io.github.chicogong/ffvoice

ffvoice-engine

🎙️ Offline speech-to-text & speaker diarization for AI agents — Whisper ASR, live captioning, an MCP server, a CLI and Python bindings. Fully on-device, no cloud API.

🎙️ 离线语音识别 + 说话人分离,AI Agent 开箱即用 —— Whisper 实时转写 · 实时字幕 · MCP server · CLI · Python 绑定 · 100% 本地运行,音频不上云。

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Why ffvoice? / 为什么用 ffvoice？

The honest pitch: ffvoice is an integration layer, not a new ASR engine. It embeds whisper.cpp as-is and makes no changes to its accuracy or inference speed. What ffvoice adds is a batteries-included, pre-wired pipeline — microphone capture → RNNoise denoising → VAD segmentation → Whisper ASR → speaker diarization → live captions / WAV / FLAC / subtitles — delivered as a single C++ SDK with Python bindings, a CLI, and an MCP server that lets AI agents (Claude and others) transcribe audio out of the box — all in one pip install or cmake build.

诚实定位: ffvoice 是一个集成层，而非新的 ASR 引擎。它内嵌 whisper.cpp，不修改其识别精度或推理速度。ffvoice 带来的是一条开箱即用、预连接的完整管道——麦克风采集 → RNNoise 降噪 → VAD 分段 → Whisper ASR → 说话人分离 → 实时字幕 / WAV / FLAC / 字幕输出——打包成 C++ SDK + Python 绑定 + CLI，外加一个 MCP server,让 AI agent(Claude 等)开箱即用地转写音频——一条 pip install 或 cmake 即可完成。

Pain points it addresses / 解决的痛点

Pain point	ffvoice approach
Privacy / 隐私合规 — audio must not leave the device (GDPR, HIPAA, enterprise policy)	100% offline; audio never transmitted
Cloud cost / 云端费用 — commercial APIs charge per minute ($0.01–0.024/min at scale)	Zero per-minute cost; runs on your own hardware
Glue code / 胶水代码 — wiring PortAudio + RNNoise + VAD + whisper.cpp + FLAC yourself takes days	All wired together and tested; one SDK
Offline / 断网场景 — embedded systems, air-gapped environments, poor connectivity	Fully offline; no network dependency
Local responsiveness / 本地响应 — cloud round-trips add network variance	Capture and inference stay on-device; measure end-to-end latency on your target hardware

What ffvoice does NOT do / 不做什么

• ffvoice does not improve whisper.cpp's WER (word error rate) or speed. If Whisper tiny gives you 12% WER, ffvoice will too.
• ffvoice does not outperform sherpa-onnx or other optimized inference runtimes on raw transcription speed.
• ffvoice does not provide custom vocabulary or acoustic model fine-tuning.

If raw ASR accuracy or throughput is your primary concern, evaluate whisper.cpp directly or consider specialized runtimes. ffvoice's value is the integrated pipeline, not the ASR engine itself.

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📋 项目介绍

ffvoice-engine 是一个轻量级、高性能的音频处理引擎，专注于实时音频采集、智能处理和语音识别。

🎯 使用场景

• 📝 会议记录 - 实时转写会议内容，说话人分离标注"谁说了什么"，自动生成字幕
• 🎓 在线教育 - 录制课程并生成字幕，支持多语言识别
• 🎙️ 播客制作 - 高质量音频录制 + RNNoise 降噪 + 自动字幕生成
• 🎵 音乐制作 - 低延迟音频采集，支持 FLAC 无损压缩
• 🤖 语音助手 - 实时语音识别和处理，构建本地 AI 语音应用
• 📡 直播字幕 - 边录边转写，生成实时字幕流

✨ 核心优势

vs 商业服务（Azure/Google Cloud Speech）:

• ✅ 完全离线 - 无需网络，保护隐私，零 API 费用
• ✅ 本地处理 - 无网络往返；端到端延迟取决于设备、模型与音频长度
• ✅ 开源免费 - MIT 协议，可商用

vs FFmpeg 命令行:

• ✅ 实时转写 - 边录边识别，支持 VAD 智能分段
• ✅ AI 降噪 - 集成 RNNoise 深度学习降噪
• ✅ C++ SDK - 可嵌入任何 C++ 应用，非黑盒工具

vs Python 方案（whisper-cli）:

