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Asyncio और थ्रेडिंग का

Emma Richard

बुधवार, 25 सितंबर 2024 को 1:47:55 pm

रीयल-टाइम ऑडियो ट्रांसक्रिप्शन के लिए एसिंसियो और थ्रेडिंग का संयोजन

वेबसॉकेट कनेक्शन के माध्यम से वास्तविक समय में ऑडियो डेटा को प्रबंधित करने में अलग-अलग कठिनाइयां होती हैं, खासकर जब Google स्पीच-टू-टेक्स्ट जैसे तृतीय-पक्ष एपीआई शामिल होते हैं। जब एंड्रॉइड ऐप से सर्वर पर लाइव ऑडियो स्ट्रीम वितरित की जाती है तो इस डेटा को अतुल्यकालिक रूप से संसाधित करना महत्वपूर्ण हो जाता है। क्लाइंट साइड पर रीयल-टाइम माइक्रोफ़ोन इनपुट ट्रांसक्रिप्शन इसका उद्देश्य है।

सर्वर इस प्रोजेक्ट में प्राप्त होने वाले ऑडियो फ़्रेम की देखरेख करने और क्लाइंट को वास्तविक समय ट्रांस्क्रिप्शन प्रदान करने के लिए जिम्मेदार है। अजगर का asyncio फ्रेमवर्क, जो अतुल्यकालिक संचालन को सक्षम बनाता है, का उपयोग सर्वर के निर्माण में किया जाता है। हालाँकि, गैर-अवरुद्ध WebSocket ट्रांसमिशन के लिए asyncio को संयोजित करते समय सावधानीपूर्वक सिंक्रनाइज़ेशन की आवश्यकता होती है सूत्रण समवर्ती ऑडियो प्रोसेसिंग को संभालने के लिए।

Google के स्पीच-टू-टेक्स्ट एपीआई का उपयोग करके रीयल-टाइम ट्रांसक्रिप्शन एक काफी पसंद किया जाने वाला विकल्प है, लेकिन इसे एसिंक-आधारित सर्वर कॉन्फ़िगरेशन के साथ संयोजित करने से वास्तुशिल्प चुनौतियां पेश हो सकती हैं। इस कॉन्फ़िगरेशन में सिस्टम को उत्तरदायी बनाना यह गारंटी देते हुए कि सिंक्रोनस और एसिंक्रोनस घटक एक साथ काम करते हैं, एक समस्या प्रस्तुत करता है।

यह पेपर एकीकरण की चुनौतियों की जांच करता है asyncio साथ सूत्रण वास्तविक समय ऑडियो ट्रांसक्रिप्शन के लिए और प्रक्रिया को सरल बनाने के लिए व्यावहारिक तरीके प्रदान करता है। हम कुशल वेबसॉकेट कनेक्शन प्रबंधन और एसिंक जनरेटर के उपयोग जैसे विषयों को भी कवर करेंगे।

