Emotion2Vec+ Large情感得分分布可视化实战教程

Emotion2Vec+ Large情感得分分布可视化实战教程

1. 引言

1.1 语音情感识别的技术背景

随着人机交互技术的不断发展，语音情感识别（Speech Emotion Recognition, SER）逐渐成为智能语音系统中的关键能力。传统语音识别仅关注“说了什么”，而情感识别则进一步理解“以何种情绪在说”。这一能力广泛应用于客服质检、心理健康评估、虚拟助手情感化响应等场景。

近年来，基于自监督学习的大规模预训练模型显著提升了语音情感识别的准确率。其中，阿里达摩院推出的Emotion2Vec+ Large模型凭借其在4万小时多语种数据上的预训练优势，在多个基准测试中表现优异。该模型不仅能识别基本情感类别，还能输出细粒度的情感得分分布，为后续分析提供了丰富信息。

1.2 本文目标与价值

尽管 Emotion2Vec+ Large 提供了强大的情感识别能力，但其原始输出为结构化的数值结果，缺乏直观的可视化呈现。本文将围绕科哥二次开发的 WebUI 系统，手把手实现情感得分分布的可视化分析流程，帮助开发者和研究人员：

• 快速部署并运行 Emotion2Vec+ Large 推理服务
• 获取音频的情感得分向量
• 将 JSON 格式的得分结果转化为可视化图表
• 分析不同音频之间的情感模式差异

通过本教程，读者将掌握从模型调用到数据可视化的完整闭环，具备对语音情感数据进行深度挖掘的能力。

2. 环境准备与系统部署

2.1 运行环境要求

本系统基于 Python 构建，建议使用 Linux 或 macOS 系统运行。最低硬件配置如下：

2.2 启动应用服务

系统已封装好启动脚本，用户只需执行以下命令即可启动 WebUI 服务：

/bin/bash /root/run.sh

该脚本会自动完成以下操作：

• 检查依赖库是否安装
• 下载 Emotion2Vec+ Large 模型（约1.9GB）
• 启动 Gradio Web 服务
• 监听本地端口7860

首次运行需等待 5-10 秒用于模型加载，后续请求处理时间可控制在 2 秒以内。

2.3 访问 WebUI 界面

服务启动后，在浏览器中访问：

http://localhost:7860

即可进入图形化操作界面，支持上传音频、选择参数、查看结果及下载特征文件。

3. 情感识别流程详解

3.1 音频输入规范

系统支持多种常见音频格式，包括 WAV、MP3、M4A、FLAC 和 OGG。上传前请注意以下建议：

• 推荐时长：1–30 秒（过短音频可能无法有效捕捉情感特征）
• 采样率：任意（系统自动转换为 16kHz）
• 文件大小：建议不超过 10MB
• 内容类型：单人语音为主，避免多人对话或背景音乐干扰

3.2 参数配置说明

3.2.1 识别粒度选择

对于大多数应用场景，推荐使用utterance模式。

3.2.2 Embedding 特征导出

勾选“提取 Embedding 特征”选项后，系统将生成.npy格式的特征向量文件。该向量是音频在高维空间中的数值表示，可用于：

• 跨音频情感相似度计算
• 聚类分析（如客户情绪分组）
• 输入至下游机器学习模型进行二次建模

4. 结果解析与数据获取

4.1 输出目录结构

每次识别任务完成后，系统会在outputs/目录下创建一个以时间戳命名的子目录，例如：

outputs/ └── outputs_20240104_223000/ ├── processed_audio.wav ├── result.json └── embedding.npy (可选)

4.2 result.json 文件结构解析

result.json是核心输出文件，包含完整的识别结果。示例如下：

{ "emotion": "happy", "confidence": 0.853, "scores": { "angry": 0.012, "disgusted": 0.008, "fearful": 0.015, "happy": 0.853, "neutral": 0.045, "other": 0.023, "sad": 0.018, "surprised": 0.021, "unknown": 0.005 }, "granularity": "utterance", "timestamp": "2024-01-04 22:30:00" }