• ✅ 原生管道 - C++20 实现，处理链无 Python 解释器与胶水开销
• ✅ 易部署 - 单一可执行文件，无 Python 环境依赖
• ✅ 同样的精度 - 内嵌 whisper.cpp，识别质量与上游一致（ffvoice 不改模型）

💡 技术亮点

• 🚀 零拷贝处理链 - 音频数据在内存中就地处理
• 🧠 智能 VAD 分段 - 基于 RNNoise VAD 的语音活动检测
• 🎯 高压缩比 - FLAC 无损压缩 2-3x，质量无损
• ⚡ whisper.cpp 推理 - 内嵌 whisper.cpp，Apple Silicon 上推理快于实时

核心特性

• ✅ 实时音频采集 - 低延迟麦克风/系统声音捕获 (PortAudio)
• ✅ 多格式输出 - WAV、FLAC 无损压缩
• ✅ 音频增强处理 - 音量归一化、高通滤波、RNNoise 降噪
• ✅ 离线语音识别 - Whisper ASR (tiny model，纯文本/SRT/VTT/JSON 四种格式，含词级时间戳)
• 🧪 滚动字幕流 - LiveCaptioner 输出 partial/final 事件；partial 会重复转写累计语音，不等同于增量流式解码
• ✅ 说话人分离 - Diarizer 离线 diarization（sherpa-onnx），自动标注"谁在何时说话"
• ✅ Agent 集成 - CLI + MCP server，AI agent 可直接调用本地离线语音能力

🏗️ 当前状态 (v0.8.3)

四个集成层路线图阶段全部交付，已发布到 PyPI（macOS / Linux / Windows，Python 3.10–3.14）。

能力	状态
音频采集 / WAV·FLAC 输出 / 音频增强（归一化·高通·RNNoise）	✅
离线语音识别（Whisper ASR — 纯文本 / SRT / VTT / JSON，词级时间戳）	✅
滚动字幕流（LiveCaptioner — partial/final 字幕事件）	🧪 实验性；需监控丢样
说话人分离（Diarizer — sherpa-onnx，可选 -DENABLE_DIARIZATION=ON）	✅
Agent 集成（CLI 硬化 + MCP server，5 个工具）	✅
当前测试套件：296 C++ + 146 Python，全部通过	✅

完整历史见 CHANGELOG.md。

🚀 快速开始

依赖

• CMake 3.20+
• C++20 编译器（GCC 10+, Clang 12+, MSVC 2019+）
• FFmpeg 4.4+ (libavcodec, libavformat, libavutil, libswresample)
• PortAudio 19.7+ (音频采集)
• FLAC 1.5+ (无损压缩)
• whisper.cpp (可选，自动下载，用于语音识别)
• RNNoise (可选，自动下载，用于深度学习降噪)

macOS 安装：

brew install cmake ffmpeg portaudio flac

Linux (Ubuntu/Debian) 安装：

sudo apt-get install cmake build-essential \
  libavcodec-dev libavformat-dev libavutil-dev libswresample-dev \
  portaudio19-dev libflac-dev

Windows 安装：

# 使用 vcpkg 管理 C++ 依赖
# 1. 克隆 vcpkg（如果还没有）
git clone https://github.com/Microsoft/vcpkg.git C:\vcpkg
C:\vcpkg\bootstrap-vcpkg.bat

# 2. 安装依赖包
C:\vcpkg\vcpkg install ffmpeg:x64-windows portaudio:x64-windows libflac:x64-windows

# 3. 设置环境变量（用于 CMake）
set CMAKE_TOOLCHAIN_FILE=C:\vcpkg\scripts\buildsystems\vcpkg.cmake

# 注意：Windows 用户也可以直接使用 PyPI 的预编译 wheels（推荐）
# pip install ffvoice

编译

标准编译:

Linux/macOS:

mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
make -j$(nproc)

Windows:

mkdir build
cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=C:\vcpkg\scripts\buildsystems\vcpkg.cmake
cmake --build . --config Release

启用 RNNoise 降噪 (推荐，自动下载):

Linux/macOS:

mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DENABLE_RNNOISE=ON
make -j$(nproc)
# RNNoise 库会通过 CMake FetchContent 自动下载和编译

Windows:

# 注意：Windows 版本禁用 RNNoise（MSVC 不支持 VLA）
# 使用其他音频处理选项替代

启用 Whisper 语音识别 (推荐，自动下载):

Linux/macOS:

mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DENABLE_WHISPER=ON
make -j$(nproc)
# whisper.cpp 和 tiny 模型（39MB）会自动下载

Windows:

mkdir build
cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DENABLE_WHISPER=ON -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=C:\vcpkg\scripts\buildsystems\vcpkg.cmake
cmake --build . --config Release

启用所有可选功能 (Linux/macOS):

cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release \
  -DENABLE_RNNOISE=ON \
  -DENABLE_WHISPER=ON
make -j$(nproc)

使用

注意:

• Linux/macOS: 使用 ./build/ffvoice
• Windows: 使用 .\build\Release\ffvoice.exe

# 查看帮助
./build/ffvoice --help

# 生成测试 WAV 文件（440Hz A4 音符，3秒）
./build/ffvoice --test-wav test.wav

# 列出可用音频设备
./build/ffvoice --list-devices

# 录制 10 秒 WAV 音频（默认格式）
./build/ffvoice --record -o recording.wav -t 10

# 录制 30 秒 FLAC 音频（无损压缩）
./build/ffvoice --record -o recording.flac -t 30

# 使用最大压缩级别录制 FLAC
./build/ffvoice --record -o recording.flac --compression 8 -t 60

# 选择特定设备录制立体声
./build/ffvoice --record -d 1 -o stereo.wav --channels 2 -t 20

# 启用音频处理（音量归一化 + 高通滤波）
./build/ffvoice --record -o clean.wav --enable-processing -t 10

# 仅启用音量归一化
./build/ffvoice --record -o normalized.wav --normalize -t 10

# 自定义高通滤波频率（去除 100Hz 以下噪声）
./build/ffvoice --record -o filtered.flac --highpass 100 -t 20

# 组合：FLAC + 音频处理
./build/ffvoice --record -o studio.flac --normalize --highpass 80 -t 30

# RNNoise 深度学习降噪（推荐用于语音录制，仅 Linux/macOS）
./build/ffvoice --record -o clean.wav --rnnoise -t 10

# 完整处理链（高通 + RNNoise + 归一化，仅 Linux/macOS）
./build/ffvoice --record -o studio.flac --highpass 80 --rnnoise --normalize -t 30

# RNNoise + VAD (实验性，仅 Linux/macOS)
./build/ffvoice --record -o vad.wav --rnnoise-vad -t 20

# 播放录音
afplay recording.wav   # 或 recording.flac

# ==================== 语音识别（需启用 ENABLE_WHISPER） ====================

# 转写音频文件为纯文本
./build/ffvoice --transcribe recording.wav -o transcript.txt

# 生成 SRT 字幕文件
./build/ffvoice --transcribe recording.wav --format srt -o subtitles.srt

# 生成 VTT 字幕文件
./build/ffvoice --transcribe recording.wav --format vtt -o subtitles.vtt

# 生成 JSON 转写文件（含分段级与词级时间戳）
./build/ffvoice --transcribe recording.wav --format json -o transcript.json

# 指定语言（中文）
./build/ffvoice --transcribe recording.wav --language zh -o transcript_zh.txt

# 转写 FLAC 文件
./build/ffvoice --transcribe recording.flac --format srt -o subtitles.srt

# 完整工作流：录制 + 音频处理 + 转写
./build/ffvoice --record -o speech.flac --highpass 80 --rnnoise --normalize -t 30
./build/ffvoice --transcribe speech.flac --format srt -o speech.srt