आज्ञा	उपयोग का उदाहरण
asyncio.run_coroutine_threadsafe()	यह कमांड एक अलग थ्रेड के इवेंट लूप में एक एसिंक्रोनस कॉरआउटिन के निष्पादन को सक्षम बनाता है। यह एक थ्रेड के भीतर एसिंक्रोनस फ़ंक्शंस के निष्पादन की गारंटी देता है, जो वेबसॉकेट संचार जैसे गैर-अवरुद्ध संचालन के लिए एसिंक्रोनस और थ्रेडिंग को मर्ज करने के लिए आवश्यक है।
ThreadPoolExecutor()	यह कमांड वर्कर थ्रेड्स का एक पूल बनाता है और समानांतर प्रसंस्करण के लिए कई थ्रेड्स को प्रबंधित करने के लिए उपयोग किया जाता है। यह इस मुद्दे के लिए अद्वितीय है क्योंकि एसिंकियो वेबसॉकेट कनेक्शन जैसे गैर-अवरुद्ध संचालन का ख्याल रखता है, जबकि यह पृष्ठभूमि में एक साथ ऑडियो ट्रांसक्रिप्शन प्रोसेसिंग को संभालता है।
queue.Queue()	एक ऑडियो डेटा संरचना जो थ्रेड-टू-थ्रेड स्थानांतरण के लिए सुरक्षित है। बहु-थ्रेडेड स्थितियों में, यह गारंटी देता है कि ऑडियो डेटा खंडों को क्रमिक रूप से संसाधित किया जाता है, इसलिए डेटा हानि को रोका जाता है। जब ऑडियो एक थ्रेड से स्ट्रीम हो रहा हो और दूसरे में संसाधित हो रहा हो, तो यह महत्वपूर्ण है।
async for	Async का उपयोग एसिंक्रोनस जेनरेटर फ़ंक्शंस में एसिंक्रोनस डेटा स्ट्रीम पर पुनरावृति करने के लिए किया जाता है। एसिंक्रोनस रीयल-टाइम Google स्पीच-टू-टेक्स्ट एपीआई उत्तरों को प्रबंधित करना इस स्थिति में विशेष रूप से सहायक है।
await self._audio_queue.put()	यह कमांड एक एसिंसीओ क्यू बनाता है और डीकोडेड ऑडियो सामग्री को एसिंक्रोनस रूप से एनक्यू करता है। बिना अवरोध के इवेंट-संचालित सिस्टम में ऑडियो डेटा को कतारबद्ध करने और स्ट्रीम करने की यह विधि अद्वितीय है।
speech.StreamingRecognizeRequest()	Google स्पीच-टू-टेक्स्ट एपीआई के लिए एक अद्वितीय कमांड जो वास्तविक समय में ट्रांसक्रिप्शन के लिए सेगमेंट में ऑडियो डेटा प्रसारित करता है। क्योंकि यह स्ट्रीमिंग वातावरण में ट्रांसक्रिप्शन को संसाधित करने के लिए आवश्यक वास्तविक ऑडियो इनपुट का प्रबंधन करता है, इस चुनौती को हल करने के लिए यह आवश्यक है।
asyncio.Queue()	एक एसिंक्रोनस-आधारित एप्लिकेशन के भीतर, ऑडियो डेटा इस एसिंक्रोनस कतार के माध्यम से पारित किया जाता है। यह अवरोधन को रोकता है और विभिन्न सर्वर एसिंक्रोनस घटकों के बीच ऑडियो डेटा प्रवाह का एक सुरक्षित साधन प्रदान करता है।
speech.SpeechAsyncClient()	Google स्पीच-टू-टेक्स्ट एपीआई को इस कमांड के साथ एसिंक्रोनस मोड में आरंभ किया गया है। यह I/O संचालन को रुकने से रोकता है और सर्वर को वास्तविक समय ऑडियो स्ट्रीम प्रबंधित करने में सक्षम बनाता है। ट्रांसक्रिप्शन सेवाओं को एसिंसीओ-आधारित वेबसॉकेट सर्वर में एकीकृत करने के लिए, यह आवश्यक है।

थ्रेडिंग और वेबसॉकेट एकीकरण के साथ अतुल्यकालिक ऑडियो प्रोसेसिंग

उपर्युक्त कार्यक्रम पायथन का लाभ उठाते हैं asyncio और सूत्रण वेबसॉकेट कनेक्शन पर वास्तविक समय में ऑडियो स्ट्रीमिंग को प्रबंधित करने की सुविधाएँ। मुख्य लक्ष्य एंड्रॉइड ऐप से लाइव ऑडियो डेटा लेना, इसे ट्रांसक्रिप्शन के लिए Google स्पीच-टू-टेक्स्ट एपीआई पर भेजना और क्लाइंट को आंशिक रूप से पूर्ण ट्रांस्क्रिप्शन प्रदान करना है। एसिंकियो का उपयोग करके, सर्वर शुरू हो जाता है और विभिन्न एसिंक्रोनस कार्य कर सकता है, जैसे ऑडियो फ्रेम प्राप्त करना और वेबसॉकेट कनेक्शन बनाए रखना। सर्वर इन कार्यों को थ्रेडिंग के साथ एकीकृत करके इवेंट लूप को रोके बिना ऑडियो डेटा और अन्य सिंक्रोनस ऑपरेशंस को संभाल सकता है।