其中"scores"字段即为本文重点——9维情感得分向量，所有值之和为 1.0，代表概率分布。

5. 情感得分可视化实现

5.1 可视化目标设计

为了更直观地理解情感分布，我们将实现以下两种图表：

1. 柱状图（Bar Chart）：展示每种情感的得分高低
2. 雷达图（Radar Chart）：呈现多维度情感轮廓，便于比较不同音频的情感模式

5.2 依赖库安装

确保已安装以下 Python 包：

pip install matplotlib numpy pandas

5.3 完整可视化代码实现

import json import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from matplotlib.font_manager import FontProperties import seaborn as sns # 设置中文字体支持 plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei', 'Arial Unicode MS', 'DejaVu Sans'] plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 情感标签定义（按固定顺序） emotions = [ 'angry', 'disgusted', 'fearful', 'happy', 'neutral', 'other', 'sad', 'surprised', 'unknown' ] chinese_labels = [ '愤怒', '厌恶', '恐惧', '快乐', '中性', '其他', '悲伤', '惊讶', '未知' ] def load_emotion_scores(json_path): """加载 result.json 中的情感得分""" with open(json_path, 'r', encoding='utf-8') as f: data = json.load(f) scores = [data['scores'][e] for e in emotions] return np.array(scores) def plot_bar_chart(scores, title="情感得分分布"): """绘制柱状图""" plt.figure(figsize=(10, 6)) colors = sns.color_palette("RdYlGn", len(scores))[::-1] bars = plt.bar(chinese_labels, scores, color=colors, alpha=0.8) # 添加数值标签 for bar, score in zip(bars, scores): plt.text(bar.get_x() + bar.get_width()/2, bar.get_height() + 0.01, f'{score:.3f}', ha='center', va='bottom', fontsize=10) plt.title(title, fontsize=16, fontweight='bold') plt.ylabel('得分', fontsize=12) plt.ylim(0, max(scores)*1.15) plt.xticks(rotation=45) plt.grid(axis='y', linestyle='--', alpha=0.7) plt.tight_layout() plt.show() def plot_radar_chart(scores, title="情感轮廓雷达图"): """绘制雷达图""" N = len(emotions) angles = [n / float(N) * 2 * np.pi for n in range(N)] scores += [scores[0]] # 闭合图形 angles += [angles[0]] fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 8), subplot_kw=dict(polar=True)) ax.plot(angles, scores, linewidth=2, color='red', marker='o', markersize=6) ax.fill(angles, scores, color='red', alpha=0.25) # 设置标签 plt.xticks(angles[:-1], chinese_labels, fontsize=12) plt.yticks(np.arange(0, 1.1, 0.2), fontsize=10) plt.ylim(0, 1) # 设置标题 plt.title(title, size=16, color='darkblue', pad=30, fontweight='bold') plt.tight_layout() plt.show() # 使用示例 if __name__ == "__main__": # 替换为实际路径 json_path = "outputs/outputs_20240104_223000/result.json" try: scores = load_emotion_scores(json_path) print("加载成功！各情感得分为：") for label, score in zip(chinese_labels, scores): print(f"{label}: {score:.3f}") # 绘制柱状图 plot_bar_chart(scores, "语音情感得分分布（柱状图）") # 绘制雷达图 plot_radar_chart(scores, "语音情感轮廓（雷达图）") except Exception as e: print(f"读取或绘图失败：{e}")

5.4 可视化效果说明

• 柱状图：适合展示主导情感及其置信度，清晰反映主要情绪倾向。
• 雷达图：突出多维情感的相对强度，便于发现混合情感（如“惊喜+快乐”）或模糊状态（多个低分项并存）。

6. 实践技巧与优化建议

6.1 提升识别准确性的方法

6.2 批量处理与自动化脚本

若需批量分析大量音频，可编写自动化脚本遍历outputs/目录下的所有result.json文件，并生成汇总报告：

import os import glob def batch_analyze_results(output_dir="outputs"): all_scores = [] paths = sorted(glob.glob(os.path.join(output_dir, "outputs_*", "result.json"))) for path in paths: try: scores = load_emotion_scores(path) all_scores.append(scores) print(f"已加载: {path}") except: continue return np.array(all_scores)

该数组可用于统计平均情感分布、聚类分析或构建情感趋势图。

7. 总结

7.1 技术价值回顾

本文围绕 Emotion2Vec+ Large 模型的二次开发系统，系统性地实现了语音情感得分的可视化分析流程。我们完成了：

• WebUI 服务的部署与使用
• 情感得分数据的提取与解析
• 基于 Matplotlib 的双模可视化方案（柱状图 + 雷达图）
• 可扩展的批量处理框架

这些能力使得非专业用户也能轻松开展语音情感数据分析工作。

7.2 应用前景展望

未来可在以下方向进一步拓展：

• 构建实时情感监控仪表盘
• 结合 ASR 文本进行多模态情感融合分析
• 在客服系统中实现自动情绪预警机制
• 开发移动端轻量化版本

通过持续迭代，Emotion2Vec+ Large 不仅是一个识别工具，更可演变为企业级情感智能平台的核心组件。

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