# ==================== 实时语音识别（需启用 ENABLE_RNNOISE 和 ENABLE_WHISPER） ====================

# 边录边转写（实时模式）
./build/ffvoice --record -o speech.wav --rnnoise-vad --transcribe-live -t 60

# 实时转写 + 音频处理
./build/ffvoice --record -o speech.flac --rnnoise-vad --transcribe-live --highpass 80 --normalize -t 120

# ==================== 实时字幕流（需启用 ENABLE_WHISPER；LiveCaptioner） ====================

# 边说边出字幕：partial 字幕实时刷新，final 字幕断句落定
./build/ffvoice --record -o talk.wav --live-captions -t 60

# 调整 partial 字幕刷新间隔（毫秒）
./build/ffvoice --record -o talk.wav --live-captions --partial-interval 300 -t 60

# ==================== 说话人分离（需 -DENABLE_DIARIZATION=ON 构建） ====================

# 转写并标注说话人：每段带 speaker_id（JSON 输出可见）
./build/ffvoice --transcribe meeting.wav --diarize --format json -o meeting.json

# 指定说话人数量（默认自动判定）
./build/ffvoice --transcribe meeting.wav --diarize --num-speakers 2 --format srt -o meeting.srt

⚠️ LiveCaptioner 边界：音频采集/VAD 已与 Whisper 推理解耦，并由有界队列提供 final 优先、generation 取消、whisper.cpp 协作式计算中止和旧结果抑制；reset() 可在停止后复用已加载模型。partial 仍是重转写累计语音，不是增量解码。SDK/Python 使用方必须同时检查 input drop、cancel、inference job drop、final job drop；任何 final drop 都应视为会话完整性失败。真实设备延迟与打断仍待验证。

⚠️ 说话人分离适用边界:diarization 的 embedding 模型默认英文调优。中文或混合语言音频请改用内置的中英双语模型 —— 在 transcribe_file_with_diarization MCP 工具(或 make_diarizer)传 embedding="multilingual",首次使用自动下载。已知说话人数时请传 --num-speakers N,自动判定数量在多说话人场景不够稳。

🐍 Python Bindings

ffvoice 提供高性能的 Python 绑定，让您在 Python 中轻松使用所有功能。

安装

从 PyPI 安装 (推荐):

pip install ffvoice                    # 核心:转写 / VAD / 采集 / 混音
pip install 'ffvoice[mcp]'             # + MCP server(供 AI agent 调用)
pip install 'ffvoice[diarization]'     # + 说话人分离(零编译、全平台)

💡 说话人分离免编译:[diarization] extra 经 sherpa-onnx 提供 diarization,无需从源码构建 ONNX Runtime;Whisper 与 diarization 模型在首次使用时自动下载到 ~/.cache/ffvoice/,无需手动配置。

从源码安装:

git clone https://github.com/chicogong/ffvoice-engine.git
cd ffvoice-engine
pip install .

平台兼容性

平台	PyPI Wheel	安装方式	状态
🍎 Apple Silicon (M1/M2/M3)	✅ ARM64	pip install ffvoice	✅ 原生支持
🍎 Intel Mac	❌ 不兼容	从源码编译	⚠️ 需手动构建
🐧 Linux x86_64	✅ x86_64	pip install ffvoice	✅ 原生支持
🪟 Windows x86_64	✅ x86_64	pip install ffvoice	✅ 原生支持

重要说明:

• Apple Silicon 用户: 直接使用 pip install ffvoice 即可，性能最佳
• Windows 用户: 现已支持 Windows x86_64 预编译 wheels，直接使用 pip install ffvoice 即可
  • 支持 Python 3.10-3.14
  • 自动包含所有必需的依赖（无需手动安装 FFmpeg 等）
  • 注意: Windows 版本禁用了 RNNoise 降噪（MSVC 不支持 VLA），其他功能完全可用
• Intel Mac 用户: PyPI wheel 不兼容，需要从源码编译:

  # 确保已安装依赖
  brew install cmake ffmpeg portaudio flac
  
  # 从源码安装
  git clone https://github.com/chicogong/ffvoice-engine.git
  cd ffvoice-engine
  pip install .
  

• Rosetta 2 用户: ARM64 wheel 在 Rosetta 环境下不工作，请使用 ARM64 原生 Python:

  # 检查 Python 架构
  python -c "import platform; print(platform.machine())"
  # 应该输出 'arm64'，如果是 'x86_64' 则需要重新安装 ARM64 Python
  
  # 强制使用 ARM64 Python
  arch -arm64 python3 -m pip install ffvoice
  

快速示例

import ffvoice
import numpy as np

# 1. 语音识别
config = ffvoice.WhisperConfig()
config.model_type = ffvoice.WhisperModelType.TINY
asr = ffvoice.WhisperASR(config)
asr.initialize()

# 从文件转写
segments = asr.transcribe_file("audio.wav")
for seg in segments:
    print(f"[{seg.start_ms}ms - {seg.end_ms}ms] {seg.text}")