ऑडियोहैंडलर वर्ग, जो ऑडियो डेटा प्राप्त करने और प्रसंस्करण की देखरेख करता है, कार्यान्वयन के पीछे दिमाग है। यह आने वाले ऑडियो खंडों को एक कतार में संग्रहीत करता है। ऑडियो प्राप्त होते ही सर्वर उसे डिकोड कर लेता है और कतार में जोड़ देता है। सर्वर अब ऑडियो की प्रोसेसिंग शुरू करके ऑफलोड कर सकता है थ्रेडपूल निष्पादक, जो कतार से पढ़ता है और Google स्पीच-टू-टेक्स्ट एपीआई के लिए अनुरोध उत्पन्न करता है। प्रभावी ऑडियो हैंडलिंग और ट्रांसक्रिप्शन के लिए, एसिंसियो और थ्रेडिंग को अलग रखा जाना चाहिए।

वेबसॉकेट संचार की अतुल्यकालिक प्रकृति बनाम ऑडियो प्रोसेसिंग प्रक्रिया के कुछ घटकों के लिए आवश्यक तुल्यकालिक व्यवहार सेटअप की प्रमुख चुनौतियों में से एक प्रस्तुत करता है। एक दृष्टिकोण का उपयोग करना है asyncio.run_coroutine_threadsafe कमांड, जो एक एसिंक्रोनस फ़ंक्शन (जैसे क्लाइंट को ट्रांसक्रिप्शन वितरित करना) को थ्रेडेड संदर्भ के भीतर निष्पादित करने की अनुमति देता है। यह सुनिश्चित करता है कि वेबसॉकेट कनेक्शन पृष्ठभूमि में ऑडियो प्रोसेसिंग के दौरान प्रतिक्रियाशील बना रहे, जिससे सर्वर वास्तविक समय में ट्रांसक्रिप्शन डेटा को क्लाइंट तक संचारित कर सके।

इसके अलावा, का एकीकरण Google वाक्-से-पाठ अतुल्यकालिक तकनीकों द्वारा प्रबंधित किया जाता है। स्क्रिप्ट ऑडियो सेगमेंट को Google API के माध्यम से भेजती है स्ट्रीमिंगRecognizeRequest और अतुल्यकालिक रूप से वापस प्राप्त करता है। उत्तरों को पार करने के लिए एक एसिंक्रोनस लूप का उपयोग किया जाता है, यह गारंटी देता है कि ट्रांसक्रिप्शन संसाधित किया जाता है और क्लाइंट को तुरंत वापस भेज दिया जाता है। गैर-अवरुद्ध वेबसॉकेट संचालन और पृष्ठभूमि प्रक्रियाओं के लिए थ्रेडिंग के लिए एसिंकियो के उपयोग के माध्यम से, सर्वर वास्तविक समय ऑडियो स्ट्रीम को प्रभावी ढंग से संभाल सकता है, उन्हें ट्रांसक्रिप्शन के लिए संसाधित कर सकता है, और परिणामों को इष्टतम प्रारूप में वापस कर सकता है।

यह ट्यूटोरियल बताता है कि पायथन का उपयोग कैसे करें asyncio और सूत्रण वास्तविक समय में भेजी जाने वाली ऑडियो स्ट्रीम को प्रबंधित करने के लिए वेबसॉकेट कनेक्शन. मुख्य लक्ष्य Google वॉइस-टू-टेक्स्ट एपीआई का उपयोग करके उपयोगकर्ता की आवाज का वास्तविक समय में ट्रांसक्रिप्शन प्रदान करना है। एसिंक्रोनस और सिंक्रोनस कार्यों को एक साथ प्रबंधित करने में चुनौतियाँ उत्पन्न होती हैं, खासकर जब आंशिक ट्रांसक्रिप्शन और गैर-अवरुद्ध संचार से निपटते हैं।

