Создание цикла голосового диалога
Цикл «запись → транскрибирование → рассуждение → речь» с обработкой прерываний.
«Создание цикла голосового диалога» — бесплатный урок AI Agents на CoddyKit. Это урок 3 из 4. Ты можешь прочитать весь урок бесплатно ниже — а потом практиковать его прямо в браузере с встроенным редактором кода и ИИ-репетитором 24/7. Это часть пути обучения AI Agents, и твой прогресс синхронизируется между веб-версией и приложением CoddyKit. Курс AI Agents содержит 4 уроков всего.
Голосовой цикл общения
Полный голосовой цикл общения непрерывно связывает ввод с микрофона с выводом агента: запись → транскрипция → агент → TTS → воспроизведение → повтор.
В этом уроке рассматривается каждый компонент и задачи, которые отличают голосовые циклы от агентов на основе текста: обнаружение тишины, обработка прерываний и определение окончания речи.
Запись с микрофона
Используйте sounddevice, чтобы захватывать аудио с микрофона по умолчанию. Записывайте либо в течение заданного времени, либо до обнаружения тишины. Всегда записывайте в моно с частотой 16 кГц — именно такую частоту дискретизации ожидает Whisper.
Установите с помощью команды pip install sounddevice soundfile numpy.
import sounddevice as sd
import numpy as np
import tempfile
import soundfile as sf
SAMPLE_RATE = 16000 # 16kHz mono — optimal for Whisper
DURATION = 5 # seconds
def record_audio(duration=DURATION, sample_rate=SAMPLE_RATE):
print(f'Recording for {duration} seconds...')
audio_data = sd.rec(
int(duration * sample_rate),
samplerate=sample_rate,
channels=1,
dtype='float32'
)
sd.wait() # block until recording finishes
print('Recording complete')
return audio_data, sample_rate
def audio_to_file(audio_data, sample_rate, filepath='/tmp/recording.wav'):
sf.write(filepath, audio_data, sample_rate)
return filepathОбнаружение тишины для определения окончания речи
Запись в течение фиксированного времени неудобна: пользователю приходится ждать, даже если он закончил говорить через 2 секунды. Обнаружение тишины автоматически останавливает запись, когда пользователь молчит заданный период.
import sounddevice as sd
import numpy as np
from collections import deque
SAMPLE_RATE = 16000
CHUNK_SIZE = 1024 # samples per chunk
SILENCE_THRESHOLD = 0.02 # RMS volume below this = silence
SILENCE_DURATION = 1.5 # seconds of silence to end recording
MAX_DURATION = 30 # max recording length in seconds
def record_until_silence():
chunks = []
silent_chunks = 0
max_silent = int(SILENCE_DURATION * SAMPLE_RATE / CHUNK_SIZE)
max_chunks = int(MAX_DURATION * SAMPLE_RATE / CHUNK_SIZE)
print('Listening... (speak now)')
with sd.InputStream(samplerate=SAMPLE_RATE, channels=1,
blocksize=CHUNK_SIZE, dtype='float32') as stream:
while True:
chunk, _ = stream.read(CHUNK_SIZE)
chunks.append(chunk.copy())
rms = np.sqrt(np.mean(chunk**2))
if rms < SILENCE_THRESHOLD:
silent_chunks += 1
else:
silent_chunks = 0 # speech detected — reset counter
if silent_chunks >= max_silent and len(chunks) > max_silent:
break
if len(chunks) >= max_chunks:
break
audio = np.concatenate(chunks, axis=0)
return audio, SAMPLE_RATEПолный голосовой цикл
Объедините все компоненты в непрерывный цикл. После ответа агента немедленно начните слушать снова, создавая естественный диалог с чередованием реплик.
import openai
import os
client = openai.OpenAI(api_key=os.getenv('OPENAI_API_KEY'))
conversation_history = []
def voice_conversation_loop():
print('Voice agent started. Say something (Ctrl+C to exit).')
while True:
# 1. Record user
audio_data, sample_rate = record_until_silence()
audio_path = audio_to_file(audio_data, sample_rate)
# 2. Transcribe
user_text = transcribe_file(audio_path)
print(f'You: {user_text}')
if not user_text.strip():
continue # empty — listen again
# 3. Run agent
conversation_history.append({'role': 'user', 'content': user_text})
response = client.chat.completions.create(
model='gpt-4o-mini',
messages=[{'role': 'system', 'content': 'You are a helpful voice assistant. Keep responses concise.'}] + conversation_history[-10:]
)
agent_text = response.choices[0].message.content
conversation_history.append({'role': 'assistant', 'content': agent_text})
print(f'Agent: {agent_text}')
# 4. TTS and play
say(agent_text) # speaks sentence by sentenceКонцепция обнаружения ключевого слова активации
Постоянное прослушивание требует значительных ресурсов (непрерывные вызовы Whisper) и создаёт угрозу конфиденциальности. Обнаружение ключевого слова активации запускает лёгкую локальную модель, которая включает полную обработку только после того, как услышит определённую фразу, например «Эй, агент».