# 从 NumPy 数组转写
audio = np.zeros(48000, dtype=np.int16)  # 1秒音频
segments = asr.transcribe_buffer(audio)

# 2. 噪声抑制
rnnoise = ffvoice.RNNoise(ffvoice.RNNoiseConfig())
rnnoise.initialize(sample_rate=48000, channels=1)

audio = np.random.randint(-1000, 1000, 256, dtype=np.int16)
rnnoise.process(audio)  # 原地处理
vad_prob = rnnoise.get_vad_probability()

# 3. 实时音频采集
def audio_callback(audio_array):
    print(f"收到 {len(audio_array)} 个采样")

ffvoice.AudioCapture.initialize()
capture = ffvoice.AudioCapture()
capture.open(sample_rate=48000, channels=1, frames_per_buffer=256)
capture.start(audio_callback)
# ... 录制中 ...
capture.stop()
capture.close()
ffvoice.AudioCapture.terminate()

# 4. 多音轨混音
mixer = ffvoice.AudioMixer()
mixer.initialize(sample_rate=48000, channels=2)
track = mixer.add_track(gain=1.0, pan=0.0)
mixed = mixer.mix_block({track: np.zeros(480, dtype=np.int16)})

# 5. 无锁环形缓冲区（实时音频路径的线程间交接）
ring = ffvoice.RingBuffer(capacity=4096)
ring.push_bulk(np.zeros(1024, dtype=np.int16))
chunk = ring.pop_bulk(512)

# 6. 词级时间戳
config.word_timestamps = True  # 转写结果的每个分段附带 words 数组
for seg in asr.transcribe_file("audio.wav"):
    for word in seg.words:
        print(f"  [{word.start_ms}-{word.end_ms}ms] {word.text}")

完整文档

详细文档和示例请查看 python/README.md:

• 📖 完整 API 参考（含 AudioMixer 多音轨混音、RingBuffer 无锁环形缓冲区、词级时间戳 Word / TranscriptionSegment.words）
• 🎯 16+ 代码示例
• 🚀 Quick Start 指南
• 📓 Jupyter Notebook 教程

性能优势:

• ⚡ 3-10x 更快 - C++ 核心 vs 纯 Python 实现
• 💾 零拷贝 - NumPy 数组直接传递
• 🔒 100% 离线 - 无需网络，隐私安全
• 🎙️ 完整工作流 - 采集 → 降噪 → VAD → 识别

🤖 AI Agent 集成 — MCP Server + Agent Skill

ffvoice 内置了一个 MCP (Model Context Protocol) 服务器,让 AI agent(如 Claude Desktop)能够直接调用本地离线语音识别能力,全程无需联网,音频数据绝不离开本机。

安装

pip install 'ffvoice[mcp]'                # MCP server
pip install 'ffvoice[mcp,diarization]'    # + 说话人分离工具

提供的工具

工具	说明
transcribe_file	转写本地音频文件（WAV/FLAC 等），支持语言选择、模型大小、词级时间戳
transcribe_file_with_diarization	转写并标注说话人 —— 每段带 speaker_id，回答"谁在何时说什么"（需 pip install 'ffvoice[diarization]',免编译）
capture_and_transcribe	录制指定时长的麦克风音频并实时转写（内置 VAD 分段 + 可选 RNNoise 降噪）
capture_and_caption	录制麦克风音频并产出实时字幕流（LiveCaptioner，partial/final 事件）
list_audio_devices	列出所有可用的音频输入/输出设备及默认设备 ID

接入 Claude Desktop

将以下配置粘贴到 Claude Desktop 的 claude_desktop_config.json：

{"mcpServers": {"ffvoice": {"command": "ffvoice-mcp", "args": []}}}

重启 Claude Desktop 后，即可在对话中直接请求转写本地音频或录制语音。

Claude Agent Skill

仓库内置一个 Claude Agent Skill(.claude/skills/ffvoice-transcription/)—— 用 Claude Code 打开本仓库即被自动发现,无需任何配置。它教 agent 何时、如何用 ffvoice 的 MCP 工具与 CLI 完成转写、说话人分离、实时字幕。配合 MCP server,ffvoice 对 AI agent 真正做到开箱即用。

