Integrare classificatori audio

La classificazione audio è un caso d'uso comune del machine learning per classificare i tipi di suoni. Ad esempio, può identificare le specie di uccelli in base ai loro canti.

L'API Task Library AudioClassifier può essere utilizzata per eseguire il deployment di classificatori audio personalizzati o preaddestrati nella tua app mobile.

Funzionalità principali dell'API AudioClassifier

  • Elaborazione audio di input, ad esempio conversione della codifica PCM a 16 bit in codifica PCM Float e manipolazione del buffer circolare audio.

  • Etichetta della località sulla mappa.

  • Supporto del modello di classificazione multi-head.

  • Supporta la classificazione con etichetta singola e con più etichette.

  • Soglia di punteggio per filtrare i risultati.

  • Risultati della classificazione top-k.

  • Liste consentite e bloccate di etichette.

Modelli di classificazione audio supportati

I seguenti modelli sono garantiti per essere compatibili con l'API AudioClassifier.

Esegui l'inferenza in Java

Consulta l'app di riferimento per la classificazione audio per un esempio di utilizzo di AudioClassifier in un'app per Android.

Passaggio 1: importa la dipendenza Gradle e altre impostazioni

Copia il file del modello .tflite nella directory degli asset del modulo Android in cui verrà eseguito il modello. Specifica che il file non deve essere compresso e aggiungi la libreria TensorFlow Lite al file build.gradle del modulo:

android {
    // Other settings

    // Specify that the tflite file should not be compressed when building the APK package.
    aaptOptions {
        noCompress "tflite"
    }
}

dependencies {
    // Other dependencies

    // Import the Audio Task Library dependency
    implementation 'org.tensorflow:tensorflow-lite-task-audio:0.4.4'
    // Import the GPU delegate plugin Library for GPU inference
    implementation 'org.tensorflow:tensorflow-lite-gpu-delegate-plugin:0.4.4'
}

Passaggio 2: utilizza il modello

// Initialization
AudioClassifierOptions options =
    AudioClassifierOptions.builder()
        .setBaseOptions(BaseOptions.builder().useGpu().build())
        .setMaxResults(1)
        .build();
AudioClassifier classifier =
    AudioClassifier.createFromFileAndOptions(context, modelFile, options);

// Start recording
AudioRecord record = classifier.createAudioRecord();
record.startRecording();

// Load latest audio samples
TensorAudio audioTensor = classifier.createInputTensorAudio();
audioTensor.load(record);

// Run inference
List<Classifications> results = audioClassifier.classify(audioTensor);

Per altre opzioni di configurazione di AudioClassifier, consulta il codice sorgente e javadoc.

Esegui l'inferenza in iOS

Passaggio 1: installa le dipendenze

La libreria delle attività supporta l'installazione tramite CocoaPods. Assicurati che CocoaPods sia installato sul tuo sistema. Per istruzioni, consulta la guida all'installazione di CocoaPods.

Per informazioni dettagliate sull'aggiunta di pod a un progetto Xcode, consulta la guida CocoaPods.

Aggiungi il pod TensorFlowLiteTaskAudio nel podfile.

target 'MyAppWithTaskAPI' do
  use_frameworks!
  pod 'TensorFlowLiteTaskAudio'
end

Assicurati che il modello .tflite che utilizzerai per l'inferenza sia presente nel bundle dell'app.

Passaggio 2: utilizza il modello

Swift

// Imports
import TensorFlowLiteTaskAudio
import AVFoundation

// Initialization
guard let modelPath = Bundle.main.path(forResource: "sound_classification",
                                            ofType: "tflite") else { return }

let options = AudioClassifierOptions(modelPath: modelPath)

// Configure any additional options:
// options.classificationOptions.maxResults = 3

let classifier = try AudioClassifier.classifier(options: options)

// Create Audio Tensor to hold the input audio samples which are to be classified.
// Created Audio Tensor has audio format matching the requirements of the audio classifier.
// For more details, please see:
// https://github.com/tensorflow/tflite-support/blob/master/tensorflow_lite_support/ios/task/audio/core/audio_tensor/sources/TFLAudioTensor.h
let audioTensor = classifier.createInputAudioTensor()

// Create Audio Record to record the incoming audio samples from the on-device microphone.
// Created Audio Record has audio format matching the requirements of the audio classifier.
// For more details, please see:
https://github.com/tensorflow/tflite-support/blob/master/tensorflow_lite_support/ios/task/audio/core/audio_record/sources/TFLAudioRecord.h
let audioRecord = try classifier.createAudioRecord()

// Request record permissions from AVAudioSession before invoking audioRecord.startRecording().
AVAudioSession.sharedInstance().requestRecordPermission { granted in
    if granted {
        DispatchQueue.main.async {
            // Start recording the incoming audio samples from the on-device microphone.
            try audioRecord.startRecording()

            // Load the samples currently held by the audio record buffer into the audio tensor.
            try audioTensor.load(audioRecord: audioRecord)

            // Run inference
            let classificationResult = try classifier.classify(audioTensor: audioTensor)
        }
    }
}

Objective-C

// Imports
#import <TensorFlowLiteTaskAudio/TensorFlowLiteTaskAudio.h>
#import <AVFoundation/AVFoundation.h>

