在人工智能技術飛速發展的今天，文本轉語音（TTS）技術已經廣泛應用于各個領域，從智能語音助手到教育工具，再到輔助技術等。然而，傳統的TTS模型往往體積龐大，依賴高性能硬件和網絡連接，限制了其在資源受限環境中的應用。KittenML團隊推出的KittenTTS項目，以其輕量化設計和強大的離線運行能力，為這一問題提供了全新的解決方案，為開發者和用戶帶來了新的選擇。

一、項目概述（?? KittenTTS是什么？）

KittenTTS是由KittenML團隊開發的一款開源的輕量級文本轉語音（TTS）模型，旨在為用戶提供高效、低功耗且易于集成的語音合成解決方案。該模型體積僅為25MB，參數量約1500萬，是目前最小的開源TTS模型之一。它無需GPU支持，可在樹莓派、低功耗嵌入式設備或移動端實時運行，同時提供8種預置音色（4男4女），支持多語言（目前主要支持英語），并通過ONNX/PyTorch格式集成到各種應用中。KittenTTS首次運行時會下載權重并緩存到本地，之后無需聯網即可生成語音，特別適合離線場景。

二、核心功能

（一）輕量化設計

• 模型體積小：KittenTTS的模型體積僅為25MB，參數量約1500萬，是目前最小的開源TTS模型之一。這種輕量化設計使其能夠在資源受限的設備上高效運行，例如樹莓派、低功耗嵌入式設備或移動設備。
• 低功耗運行：無需依賴GPU，僅使用CPU即可完成語音合成任務，大大降低了硬件成本和功耗，適合在各種低功耗環境中使用。

（二）多語音支持

• 預置音色豐富：KittenTTS提供了8種預置音色（4男4女），用戶可以根據不同的應用場景和需求選擇合適的語音風格，滿足多樣化的語音交互需求。
• 多語言支持：雖然目前主要支持英語，但其多語言的設計理念為未來擴展其他語言提供了基礎，能夠適應不同語言環境下的語音合成需求。

（三）離線運行能力

• 首次下載，后續離線：KittenTTS首次運行時會下載模型權重并緩存到本地，之后無需聯網即可生成語音。這一特性使其特別適合在無網絡環境或網絡不穩定的情況下使用，例如車載導航、野外設備等離線場景。
• 隱私保護：離線運行不僅提高了語音合成的穩定性，還避免了云端隱私泄露的風險，為用戶提供了一個安全可靠的語音合成解決方案。

（四）低延遲推理

KittenTTS針對實時交互場景進行了優化，響應速度快，能夠滿足硬件觸發的語音播報需求，例如智能玩具、語音助手等需要快速響應的應用場景。

（五）開放性與兼容性

• 支持多種格式：KittenTTS支持ONNX和PyTorch格式，可輕松集成至Python、Web應用及嵌入式系統，為開發者提供了極大的靈活性和便利性。
• 易于擴展：其開放性設計使得開發者可以根據自己的需求進行定制和擴展，進一步提升模型的性能和功能。

三、技術原理

（一）模型壓縮技術

KittenTTS通過知識蒸餾或參數剪裁技術，將傳統百兆級TTS模型大幅壓縮至25MB。在壓縮過程中，團隊盡量保留語音的自然度，確保輸出語音的質量不受影響。這種技術不僅減小了模型體積，還提高了模型的運行效率，使其能夠在低功耗設備上高效運行。

（二）CPU推理優化

KittenTTS采用ONNX Runtime進行推理加速，避免了對GPU的依賴。ONNX Runtime是一種高效的推理引擎，能夠在CPU上實現快速的模型推理，大大提高了模型的運行速度和效率。這種優化使得KittenTTS能夠在資源受限的設備上實時運行，滿足各種實時交互場景的需求。

（三）端到端神經語音合成

KittenTTS采用了端到端的神經語音合成技術，直接將文本映射到語音波形，無需復雜的中間步驟。這種技術兼顧了效率與語音的自然度，提升了整體的語音生成效果，使得生成的語音更加流暢自然。

（四）離線緩存機制

地緩存權重：KittenTTS首次運行時會下載模型權重并緩存到本地，后續運行無需聯網。這種離線緩存機制不僅提高了模型的運行效率，還增強了模型的實用性，使其能夠在無網絡環境下穩定運行。