📁 项目结构

ffvoice-engine/
├── CMakeLists.txt          # 主构建文件
├── include/ffvoice/        # 公共头文件
│   └── types.h             # 核心类型定义
├── src/                    # 源代码
│   ├── audio/              # 音频采集与处理模块
│   │   ├── audio_capture_device.* # ✅ PortAudio 采集器
│   │   ├── audio_mixer.*          # ✅ 多音轨混音器
│   │   ├── audio_processor.*      # ✅ 音频处理框架
│   │   ├── rnnoise_processor.*    # ✅ RNNoise 深度学习降噪 (可选)
│   │   ├── vad_segmenter.*        # ✅ VAD 音频分段器
│   │   ├── whisper_processor.*    # ✅ Whisper ASR 语音识别 (可选)
│   │   ├── live_captioner.*       # ✅ 实时字幕流 LiveCaptioner (可选)
│   │   └── diarizer.*             # ✅ 说话人分离 Diarizer (可选)
│   ├── media/              # 媒体编码/封装
│   │   ├── wav_writer.*    # ✅ WAV 文件写入器
│   │   └── flac_writer.*   # ✅ FLAC 无损压缩
│   └── utils/              # 工具类
│       ├── signal_generator.* # ✅ 音频信号生成
│       ├── ring_buffer.*   # ✅ 环形缓冲区
│       ├── audio_converter.*  # ✅ 音频格式转换
│       ├── subtitle_generator.* # ✅ 字幕生成（SRT/VTT）
│       └── logger.*        # ✅ 日志工具
├── apps/cli/               # CLI 应用
│   └── main.cpp            # ✅ 完整录音功能
├── tests/                  # 单元测试
│   ├── unit/               # ✅ 当前 296 个 C++ 测试（全部通过）
│   ├── mocks/              # Mock 对象
│   └── fixtures/           # 测试夹具
├── models/                 # AI 模型文件
└── scripts/                # 辅助脚本

🛣️ 路线图

Milestone 1–6 —— 基础录制 → 音频增强(RNNoise) → 离线 ASR(Whisper) → 实时 ASR → 性能优化 → AudioMixer / RingBuffer / 词级时间戳 —— ✅ 全部完成。

集成层路线图（v0.8.3）：

• ✅ Phase 1 Agent 集成 — CLI 硬化 + MCP server，让 AI agent 把 ffvoice 当本地离线语音工具调用；v0.7.0 已发布到 PyPI
• 🧪 Phase 2 滚动字幕流 — LiveCaptioner 已有 partial/final 事件；真正低延迟对话接入仍需异步推理、取消与积压观测
• ✅ Phase 3 说话人分离 — Diarizer（sherpa-onnx 离线 diarization），CLI --diarize + MCP transcribe_file_with_diarization

下一阶段：面向 Open Voice Agent 的稳定输入层

• ✅ v0.8.4 正确性与可观测性 — 采样率一致性、mono 合同、丢样计数、类型桩。
• 🧪 v0.9 对话流式核心 — 已完成采集/VAD 与 Whisper 解耦、有界任务队列、final 优先、generation 取消、会话 reset，以及 backlog/drop/queue-wait/final-latency 指标；尚缺 whisper.cpp 在途计算中止与真实设备端点验证。
• v1.0 采用门槛 — 真实设备语料上的 WER、RTF、端点延迟、丢样基线；验证 wheel 矩阵；由 Open Voice Agent 通过稳定 provider 合同消费。

完整历史见 CHANGELOG.md。

📝 开发说明

主分支：master

代码规范

• C++20 标准
• Google C++ Style Guide（部分）
• 使用 clang-format 格式化

测试

# 配置并编译测试
cmake .. -DBUILD_TESTS=ON -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug
make -j4

# 运行所有测试
make test

# 运行单个测试（详细输出）
./build/tests/ffvoice_tests --gtest_filter=WavWriter*

已实现功能

AudioCaptureDevice - 音频采集器

• 基于 PortAudio 的跨平台音频捕获
• 实时流式采集（回调模式）
• 设备枚举和自动选择
• 低延迟配置（256 帧缓冲）
• 支持 mono/stereo
• 可配置采样率（默认 48kHz）