// Initialization
NSString *modelPath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"sound_classification" ofType:@"tflite"];

TFLAudioClassifierOptions *options =
    [[TFLAudioClassifierOptions alloc] initWithModelPath:modelPath];

// Configure any additional options:
// options.classificationOptions.maxResults = 3;

TFLAudioClassifier *classifier = [TFLAudioClassifier audioClassifierWithOptions:options
                                                                          error:nil];

// Create Audio Tensor to hold the input audio samples which are to be classified.
// Created Audio Tensor has audio format matching the requirements of the audio classifier.
// For more details, please see:
// https://github.com/tensorflow/tflite-support/blob/master/tensorflow_lite_support/ios/task/audio/core/audio_tensor/sources/TFLAudioTensor.h
TFLAudioTensor *audioTensor = [classifier createInputAudioTensor];

// Create Audio Record to record the incoming audio samples from the on-device microphone.
// Created Audio Record has audio format matching the requirements of the audio classifier.
// For more details, please see:
https://github.com/tensorflow/tflite-support/blob/master/tensorflow_lite_support/ios/task/audio/core/audio_record/sources/TFLAudioRecord.h
TFLAudioRecord *audioRecord = [classifier createAudioRecordWithError:nil];

// Request record permissions from AVAudioSession before invoking -[TFLAudioRecord startRecordingWithError:].
[[AVAudioSession sharedInstance] requestRecordPermission:^(BOOL granted) {
    if (granted) {
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            // Start recording the incoming audio samples from the on-device microphone.
            [audioRecord startRecordingWithError:nil];

            // Load the samples currently held by the audio record buffer into the audio tensor.
            [audioTensor loadAudioRecord:audioRecord withError:nil];

            // Run inference
            TFLClassificationResult *classificationResult =
                [classifier classifyWithAudioTensor:audioTensor error:nil];

        });
    }
}];

Consulta il codice sorgente per altre opzioni di configurazione di TFLAudioClassifier.

Esegui l'inferenza in Python

Passaggio 1: installa il pacchetto pip

pip install tflite-support
  • Linux: esegui sudo apt-get update && apt-get install libportaudio2
  • Mac e Windows: PortAudio viene installato automaticamente durante l'installazione del pacchetto pip tflite-support.

Passaggio 2: utilizza il modello

# Imports
from tflite_support.task import audio
from tflite_support.task import core
from tflite_support.task import processor

# Initialization
base_options = core.BaseOptions(file_name=model_path)
classification_options = processor.ClassificationOptions(max_results=2)
options = audio.AudioClassifierOptions(base_options=base_options, classification_options=classification_options)
classifier = audio.AudioClassifier.create_from_options(options)

# Alternatively, you can create an audio classifier in the following manner:
# classifier = audio.AudioClassifier.create_from_file(model_path)

# Run inference
audio_file = audio.TensorAudio.create_from_wav_file(audio_path, classifier.required_input_buffer_size)
audio_result = classifier.classify(audio_file)

Consulta il codice sorgente per altre opzioni di configurazione di AudioClassifier.

Esegui l'inferenza in C++

// Initialization
AudioClassifierOptions options;
options.mutable_base_options()->mutable_model_file()->set_file_name(model_path);
std::unique_ptr<AudioClassifier> audio_classifier = AudioClassifier::CreateFromOptions(options).value();

// Create input audio buffer from your `audio_data` and `audio_format`.
// See more information here: tensorflow_lite_support/cc/task/audio/core/audio_buffer.h
int input_size = audio_classifier->GetRequiredInputBufferSize();
const std::unique_ptr<AudioBuffer> audio_buffer =
    AudioBuffer::Create(audio_data, input_size, audio_format).value();

// Run inference
const ClassificationResult result = audio_classifier->Classify(*audio_buffer).value();

Consulta il codice sorgente per altre opzioni di configurazione di AudioClassifier.

Requisiti di compatibilità del modello

L'API AudioClassifier prevede un modello TFLite con metadati del modello TFLite obbligatori. Consulta gli esempi di creazione di metadati per i classificatori audio utilizzando l'API TensorFlow Lite Metadata Writer.

I modelli di classificazione audio compatibili devono soddisfare i seguenti requisiti:

  • Tensore audio di input (kTfLiteFloat32)

    • clip audio di dimensioni [batch x samples].
    • L'inferenza batch non è supportata (batch deve essere 1).
    • Per i modelli multicanale, i canali devono essere intervallati.
  • Tensore del punteggio di output (kTfLiteFloat32)

    • L'array [1 x N] con N rappresenta il numero della classe.
    • mappa o mappe di etichette facoltative (ma consigliate) come AssociatedFile-s con tipo TENSOR_AXIS_LABELS, contenente un'etichetta per riga. Il primo AssociatedFile (se presente) viene utilizzato per compilare il campo label (denominato class_name in C++) dei risultati. Il campo display_name viene compilato dal campo AssociatedFile (se presente) la cui impostazione locale corrisponde al campo display_names_locale del AudioClassifierOptions utilizzato al momento della creazione ("en" per impostazione predefinita, ovvero inglese). Se nessuno di questi è disponibile, verrà compilato solo il campo index dei risultati.