# Wake word detection with pvporcupine (Picovoice)
# pip install pvporcupine sounddevice
import pvporcupine
import sounddevice as sd
import numpy as np
import os
def listen_for_wake_word(wake_word='computer'):
porcupine = pvporcupine.create(
access_key=os.getenv('PICOVOICE_KEY'),
keywords=[wake_word] # built-in: computer, hey barista, hey google, jarvis...
)
print(f'Listening for wake word: "{wake_word}"...')
with sd.InputStream(
samplerate=porcupine.sample_rate,
channels=1,
dtype='int16',
blocksize=porcupine.frame_length
) as stream:
while True:
frame, _ = stream.read(porcupine.frame_length)
pcm = frame.flatten().astype('int16')
result = porcupine.process(pcm)
if result >= 0:
print(f'Wake word detected!')
porcupine.delete()
return TrueОбработка прерываний
Пользователь должен иметь возможность прервать агента во время речи. Реализуйте обработку прерываний, запустив воспроизведение в отдельном потоке и отслеживая громкость микрофона: если пользователь начинает говорить, немедленно остановите воспроизведение.
import threading
import sounddevice as sd
import numpy as np
interrupt_event = threading.Event()
def monitor_for_interrupt(threshold=0.03):
def audio_callback(indata, frames, time_info, status):
rms = np.sqrt(np.mean(indata**2))
if rms > threshold:
print('Interrupt detected!')
interrupt_event.set()
with sd.InputStream(callback=audio_callback, channels=1,
samplerate=16000, blocksize=1024):
while not interrupt_event.is_set():
sd.sleep(50)
def speak_with_interrupt(text, voice='nova'):
interrupt_event.clear()
# Start interrupt monitor in background
monitor_thread = threading.Thread(target=monitor_for_interrupt, daemon=True)
monitor_thread.start()
# Play audio sentence by sentence
for sentence in split_into_sentences(text):
if interrupt_event.is_set():
print('Playback interrupted')
break
audio_path = cached_tts(sentence, voice)
play_audio_file(audio_path)Фильтрация шума
Аудио с микрофона часто содержит фоновый шум: гул вентиляторов, щелчки клавиатуры и эхо помещения. Примените простой шумовой гейт, чтобы подавить аудио ниже заданного порога, и при необходимости используйте детектор голосовой активности (VAD) для повышения точности.
import numpy as np
NOISE_GATE_THRESHOLD = 0.015 # RMS threshold
def apply_noise_gate(audio_data, threshold=NOISE_GATE_THRESHOLD):
rms = np.sqrt(np.mean(audio_data**2))
if rms < threshold:
return np.zeros_like(audio_data) # silence below threshold
return audio_data
def has_speech_content(audio_data, threshold=0.02):
rms_values = [
np.sqrt(np.mean(audio_data[i:i+1600]**2))
for i in range(0, len(audio_data), 1600)
]
speech_frames = sum(1 for r in rms_values if r > threshold)
speech_ratio = speech_frames / max(len(rms_values), 1)
return speech_ratio > 0.1 # at least 10% of frames have speech
# Use in loop before transcribing
audio, sr = record_until_silence()
if has_speech_content(audio):
text = transcribe_file(audio_to_file(audio, sr))
else:
print('No speech detected — listening again')Конечный автомат голосового цикла
Надёжный голосовой цикл использует конечный автомат, который отслеживает текущее действие агента и предотвращает состояния гонки между воспроизведением и прослушиванием.
from enum import Enum
class AgentState(Enum):
IDLE = 'idle'
LISTENING = 'listening'
TRANSCRIBING = 'transcribing'
THINKING = 'thinking'
SPEAKING = 'speaking'
current_state = AgentState.IDLE
def set_state(new_state):
global current_state
print(f'State: {current_state.value} -> {new_state.value}')
current_state = new_state
def voice_loop_with_state():
while True:
set_state(AgentState.LISTENING)
audio, sr = record_until_silence()
if not has_speech_content(audio):
continue
set_state(AgentState.TRANSCRIBING)
text = transcribe_file(audio_to_file(audio, sr))
if not text.strip():
continue
print(f'You: {text}')
set_state(AgentState.THINKING)
agent_response = run_agent(text)
print(f'Agent: {agent_response}')
set_state(AgentState.SPEAKING)
speak_with_interrupt(agent_response)Управление контекстом разговора
Голосовой агент хранит историю разговора, чтобы отвечать на уточняющие вопросы, например «Расскажите об этом подробнее» или «Какую цену Вы назвали?». Храните историю в памяти и ограничивайте её последними N репликами, чтобы избежать переполнения контекста.
import openai
import os
client = openai.OpenAI(api_key=os.getenv('OPENAI_API_KEY'))
MAX_HISTORY_TURNS = 10
SYSTEM_PROMPT = 'You are a concise voice assistant. Keep responses under 3 sentences unless asked for detail.'