WavWriter - WAV 文件写入器

• 手写 RIFF/WAV 格式实现
• 支持 PCM 16-bit 音频
• 支持 mono/stereo
• 可调采样率
• 实时写入支持

FlacWriter - FLAC 无损压缩

• 基于 libFLAC 1.5.0
• 实时流式编码
• 可配置压缩级别（0-8，默认 5）
• 压缩比 1.5-3x（取决于音频内容）
• 支持 16/24-bit PCM
• 自动压缩比统计

SignalGenerator - 音频信号生成器

• 正弦波生成（可调频率、时长、振幅）
• 静音生成
• 白噪声生成
• 用于测试和调试

AudioProcessor - 音频处理框架

架构设计：

• 抽象接口 AudioProcessor 支持模块化扩展
• AudioProcessorChain 处理器链（串联多个处理器）
• 实时处理（在采集回调中）
• 就地处理（in-place）提高效率

VolumeNormalizer - 音量归一化：

• 基于 RMS 的自动增益控制
• 平滑增益调整（exponential moving average）
  • Attack time: 0.1s（增益提升速度）
  • Release time: 0.3s（增益下降速度）
• 目标电平：0.3（可配置 0.0-1.0）
• 增益范围：0.1x - 10.0x
• 防止削波和保持一致响度

HighPassFilter - 高通滤波器：

• 一阶 IIR 滤波器实现
• 去除低频噪声（呼吸声、麦克风碰撞、环境噪音）
• 默认截止频率：80Hz（可配置）
• 每通道独立状态（支持立体声）
• 滤波器公式：y[n] = α(y[n-1] + x[n] - x[n-1])

RNNoiseProcessor - RNNoise 深度学习降噪 (可选)：

• 基于 Xiph RNNoise 的 RNN 深度学习模型
• 专为语音优化的降噪算法
• 帧大小：480 samples (10ms @48kHz)
• 支持采样率：48kHz, 44.1kHz, 24kHz
• 多声道支持：每通道独立 DenoiseState
• 格式转换：自动处理 int16 ↔ float
• 帧缓冲管理：256 samples → 480 samples
• VAD 选项：可选语音活动检测（实验性）
• CPU 开销：~5-10%（显著低于 WebRTC APM）
• 降噪效果：~20dB（语音场景）

性能：

• 实时处理（<10ms 延迟）
• 低 CPU 开销（RNNoise: ~8%）
• 支持 mono/stereo

WhisperProcessor - 离线语音识别 (可选)

• 基于 OpenAI Whisper 的 C++ 实现 (whisper.cpp)
• 自动下载和集成 tiny 模型（39MB）
• 支持多种语言识别（中文、英文、自动检测）
• 音频格式自动转换（WAV/FLAC → 16kHz float mono）
• 四种输出格式：
  • 纯文本（无时间戳）
  • SRT 字幕（SubRip 格式）
  • VTT 字幕（WebVTT 格式）
  • JSON 转写（含分段级与词级时间戳 / per-segment & per-word timestamps）
• 词级时间戳（word-level timestamps）：每个分段附带 words 数组，每个词有独立的起止时间与概率（WhisperConfig::word_timestamps）
• 性能指标（Apple M3 Pro, Rosetta 2）：
  • 转写速度：5-75x realtime（取决于音频长度）
  • 内存占用：~272MB（模型 + 计算缓冲区）
  • 准确率：英文 ~8-10% WER，中文 ~12-15% WER
• 推理线程数可配置（默认 4 线程）
• 可选翻译功能（转写 + 翻译成英文）

性能优化（v0.3.0 新增）：

• Whisper 模型选择：
  • 支持 TINY/BASE/SMALL/MEDIUM/LARGE 模型
  • 灵活平衡速度与精度（10x → 0.5x realtime）
• 性能计时系统：
  • 详细分段计时（转换/推理/提取）
  • 实时因子 (RTF) 自动计算
  • 性能瓶颈识别
• VAD 智能优化：
  • 5 种灵敏度预设（VERY_SENSITIVE → VERY_CONSERVATIVE）
  • 自适应阈值调整（根据环境噪声动态优化）
  • 实时统计（平均 VAD 概率、语音占比）
• 内存优化：
  • 缓冲区重用（减少 90% 内存分配）
  • 条件扩容（避免不必要的 resize）
  • 降低内存碎片化和 GC 压力

