Bert-VITS2-ext

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539 58 较难 1 次阅读 1周前AGPL-3.0音频视频语言模型
AI 解读 由 AI 自动生成,仅供参考

Bert-VITS2-ext 是一款基于 Bert-VITS2 语音合成模型开发的扩展工具,旨在让虚拟角色在说话时同步生成自然的面部表情与身体动作。它解决了传统 TTS 技术仅能输出音频、缺乏情感表现力的问题,通过从语音生成的隐变量中直接推导面部参数(兼容 Live Link Face),实现了音画高度同步的驱动效果。

该项目不仅支持纯语音驱动表情,还探索了结合 MotionGPT 等模型,根据语义内容生成匹配的身体动画,甚至能与虚幻引擎(UE)中的 MetaHuman 数字人实时联动。技术亮点在于其独特的网络架构改进:将输入从一维序列升级为二维频谱图,采用 Conv2D 替代 Conv1D 以增强特征提取能力,并移除了高耗能的 Transformer 模块,显著提升了推理效率。此外,它还尝试适配 CosyVoice 和 GPT-SoVITS 等其他主流语音模型。

Bert-VITS2-ext 主要面向具备一定编程基础的开发者、AI 研究人员以及数字人内容创作者。如果你希望为虚拟主播、游戏 NPC 或动画角色赋予更生动的演绎能力,且熟悉 Python 环境与深度学习训练流程,这款开源项目将提供强大的技术支持与灵活的定制空间。

使用场景

某独立游戏开发团队正在为一款剧情向 RPG 制作中文配音的 MetaHuman 角色,需要让 NPC 在说话时拥有自然的面部表情。

没有 Bert-VITS2-ext 时

  • 表情与口型割裂:开发者需先单独生成语音,再手动调整面部权重或依赖基础口型同步,导致角色说话时眼神呆滞、表情僵硬。
  • 工作流繁琐低效:音频与动画数据分属不同管线,需人工对齐时间轴,每修改一句台词都要重新调整整套动画序列。
  • 情感表达缺失:传统 TTS 仅输出音频,无法捕捉语调中隐含的情绪(如愤怒时的皱眉、悲伤时的嘴角下垂),角色缺乏生命力。
  • 多模型协作困难:若尝试结合 MotionGPT 生成肢体动作,因缺乏统一的隐变量引导,身体动作与语音节奏往往不匹配。

使用 Bert-VITS2-ext 后

  • 音画天然同步:工具在生成语音的同时,直接通过隐变量 z 旁路输出高精度的 Live Link Face 表情数据,确保口型、眉眼动作与声音完美契合。
  • 一键式自动化流程:只需输入文本,即可同时获得 WAV 音频和对应的表情序列文件,通过 tts2ue.py 脚本可直接驱动 UE5 中的 MetaHuman,大幅缩短制作周期。
  • 细腻的情感还原:基于 BERT 的语义理解与声学特征,模型能根据语境自动生成微表情,让 NPC 在讲述悲伤故事时自然流露哀伤神情。
  • 扩展肢体动画潜力:生成的统一隐变量可作为后续 MotionGPT 等模型的引导信号,为未来实现“语音 - 表情 - 肢体”全链路自动化打下基础。

Bert-VITS2-ext 通过将情感计算融入语音合成底层,实现了从“念稿机器”到“鲜活角色”的质变,极大降低了高保真虚拟人的制作门槛。

运行环境要求

操作系统
  • 未说明
GPU

未说明 (项目涉及深度学习训练与推理,且原版 Bert-VITS2 通常依赖 NVIDIA GPU 和 CUDA,但本文档未明确具体型号或显存要求)

内存

未说明

依赖
notes1. 本项目是 Bert-VITS2 的扩展,主要功能是同步生成脸部表情数据 (Live Link Face) 及身体动画。 2. 2025.8 版本更新了模型架构:输入变为 2D [B, H, W, C],使用 Conv2D 替代 Conv1D,并移除了 Transformer 模块。 3. 数据采集需配合 Unreal Engine 中的 MetaHuman 和 Live Link Face 插件,默认端口 11111。 4. 身体动画生成可选配 MotionGPT (仅支持英文文本驱动) 或通过 audio2photoreal 方案。 5. 推理生成的动画默认帧率为 86.1328125 FPS,可通过脚本转换为 UE 可用的格式。 6. 原文提到纯中文素材训练在 v2.1-2.3 版本效果略逊于 v1.0,纯中文需求可考虑降级或混合使用。
python未说明
torch (隐含)
transformers (隐含,因使用 Bert)
numpy (隐含,用于处理 .npy 文件)
ffmpeg (用于音频预处理)
Bert-VITS2-ext hero image

快速开始

简介

2025.8 改进

  • 输入从 1D 变为 2D:旧模型输入是  [B, C, T]  的一维序列,而新模型输入是  [B, H, W, C]  即  [批次, 频率, 时间, 1]  的二维数据
  • 用  Conv2D  替代了  Conv1D  作为特征提取的起点
  • 移除了计算量巨大的 Transformer 模块
  • 参考Improvement_2025.md
  • Demo 2025