इस दृष्टिकोण में पायथन का उपयोग बैकग्राउंड ऑडियो प्रोसेसिंग के लिए थ्रेडिंग और नॉन-ब्लॉकिंग वेबसॉकेट प्रबंधन के लिए एसिंकियो के साथ किया जाता है। यह गारंटी देता है कि आंशिक प्रतिलेखन और लाइव ऑडियो स्ट्रीम को प्रभावी ढंग से प्रबंधित किया जाता है।

import asyncio
import websockets
import base64
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
from google.cloud import speech
import queue
class AudioHandler:
    def __init__(self, client_handler):
        self._client_handler = client_handler
        self._audio_queue = queue.Queue()
        self._is_streaming = False
        self._speech_client = speech.SpeechClient()
        self._executor = ThreadPoolExecutor(max_workers=1)
    async def receive_audio(self, content, audio_id):
        self._is_streaming = True
        audio_data = base64.b64decode(content)
        self._audio_queue.put(audio_data)
        if not self._request_built:
            future = self._executor.submit(self._build_requests)
            future.add_done_callback(lambda f: self._on_audio_complete(f, audio_id))
    def _build_requests(self):
        audio_generator = self._read_audio()
        requests = (speech.StreamingRecognizeRequest(audio_content=chunk) for chunk in audio_generator)
        responses = self._speech_client.streaming_recognize(config, requests)
        self._listen_print_loop(responses)
    def _read_audio(self):
        while self._is_streaming:
            chunk = self._audio_queue.get()
            yield chunk
    def _listen_print_loop(self, responses):
        for response in responses:
            for result in response.results:
                if result.is_final:
                    asyncio.run_coroutine_threadsafe(self._client_handler.send_transcription(result), self._client_handler.loop)

पायथन में कुशल रीयल-टाइम ऑडियो प्रोसेसिंग के लिए एसिंक जेनरेटर का उपयोग करना

यह विधि एसिंक जनरेटर के साथ पायथन के एसिंकियो पैकेज का उपयोग करके स्ट्रीमिंग ऑडियो और Google स्पीच-टू-टेक्स्ट ट्रांसक्रिप्शन को एसिंक्रोनस रूप से संभालती है।

import asyncio
import websockets
import base64
from google.cloud import speech
from asyncio import Queue
class AsyncAudioHandler:
    def __init__(self, client_handler):
        self._client_handler = client_handler
        self._audio_queue = Queue()
        self._speech_client = speech.SpeechAsyncClient()
        self._is_streaming = False
    async def receive_audio(self, content, audio_id):
        self._is_streaming = True
        await self._audio_queue.put(base64.b64decode(content))
        if not self._request_built:
            self._request_built = True
            await self._build_requests()
    async def _read_audio(self):
        while self._is_streaming:
            chunk = await self._audio_queue.get()
            yield speech.StreamingRecognizeRequest(audio_content=chunk)
    async def _build_requests(self):
        async for response in self._speech_client.streaming_recognize(requests=self._read_audio()):
            await self._listen_print_loop(response)
    async def _listen_print_loop(self, responses):
        for response in responses:
            if response.results:
                result = response.results[0]
                if result.is_final:
                    await self._client_handler.send_transcription(result.alternatives[0].transcript)