AudioConverter - 音频格式转换：

• WAV/FLAC 文件加载
• 采样率转换（48kHz/44.1kHz → 16kHz）
• 格式转换（int16 → float）
• 声道转换（stereo → mono）
• 线性插值重采样

SubtitleGenerator - 字幕生成：

• SRT 格式（00:00:01,500 时间戳格式）
• VTT 格式（00:00:01.500 时间戳格式 + WEBVTT 头）
• 纯文本格式（无时间戳）
• 自动时间戳格式化

测试覆盖

• 当前 296 个 C++ 单元测试 + 146 个 Python 测试，全部通过
• 覆盖音频采集 / 编码（WAV·FLAC）/ 处理（归一化·高通·RNNoise）/ VAD / Whisper ASR / 字幕生成 / LiveCaptioner / Diarizer / AudioMixer / RingBuffer
• C++ 用 Google Test，Python 用 pytest
• CI 矩阵覆盖 Linux / macOS / Windows × Python 3.10–3.14

🤝 贡献 / Contributing

我们欢迎并感谢所有形式的贡献！无论是报告 bug、提出新功能、改进文档还是提交代码，都对项目有很大帮助。

We welcome and appreciate all forms of contributions! Whether it's reporting bugs, proposing new features, improving documentation, or submitting code.

如何贡献 / How to Contribute

1. 🐛 报告 Bug - 使用 Bug Report 模板
2. ✨ 请求功能 - 使用 Feature Request 模板
3. 📝 改进文档 - 提交 PR 改进 README、docs 或代码注释
4. 💻 提交代码 - Fork → 开发 → 测试 → PR

开发指南 / Development Guide

详细的贡献指南请参阅 CONTRIBUTING.md

快速开始:

# 1. Fork 并克隆仓库
git clone https://github.com/YOUR_USERNAME/ffvoice-engine.git

# 2. 创建功能分支
git checkout -b feature/your-feature-name

# 3. 进行开发并测试
cmake -B build -DBUILD_TESTS=ON
make -C build -j$(nproc)
make -C build test

# 4. 格式化代码
./scripts/format.sh

# 5. 提交并推送
git commit -m "feat: add your feature"
git push origin feature/your-feature-name

# 6. 创建 Pull Request

代码规范 / Code Style

• 语言: C++20
• 风格指南: Google C++ Style Guide（变体）
• 格式化工具: clang-format（配置见 .clang-format）
• 静态分析: clang-tidy（配置见 .clang-tidy）
• 提交规范: Conventional Commits

行为准则 / Code of Conduct

请遵守我们的 行为准则，营造友好和包容的社区环境。

Please follow our Code of Conduct to maintain a welcoming and inclusive community environment.

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📊 项目状态 / Project Status

• ✅ Milestone 1: 基础音频采集和文件保存 - 完成
• ✅ Milestone 2: 音频处理增强 (RNNoise) - 完成
• ✅ Milestone 3: 离线语音识别 (Whisper ASR) - 完成
• ✅ Milestone 4: 实时语音识别 - 完成
• ✅ Milestone 5: 性能优化与增强 - 完成
• ✅ Milestone 6: 高级功能 (AudioMixer / RingBuffer / 词级时间戳 / JSON 字幕) - 完成
• ✅ 集成层路线图 (v0.8.3): Agent 集成 (CLI + MCP) / 实时字幕流 / 说话人分离 - 完成

详见 CHANGELOG.md

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📞 支持与反馈 / Support & Feedback

• 📖 文档: docs/
• 💬 讨论: GitHub Discussions
• 🐛 Bug 报告: GitHub Issues
• 📧 联系: chicogong@tencent.com

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📄 许可证 / License

本项目采用 MIT 许可证 - 详见 LICENSE 文件。

This project is licensed under the MIT License - see the LICENSE file for details.

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🙏 致谢 / Acknowledgments

感谢以下开源项目：

Thanks to the following open-source projects:

• FFmpeg - 多媒体处理框架
• PortAudio - 跨平台音频 I/O 库
• FLAC - 无损音频压缩
• whisper.cpp - OpenAI Whisper 的 C++ 实现
• RNNoise - 深度学习降噪库
• Google Test - C++ 测试框架

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⭐ Star History

如果这个项目对你有帮助，请考虑给我们一个 ⭐ Star!

If this project helps you, please consider giving us a ⭐ Star!

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