扩展到 CosyVoice

扩展到 GPT-SoVITS

  • GPT-SoVITS 表情测试
    • 直接在 GPT-SoVITS上重新训练,实测结果比较糟糕
    • 暂时使用的方法是从 Bert-VITS2-ext 里直接把后验部分以及表情生成部分模型复制到 GPT-SoVITS 里测试。
    • 这会导致一次重复的计算,以及更多的预测变差

TTS

TTS 同步输出表情

思路

  • 参考VITS论文的网络结构图(非 bert-vits2,但大体结构是一样的),获取文本编码及变换后、解码前的隐变量 z,从旁路输出表情值(Live Link Face 数值)
    • 冻结原网络的参数,单独增加一路 LSTM 和 MLP 处理,完成 z 到表情的 seq2seq 生成与映射
    • 当然如果有高质量的表情数据,也可以把表情也加入原始 TTS 网络训练,应该能提高音频质量

网络结构

数据采集

  • 设置 Live Link Face 的 Targets 为本机 IP,端口默认 11111
  • 同步采集语音和对应的 Live Link 输出的表情值,分别存入到 records 文件夹
    • 执行一下脚本采集,每次 20 秒
    • 音频默认为 44100 Hz
    • 音频、表情的采集可能有偏移
    • 可对比验证集的损失找到同一数据源的最佳偏移位置
python ./motion/record.py
  • 查看数据是否正常

  • 测试数据

    • 将录下的 bs 数据通过 live link 发给 UE 中的 MetaHuman,同步播放语音,检查是否匹配
python ./motion/tts2ue.py --bs_npy_file  ./records/2023-12-23-17-19-54.npy --wav_file ./records/2023-12-23-17-19-54.wav  --fps 60

数据预处理

  • 读取 records 中的所有音频文件,利用后验编码器,把音频编码后的隐变量 z 存入 *.z.npy
  • 写入训练和验证用的文件列表
    • filelists/val_visemes.list
    • filelists/train_visemes.list
python ./motion/prepare_visemes.py

训练

  • 在 train_ms.py 后加上--visemes 来区别和主网的训练
python train_ms.py  -m OUTPUT_MODEL --config ./configs/config.json --visemes

推理

  • 在 webui.py 执行时,将输出的音频、隐变量、动画数据写入当前目录,可用 tts2ue.py 来查看生成效果
  • 生成的动画默认的 fps 是和隐变量一样的 86.1328125
    • 44100/86.1328125 = 512,刚好整除,这是 Bert-VITS2 音频采样频率、网络结构和 hidden_channels 决定的
python ./motion/tts2ue.py --bs_npy_file ./tmp.npy --wav_file ./tmp.wav --delay_ms 700

声音到表情

  • 利用后验编码器,把声音转换成 z,然后再把 z 转成表情
    • 音频需转成 44100hz 的 wav 文件,并只保留一个通道(ffmpeg)
# 音频截取转换
ffmpeg -i input_file -ss 00:00:00 -t 00:00:10 -ar 44100 -f wav test.wav

# 保留通道1
ffmpeg -i test.wav -map_channel 0.0.0 output.wav

python  ./motion/wav_to_visemes.py output.wav

身体动画

MotionGPT

  • 有了语音和表情后,还可以在 LLM 驱动下产生与之匹配的动作描述,然后用 text to motion 模型生成与说话内容匹配的身体动画,甚至和场景、他人进行交互。
  • text to motion 测试采用的项目是 MotionGPT
    • 暂未做动画过度处理,看介绍模型是支持的 motion in-between
    • MotionGPT 用的 flan-t5-base,不能理解中文,所以无法用说话的文本产生同步度很高的动画(翻译成英文后语序多少有些变化)
      • 是否可以用说话的文本或隐变量 z 来指导动作生成暂未可知
  • MotionGPT 输出的是骨骼位置,与 UE 的骨骼动画不能直接对接
    • 目前用了简化方法估算运动数值,会有不小的位置损失
      • 计算出骨骼相对父节点的旋转变化量(四元数)
      • 通过 OSC 协议发送给 VMCtoMOP程序,可预览动画,并做协议转换
      • 借助Mop 插件将 MOP 数据映射给 MetaHuman
        • 测试版本是 UE5.3

audio2photoreal

Bert-VITS2 原版声明

LOGO

VITS2 Backbone with multilingual bert

For quick guide, please refer to webui_preprocess.py.

简易教程请参见 webui_preprocess.py

请注意,本项目核心思路来源于anyvoiceai/MassTTS 一个非常好的 tts 项目

MassTTS 的演示 demo 为ai 版峰哥锐评峰哥本人,并找回了在金三角失落的腰子

成熟的旅行者/开拓者/舰长/博士/sensei/猎魔人/喵喵露/V 应当参阅代码自己学习如何训练。

严禁将此项目用于一切违反《中华人民共和国宪法》,《中华人民共和国刑法》,《中华人民共和国治安管理处罚法》和《中华人民共和国民法典》之用途。

严禁用于任何政治相关用途。

Video:https://www.bilibili.com/video/BV1hp4y1K78E

Demo:https://www.bilibili.com/video/BV1TF411k78w

References

感谢所有贡献者作出的努力

常见问题

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