四、應用場景

（一）離線語音助手

KittenTTS的離線運行能力使其特別適合用于車載導航、野外設備等無網絡環境下的語音提示和交互。用戶可以在離線狀態下正常使用語音助手，獲取導航信息、設備狀態提示等，大大提高了使用體驗。

（二）教育編程工具

KittenTTS可以與圖形化編程平臺（如KittenBlock）結合，學生可以通過簡單的編程操作制作聲控機器人或語音故事機。這種應用不僅提升了學習的趣味性，還激發了學生的創造力和編程能力。

（三）輔助技術

KittenTTS可以為視障人士開發本地化閱讀器，避免云端隱私泄露風險。用戶可以將文本內容通過KittenTTS轉換為語音，實現無障礙閱讀，提高生活和學習的便利性。

（四）移動應用

KittenTTS的輕量化和低功耗特性使其非常適合集成到移動應用中。開發者可以利用KittenTTS為用戶提供語音播報、語音助手等功能，例如新聞閱讀應用中的語音播報、語音導航應用中的語音提示等。

（五）智能玩具

KittenTTS可以為兒童玩具提供語音交互功能，增強玩具的互動性和趣味性。例如，智能玩具可以通過KittenTTS與兒童進行語音對話，講述故事、回答問題等，提升用戶體驗。

五、快速使用

（一）安裝過程

1. 安裝KittenTTS

使用以下命令安裝KittenTTS：

pip install https://github.com/KittenML/KittenTTS/releases/download/0.1/kittentts-0.1.0-py3-none-any.whl

確保你的Python環境已經安裝了pip工具，并且網絡連接正常，以便能夠順利下載并安裝KittenTTS。

2. 安裝依賴庫

KittenTTS可能依賴一些額外的Python庫，例如`soundfile`用于保存音頻文件。你可以使用以下命令安裝這些依賴庫：

pip install soundfile

根據你的具體需求，可能還需要安裝其他相關的庫，例如`numpy`、`torch`等。

（二）基本使用示例

1. 導入KittenTTS

- 在Python代碼中導入KittenTTS模塊，并創建一個KittenTTS實例：

from kittentts import KittenTTS
m = KittenTTS("KittenML/kitten-tts-nano-0.1")

這里`"KittenML/kitten-tts-nano-0.1"`是模型的名稱，你可以根據需要選擇不同的模型版本。

2. 生成語音

使用KittenTTS生成語音：

audio = m.generate("This high quality TTS model works without a GPU", voice='expr-voice-2-f')

其中`"This high quality TTS model works without a GPU"`是要轉換為語音的文本內容，`voice='expr-voice-2-f'`指定了使用的音色（這里是女性音色）。

3. 保存音頻文件

將生成的語音保存為音頻文件：

import soundfile as sf
sf.write('output.wav', audio, 24000)

這里`'output.wav'`是保存的音頻文件名，`audio`是生成的語音數據，`24000`是采樣率。

（三）高級使用技巧

1. 自定義音色

如果你需要自定義音色，可以通過訓練自己的語音數據來生成新的音色。KittenTTS提供了相關的訓練工具和文檔，幫助開發者進行音色定制。

自定義音色可以滿足特定應用場景下的個性化需求，例如為特定品牌或角色創建獨特的語音風格

2. 集成到Web應用

-KittenTTS支持ONNX格式，可以將其集成到Web應用中。通過WebAssembly技術，你可以將KittenTTS部署到瀏覽器中，實現網頁端的語音合成功能。

例如，你可以開發一個在線語音翻譯工具或語音交互平臺，用戶可以在網頁上輸入文本并獲取語音輸出。

3. 嵌入式系統集成

對于嵌入式系統，KittenTTS的輕量化設計和CPU優化使其能夠輕松集成到各種硬件設備中。你可以使用C++或其他適合嵌入式開發的語言將KittenTTS移植到目標硬件上。

例如，在智能玩具或智能家居設備中集成KittenTTS，實現語音交互功能。

六、結語

KittenTTS作為KittenML團隊推出的輕量級文本轉語音模型，以其小體積、低功耗、離線運行能力和多語音支持等特點，為文本轉語音技術的應用帶來了新的可能性。無論是離線語音助手、教育編程工具，還是輔助技術、移動應用或智能玩具，KittenTTS都能提供高效、穩定且自然的語音合成解決方案。

GitHub倉庫：https://github.com/KittenML/KittenTTS

本文轉載自??????????小兵的AI視界??????????，作者：AGI小兵