声音好听,颜值能打,基于PaddleGAN给人工智能AI语音模型配上动态画面(Python3.10)
借助So-vits我们可以自己训练五花八门的音色模型，然后复刻想要欣赏的任意歌曲，实现点歌自由，但有时候却又总觉得少了点什么，没错，缺少了画面，只闻其声，却不见其人，本次我们让AI川普的歌声和他伟岸的形象同时出现，基于PaddleGAN构建“靓声靓影”的“懂王”。
PaddlePaddle是百度开源的深度学习框架，其功能包罗万象，总计覆盖文本、图像、视频三大领域40个模型，可谓是在深度学习领域无所不窥。
PaddleGAN视觉效果模型中一个子模块Wav2lip是对开源库Wav2lip的二次封装和优化，它实现了人物口型与输入的歌词语音同步，说白了就是能让静态图的唇部动起来，让人物看起来仿佛正在唱歌。
除此以外，Wav2lip还可以直接将动态的视频，进行唇形替换，输出与目标语音相匹配的视频，如此一来，我们就可以通过AI直接定制属于自己的口播形象了。
本机配置CUDA和cudnn
要想把PaddlePaddle框架在本地跑起来，并非易事，但好在有国内深度学习领域的巨擘百度进行背书，文档资源非常丰富，只要按部就班，就不会出太大问题。
首先，在本地配置好Python3.10开发环境，参见：一网成擒全端涵盖，在不同架构(Intel x86/Apple m1 silicon)不同开发平台(Win10/Win11/Mac/Ubuntu)上安装配置Python3.10开发环境
随后，需要在本地配置好CUDA和cudnn，cudnn是基于CUDA的深度学习GPU加速库，有了它才能在GPU上完成深度学习的计算。它就相当于工作的工具，而CUDA作为计算平台，就需要cudnn的配合，这俩个在版本上必须配套。
首先点击N卡控制中心程序，查看本机N卡驱动所支持的CUDA版本：
从图上可知，笔者的显卡是RTX4060，当前驱动最大支持CUDA12.1的版本，换句话说只要是小于等于12.1的CUDA就都是支持的。
随后查看PaddlePaddle框架的官方文档，查看Python3.10所支持的框架版本：
https://www.paddlepaddle.org.cn/documentation/docs/zh/install/Tables.html#ciwhls-release
根据文档可知，对于Python3.10来说，PaddlePaddle最高的支持版本是win-cuda11.6-cudnn8.4-mkl-vs2017-avx，也就是CUDA的版本是11.6，cudnn的版本是8.4，再高就不支持了。
所以本机需要安装CUDA11.6和cudnn8.4。
注意版本一定要吻合，否则后续无法启动程序。
知晓了版本号，我们只需要去N卡的官网下载安装包即可。
CUDA11.6安装包下载地址：
https://developer.nvidia.com/cuda-toolkit-archive
cudnn8.4安装包下载地址：
https://developer.nvidia.com/rdp/cudnn-archive
首先安装CUDA11.6，安装完成后，解压cudnn8.4压缩包，将解压后的文件拷贝到CUDA11.6安装目录中即可，CUDA安装路径是：
C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.6
随后需要将bin目录添加到系统的环境变量中：
C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.6\bin
接着在终端进入demo文件夹：
C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.6\extras\demo_suite
执行bandwidthTest.exe命令，返回：
C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.6\extras\demo_suite>bandwidthTest.exe
[CUDA Bandwidth Test] - Starting...
Running on...
Device 0: NVIDIA GeForce RTX 4060 Laptop GPU
Quick Mode
Host to Device Bandwidth, 1 Device(s)
PINNED Memory Transfers
Transfer Size (Bytes) Bandwidth(MB/s)
33554432 12477.8
Device to Host Bandwidth, 1 Device(s)
PINNED Memory Transfers
Transfer Size (Bytes) Bandwidth(MB/s)
33554432 12337.3
Device to Device Bandwidth, 1 Device(s)
PINNED Memory Transfers
Transfer Size (Bytes) Bandwidth(MB/s)
33554432 179907.9
Result = PASS
NOTE: The CUDA Samples are not meant for performance measurements. Results may vary when GPU Boost is enabled.
即代表安装成功，随后可通过deviceQuery.exe查询GPU设备：
C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.6\extras\demo_suite>deviceQuery.exe
deviceQuery.exe Starting...
