径为srtpath的srt文件

with open(srtpath,"a") as fp:

# 使用write()函数写入文件

fp.write(srt)

# 序号sn

sn = 0

# 开始时间start_time，结束时间end_time

start_time = "00:00:00,537"

end_time = "00:00:02,627"

# 文字部分text