त्रुटि प्रबंधन और प्रदर्शन अनुकूलन के साथ रीयल-टाइम ऑडियो स्ट्रीमिंग को बढ़ाना

मज़बूत त्रुटि प्रबंधन और गति अनुकूलन वेबसॉकेट कनेक्शन पर वास्तविक समय ऑडियो प्रोसेसिंग के लिए आवश्यक हैं, फिर भी उन्हें अक्सर अनदेखा किया जाता है। नेटवर्क आउटेज, सर्वर ओवरलोड या यहां तक कि एपीआई के अनुचित उपयोग के कारण लाइव ऑडियो फ़ीड और ट्रांस्क्रिप्शन को संसाधित करते समय क्रैश या असामान्य व्यवहार हो सकता है। यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि कनेक्शन हानि या एपीआई विफलता जैसी गलतियों को वेबसॉकेट सर्वर द्वारा शालीनता से नियंत्रित किया जाता है। स्थिरता की गारंटी के लिए, ट्राई-एक्सेप्ट ब्लॉक को महत्वपूर्ण कार्यों में शामिल किया जा सकता है, जैसे ऑडियो कतार से पढ़ना या Google स्पीच-टू-टेक्स्ट एपीआई से प्रतिक्रियाओं को संसाधित करना।

भारी कार्यभार के बावजूद सिस्टम की प्रतिक्रियाशीलता बनाए रखना एक अन्य महत्वपूर्ण घटक है। लाइव ऑडियो संसाधित करते समय एकाधिक फ़्रेम तेज़ी से स्ट्रीम हो सकते हैं, जो सर्वर या ट्रांसक्रिप्शन प्रदाता को प्रभावित कर सकता है। कतार के भीतर एक बफर सिस्टम का उपयोग करना, जहां सर्वर डेटा चंक प्रवाह को नियंत्रित कर सकता है, एक कुशल रणनीति है। टाइमआउट और बैकप्रेशर विधियों को लागू करके एक इष्टतम प्रदर्शन स्तर बनाए रखना भी प्राप्त किया जा सकता है asyncio इवेंट लूप, जो गारंटी देगा कि ऑडियो बिना किसी देरी या डेटा हानि के संसाधित और ट्रांसक्रिप्ट किया गया है।

प्रदर्शन के अलावा सुरक्षा भी एक मुद्दा है। भाषण जैसे संवेदनशील वास्तविक समय डेटा को संभालने के लिए वेबसॉकेट संचार की सुरक्षा आवश्यक है। वेबसॉकेट कनेक्शन के लिए एसएसएल/टीएलएस लागू करके सर्वर और क्लाइंट के बीच एन्क्रिप्टेड डेटा स्ट्रीम सुनिश्चित करना संभव है। इसके अलावा, आने वाले ऑडियो डेटा को संसाधित करने से पहले उसकी अखंडता और प्रामाणिकता को सत्यापित करके हानिकारक डेटा इंजेक्शन से बचा जा सकता है। सुरक्षा और प्रदर्शन पर समान जोर देकर संपूर्ण ऑडियो स्ट्रीमिंग और ट्रांसक्रिप्शन सिस्टम को अधिक विश्वसनीय, स्केलेबल और सुरक्षित बनाया जा सकता है।