CUDA Device Query (Runtime API) version (CUDART static linking)
Detected 1 CUDA Capable device(s)
Device 0: "NVIDIA GeForce RTX 4060 Laptop GPU"
CUDA Driver Version / Runtime Version 12.1 / 11.6
CUDA Capability Major/Minor version number: 8.9
Total amount of global memory: 8188 MBytes (8585216000 bytes)
MapSMtoCores for SM 8.9 is undefined. Default to use 128 Cores/SM
MapSMtoCores for SM 8.9 is undefined. Default to use 128 Cores/SM
(24) Multiprocessors, (128) CUDA Cores/MP: 3072 CUDA Cores
GPU Max Clock rate: 2370 MHz (2.37 GHz)
Memory Clock rate: 8001 Mhz
Memory Bus Width: 128-bit
L2 Cache Size: 33554432 bytes
Maximum Texture Dimension Size (x,y,z) 1D=(131072), 2D=(131072, 65536), 3D=(16384, 16384, 16384)
Maximum Layered 1D Texture Size, (num) layers 1D=(32768), 2048 layers
Maximum Layered 2D Texture Size, (num) layers 2D=(32768, 32768), 2048 layers
Total amount of constant memory: zu bytes
Total amount of shared memory per block: zu bytes
Total number of registers available per block: 65536
Warp size: 32
Maximum number of threads per multiprocessor: 1536
Maximum number of threads per block: 1024
Max dimension size of a thread block (x,y,z): (1024, 1024, 64)
Max dimension size of a grid size (x,y,z): (2147483647, 65535, 65535)
Maximum memory pitch: zu bytes
Texture alignment: zu bytes
Concurrent copy and kernel execution: Yes with 1 copy engine(s)
Run time limit on kernels: Yes
Integrated GPU sharing Host Memory: No
Support host page-locked memory mapping: Yes
Alignment requirement for Surfaces: Yes
Device has ECC support: Disabled
CUDA Device Driver Mode (TCC or WDDM): WDDM (Windows Display Driver Model)
Device supports Unified Addressing (UVA): Yes
Device supports Compute Preemption: Yes
Supports Cooperative Kernel Launch: Yes
Supports MultiDevice Co-op Kernel Launch: No
Device PCI Domain ID / Bus ID / location ID: 0 / 1 / 0
Compute Mode:
< Default (multiple host threads can use ::cudaSetDevice() with device simultaneously) >
deviceQuery, CUDA Driver = CUDART, CUDA Driver Version = 12.1, CUDA Runtime Version = 11.6, NumDevs = 1, Device0 = NVIDIA GeForce RTX 4060 Laptop GPU
Result = PASS
至此，CUDA和cudnn就配置好了。
配置PaddlePaddle框架
配置好CUDA之后，让我们来安装PaddlePaddle框架：
python -m pip install paddlepaddle-gpu==2.4.2.post116 -f https://www.paddlepaddle.org.cn/whl/windows/mkl/avx/stable.html
这里安装paddlepaddle的gpu版本，版本号是2.4.2.post116，2.4是最新版，其中116就代表Cuda的版本，注意版本一定不能弄错。
随后克隆PaddleGan项目：
git clone https://gitee.com/PaddlePaddle/PaddleGAN
运行命令本地编译安装PaddleGan项目：
pip install -v -e .
随后再安装其他依赖：
pip install -r requirements.txt
这里有几个坑，需要说明一下：
首先PaddleGan依赖的numpy库还是老版本，它不支持最新的1.24版本，所以如果您的numpy版本是1.24，需要先把numpy卸载了：
pip uninstall numpy
随后安装1.21版本：
pip install numpy==1.21
接着在Python终端中验证PaddleGan是否安装成功：
import paddle
paddle.utils.run_check()
如果报这个错误：
PreconditionNotMetError: The third-party dynamic library (cudnn64_7.dll) that Paddle depends on is not configured correctly. (error code is 126)
Suggestions:
1. Check if the third-party dynamic library (e.g. CUDA, CUDNN) is installed correctly and its version is matched with paddlepaddle you installed.
2. Configure third-party dynamic library environment variables as follows:
- Linux: set LD_LIBRARY_PATH by `export LD_LIBRARY_PATH=...`
- Windows: set PATH by `set PATH=XXX; (at ..\paddle\phi\backends\dynload\dynamic_loader.cc:305)
[operator < fill_constant > error]
则需要下载cudnn64_7.dll动态库，然后复制到CUDA11.6的bin目录中，动态库地址后面会贴出来。
再次运行验证程序，返回：
Python 3.10.11 (tags/v3.10.11:7d4cc5a, Apr 5 2023, 00:38:17) [MSC v.1929 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import paddle
>>> paddle.utils.run_check()
Running verify PaddlePaddle program ...
W0517 20:15:34.881800 31592 gpu_resources.cc:61] Please NOTE: device: 0, GPU Compute Capability: 8.9, Driver API Version: 12.1, Runtime API Version: 11.6
W0517 20:15:34.889958 31592 gpu_resources.cc:91] device: 0, cuDNN Version: 8.4.
PaddlePaddle works well on 1 GPU.
PaddlePaddle works well on 1 GPUs.
PaddlePaddle is installed successfully! Let's start deep learning with PaddlePaddle now.
说明大功告成，安装成功。
本地推理
下面我们给川普的歌曲配上动态画面，首先通过Stable-Diffusion生成一张懂王的静态图片：
关于Stable-Diffusion，请移步：人工智能,丹青圣手,全平台(原生/Docker)构建Stable-Diffusion-Webui的AI绘画库教程(Python3.10/Pytorch1.13.0)，囿于篇幅，这里不再赘述。
接着进入到项目的tools目录：
\PaddleGAN\applications\tools>
将川普的静态图片和歌曲文件放入tools目录中。
接着运行命令，进行本地推理：
python .\wav2lip.py --face .\Trump.jpg --audio test.wav --outfile pp_put.mp4 --face_enhancement
这里--face是目标图片，--audio则是需要匹配唇形的歌曲，--outfile参数是输出视频。
face_enhancement:参数可以添加人脸增强，不添加参数默认为不使用增强功能。
但添加了这个参数需要单独下载模型文件。
Wav2Lip实现唇形与语音精准同步突破的关键在于，它采用了唇形同步判别器，以强制生成器持续产生准确而逼真的唇部运动。此外，它通过在鉴别器中使用多个连续帧而不是单个帧，并使用视觉质量损失（而不仅仅是对比损失）来考虑时间相关性，从而改善了视觉质量。
具体效果：
结语
有的时候，人工智能AI技术的发展真的会让人有一种恍若隔世的感觉，耳听未必为实，眼见也未必为真。最后，成品视频可在Youtube平台(B站)搜索：刘悦的技术博客，欢迎诸君品鉴，本文所有涉及的安装包和动态库请参见：
https://pan.baidu.com/s/1-6NA2uAOSRlT4O0FGEKUGA?pwd=oo0d
提取码：oo0d