class VoiceAgent:
def __init__(self):
self.history = []
def respond(self, user_text):
self.history.append({'role': 'user', 'content': user_text})
# Trim history to last N turns
recent = self.history[-(MAX_HISTORY_TURNS * 2):]
response = client.chat.completions.create(
model='gpt-4o-mini',
messages=[{'role': 'system', 'content': SYSTEM_PROMPT}] + recent
)
agent_text = response.choices[0].message.content
self.history.append({'role': 'assistant', 'content': agent_text})
return agent_text
def reset(self):
self.history = []
print('Conversation history cleared')Корректное завершение работы и очистка
Корректно обрабатывайте Ctrl+C и другие сигналы завершения: остановите аудиопоток, удалите временные файлы и попрощайтесь перед завершением работы.
import signal
import sys
import glob
import os
TMP_DIR = '/tmp'
agent = None
def cleanup_temp_files():
for f in glob.glob(os.path.join(TMP_DIR, 'recording_*.wav')):
os.unlink(f)
print('Temp files cleaned up')
def graceful_shutdown(signum, frame):
print('\nShutting down voice agent...')
if agent:
say('Goodbye! Have a great day.')
cleanup_temp_files()
sys.exit(0)
# Register signal handler
signal.signal(signal.SIGINT, graceful_shutdown)
signal.signal(signal.SIGTERM, graceful_shutdown)
# Main entry point
agent = VoiceAgent()
print('Voice agent ready. Press Ctrl+C to exit.')
voice_loop_with_state()Ведение журнала разговора
Ведите постоянный журнал разговора: временные метки, расшифрованный текст, ответы агента и все ошибки. Это необходимо для отладки проблем голосового агента и создания функций просмотра разговоров.
import json
import os
from datetime import datetime
LOG_DIR = '/tmp/voice_agent_logs'
os.makedirs(LOG_DIR, exist_ok=True)
conversation_log = []
def log_turn(speaker, text, latency_ms=None, error=None):
entry = {
'timestamp': datetime.now().isoformat(),
'speaker': speaker, # 'user' or 'agent'
'text': text,
'latency_ms': latency_ms
}
if error:
entry['error'] = error
conversation_log.append(entry)
def save_conversation_log(session_id=None):
if not session_id:
session_id = datetime.now().strftime('%Y%m%d_%H%M%S')
log_path = os.path.join(LOG_DIR, f'session_{session_id}.json')
with open(log_path, 'w') as f:
json.dump({
'session_id': session_id,
'turns': len(conversation_log),
'log': conversation_log
}, f, indent=2)
print(f'Log saved: {log_path}')
return log_path
# Usage in voice loop
log_turn('user', transcribed_text, latency_ms=420)
log_turn('agent', agent_response, latency_ms=850)Проверка знаний
Для чего нужно обнаружение тишины в голосовом цикле общения?
Итоги: создание голосового цикла общения
Голосовой цикл общения: запись с микрофона с обнаружением тишины → транскрипция с помощью Whisper → запуск агента с историей разговора → ответ TTS с синтезом по предложениям → воспроизведение с отслеживанием прерываний → повтор.
Ключевые компоненты: конечный автомат для предотвращения состояний гонки, обнаружение ключевого слова активации для постоянного прослушивания, шумовой гейт для качества аудио и ограничение истории разговора для управления контекстом. Корректно обрабатывайте Ctrl+C, выполняя очистку и выводя прощальное сообщение.
Часто задаваемые вопросы
Урок «Создание цикла голосового диалога» бесплатный?
Да — полный текст урока «Создание цикла голосового диалога» бесплатно доступен здесь в веб-версии. Чтобы практиковать его интерактивно (встроенный редактор кода и ИИ-репетитор 24/7) и разблокировать остальной курс AI Agents, подпишись на CoddyKit PRO. Курс AI Agents содержит 4 уроков всего.
Чему я научусь в уроке «Создание цикла голосового диалога»?
Цикл «запись → транскрибирование → рассуждение → речь» с обработкой прерываний. Ты практикуешь AI Agents с помощью реального кода, который запускаешь прямо в браузере, и ИИ-репетитор 24/7 отвечает на твои вопросы во время урока.
Нужен ли мне опыт, чтобы начать AI Agents?
Предыдущий опыт не требуется. AI Agents на CoddyKit структурирован для всех уровней — от новичков до продвинутых, поэтому ты можешь начать отсюда или с самого начала и учиться в своем темпе. Это урок 3 из 4.
Сколько времени занимает урок «Создание цикла голосового диалога»?
Большинство уроков CoddyKit занимают около 5–10 минут. Каждый из них компактный и интерактивный, поэтому ты постоянно делаешь прогресс и продолжаешь с того же места в веб-версии и приложении.
Можно ли писать и запускать код в этом уроке AI Agents?
Да. Каждый урок AI Agents включает встроенный редактор кода, поэтому ты пишешь и запускаешь реальный код прямо в браузере и получаешь моментальную обратную связь от AI — локальная установка не требуется.
Все уроки этого курса
- Преобразование речи в текст с Whisper и Deepgram
- Преобразование текста в речь в ответах агентов
- Создание цикла голосового диалога
- Оптимизация задержки голосовых агентов