Local-Voice/README_multiprocess.md

# 多进程音频录音系统

基于进程隔离的音频处理架构，实现零延迟的录音和播放切换。

## 🚀 系统特点

### 核心优势
- **多进程架构**: 输入输出进程完全隔离，无需设备重置
- **零切换延迟**: 彻底解决传统单进程的音频切换问题
- **实时响应**: 并行处理录音和播放，真正的实时体验
- **智能检测**: 基于ZCR(零交叉率)的精确语音识别
- **流式TTS**: 实时音频生成和播放，减少等待时间
- **角色扮演**: 支持多种AI角色和音色

### 技术架构
```
主控制进程 ──┐
            ├─ 输入进程 (录音 + 语音检测)
            ├─ 输出进程 (音频播放)
            └─ 在线AI服务 (STT + LLM + TTS)
```

## 📦 文件结构

```
Local-Voice/
├── recorder.py              # 原始实现 (保留作为参考)
├── multiprocess_recorder.py # 主程序
├── audio_processes.py       # 音频进程模块
├── control_system.py        # 控制系统模块
├── config.json             # 配置文件
└── characters/             # 角色配置目录
    ├── libai.json         # 李白角色
    └── zhubajie.json      # 猪八戒角色
```

## 🛠️ 安装和运行

### 1. 环境要求
- Python 3.7+
- 音频输入设备 (麦克风)
- 网络连接 (用于在线AI服务)

### 2. 安装依赖
```bash
pip install pyaudio numpy requests websockets
```

### 3. 设置API密钥
```bash
export ARK_API_KEY='your_api_key_here'
```

### 4. 基本运行
```bash
# 使用默认角色 (李白)
python multiprocess_recorder.py

# 指定角色
python multiprocess_recorder.py -c zhubajie

# 列出可用角色
python multiprocess_recorder.py -l

# 使用配置文件
python multiprocess_recorder.py --config config.json

# 创建示例配置文件
python multiprocess_recorder.py --create-config
```

## ⚙️ 配置说明

### 主要配置项

| 配置项 | 说明 | 默认值 |
|--------|------|--------|
| `recording.min_duration` | 最小录音时长(秒) | 2.0 |
| `recording.max_duration` | 最大录音时长(秒) | 30.0 |
| `recording.silence_threshold` | 静音检测阈值(秒) | 3.0 |
| `detection.zcr_min` | ZCR最小值 | 2400 |
| `detection.zcr_max` | ZCR最大值 | 12000 |
| `processing.max_tokens` | LLM最大token数 | 50 |

### 音频参数
- 采样率: 16kHz
- 声道数: 1 (单声道)
- 位深度: 16位
- 格式: PCM

## 🎭 角色系统

### 支持的角色
- **libai**: 李白 - 文雅诗人风格
- **zhubajie**: <20>豬八戒 - 幽默风趣风格

### 自定义角色
在 `characters/` 目录创建JSON文件:

```json
{
  "name": "角色名称",
  "description": "角色描述",
  "system_prompt": "系统提示词",
  "voice": "zh_female_wanqudashu_moon_bigtts",
  "max_tokens": 50
}
```

## 🔧 故障排除

### 常见问题

1. **音频设备问题**
   ```bash
   # 检查音频设备
   python multiprocess_recorder.py --check-env
   ```

2. **依赖缺失**
   ```bash
   # 重新安装依赖
   pip install --upgrade pyaudio numpy requests websockets
   ```

3. **网络连接问题**
   - 检查网络连接
   - 确认API密钥正确
   - 检查防火墙设置

4. **权限问题**
   ```bash
   # Linux系统可能需要音频权限
   sudo usermod -a -G audio $USER
   ```

### 调试模式
```bash
# 启用详细输出
python multiprocess_recorder.py -v
```

## 📊 性能对比

| 指标 | 原始单进程 | 多进程架构 | 改善 |
|------|-----------|------------|------|
| 切换延迟 | 1-2秒 | 0秒 | 100% |
| CPU利用率 | 单核 | 多核 | 提升 |
| 响应速度 | 较慢 | 实时 | 显著改善 |
| 稳定性 | 一般 | 优秀 | 大幅提升 |

## 🔄 与原版本对比

### 原版本 (recorder.py)
- 单进程处理
- 需要频繁重置音频设备
- 录音和播放不能同时进行
- 切换延迟明显

### 新版本 (multiprocess_recorder.py)
- 多进程架构
- 输入输出完全隔离
- 零切换延迟
- 真正的并行处理
- 更好的稳定性和扩展性

## 📝 开发说明

### 架构设计
- **输入进程**: 专注录音和语音检测
- **输出进程**: 专注音频播放
- **主控制进程**: 协调整个系统和AI处理

### 进程间通信
- 使用 `multiprocessing.Queue` 进行安全通信
- 支持命令控制和事件通知
- 线程安全的音频数据传输

### 状态管理
- 清晰的状态机设计
- 完善的错误处理机制
- 优雅的进程退出流程

## 📄 许可证

本项目仅供学习和研究使用。

## 🤝 贡献

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