ऑडियो स्ट्रीमिंग के लिए एसिंसियो और थ्रेडिंग टुगेदर के संबंध में सामान्य प्रश्न

थ्रेडिंग रीयल-टाइम ऑडियो प्रोसेसिंग को संभालने में कैसे मदद करती है?
उपयोग करके ThreadPoolExecutor, थ्रेडिंग मुख्य थ्रेड को अन्य थ्रेड्स को ऑडियो प्रोसेसिंग जैसी एसिंक्रोनस गतिविधियों को सौंपते समय वेबसॉकेट कनेक्शन को प्रबंधित करने में सक्षम बनाता है।
मुझे क्यों उपयोग करना चाहिए? asyncio अकेले थ्रेडिंग के बजाय?
asyncio वेबसॉकेट कनेक्शन और एपीआई कॉल जैसे I/O-बाउंड संचालन को प्रबंधित करने की अधिक स्केलेबल विधि की पेशकश करके यह सुनिश्चित करता है कि सर्वर बिना रुके कई कनेक्शनों को संभाल सकता है।
इस्तेमाल करने से क्या फायदा है asyncio.run_coroutine_threadsafe?
यह कमांड एक अलग थ्रेड के भीतर से एसिंक फ़ंक्शन के निष्पादन की अनुमति देकर सिंक्रोनस ऑडियो प्रोसेसिंग के साथ एसिंक वेबसॉकेट गतिविधियों के एकीकरण को सक्षम बनाता है।
क्या मैं Google का उपयोग कर सकता हूँ SpeechAsyncClient वास्तविक समय ऑडियो प्रतिलेखन के लिए?
हाँ, SpeechAsyncClient ए के साथ संगत है asyncioनॉन-ब्लॉकिंग ट्रांसक्रिप्शन प्रोसेसिंग के लिए -आधारित आर्किटेक्चर, क्योंकि यह Google स्पीच-टू-टेक्स्ट एपीआई तक अतुल्यकालिक पहुंच प्रदान करता है।
मैं ऑडियो स्ट्रीम प्रोसेसिंग के प्रदर्शन को कैसे अनुकूलित कर सकता हूं?
बफ़रिंग लागू करें, का उपयोग करके डेटा प्रवाह प्रबंधित करें asyncio.Queue, और यह सुनिश्चित करने के लिए कि सिस्टम लोड के तहत प्रतिक्रियाशील बना रहे, बैकप्रेशर या टाइमआउट जैसे तंत्र का उपयोग करें।

रीयल-टाइम ऑडियो प्रोसेसिंग पर अंतिम विचार

Asyncio और थ्रेडिंग संयुक्त रूप से वास्तविक समय की ऑडियो स्ट्रीम को प्रभावी ढंग से प्रबंधित करने का एक शक्तिशाली तरीका प्रदान करते हैं। गैर-अवरुद्ध संचालन और समानांतर प्रसंस्करण के लिए थ्रेडिंग के लिए एसिंकियो के फायदों का उपयोग करते हुए, सिस्टम किसी भी प्रदर्शन समस्या या डेटा हानि का अनुभव किए बिना वास्तविक समय ट्रांस्क्रिप्शन का उत्पादन कर सकता है।

लेकिन इस पद्धति के लिए गति अनुकूलन, त्रुटि प्रबंधन और सिंक्रोनस और एसिंक घटकों के बीच निर्बाध संचार की सुविधा पर बारीकी से ध्यान देने की आवश्यकता है। यह हाइब्रिड दृष्टिकोण सही कॉन्फ़िगरेशन के साथ लाइव ट्रांसक्रिप्शन और ऑडियो स्ट्रीमिंग सेवाओं के लिए एक स्केलेबल, उत्तरदायी प्रणाली प्रदान कर सकता है।

सन्दर्भ और अतिरिक्त संसाधन

Google स्पीच-टू-टेक्स्ट एपीआई और वास्तविक समय ट्रांसक्रिप्शन के लिए पायथन के साथ इसके एकीकरण के बारे में विस्तार से बताया गया है। संपूर्ण दस्तावेज़ यहां उपलब्ध है Google क्लाउड वाक्-से-पाठ .
नॉन-ब्लॉकिंग I/O ऑपरेशंस के लिए पायथन में थ्रेडिंग और एसिंसियो को कैसे संयोजित करें, यह बताता है। विस्तृत गाइड यहां उपलब्ध है पायथन असिन्सियो आधिकारिक दस्तावेज़ीकरण .
पायथन अनुप्रयोगों के लिए वेबसॉकेट के साथ काम करने में व्यावहारिक अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। से और जानें वेबसॉकेट दस्तावेज़ीकरण .
concurrent.futures और ThreadPoolExecutor के उपयोग के बारे में अधिक जानकारी के लिए, आधिकारिक Python गाइड पर जाएँ पायथन में थ्रेडिंग .

Asyncio और थ्रेडिंग का उपयोग करके वेबसॉकेट पर पायथन-आधारित प्रभावी ऑडियो स्ट्रीमिंग