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15. 使用 Piper 和 OpenAI 进行 TTS

在上一课中，我们在 Raspberry Pi 上尝试了两种内置 TTS 引擎（Espeak 和 Pico2Wave）。现在让我们探索另外两种更强大的选择：Piper（离线、基于神经网络）和 OpenAI TTS（在线、基于云）。

Piper：本地 TTS 引擎，在 Raspberry Pi 上离线运行。
OpenAI TTS：在线服务，提供非常自然、类似人声的语音。

开始之前

请确保已完成以下步骤：

安装所有模块（重要） — 安装 robot-hat、vilib、pidog 模块，然后运行脚本 i2samp.sh。

测试 Piper

尝试步骤如下：

创建一个新文件：

cd ~/pidog/examples
sudo nano test_tts_piper.py

将下面的示例代码复制到文件中。按 Ctrl+X，然后按 Y，最后按 Enter 保存并退出。

from pidog.tts import Piper

tts = Piper()

# List supported languages
print(tts.available_countrys())

# List models for English (en_us)
print(tts.available_models('en_us'))

# Set a voice model (auto-download if not already present)
tts.set_model("en_US-amy-low")

# Say something
tts.say("Hello! I'm Piper TTS.")

available_countrys()：打印支持的语言。
available_models()：列出该语言可用的模型。
set_model()：设置语音模型（如果缺少会自动下载）。
say()：将文本转换为语音并播放。

运行程序：
```
sudo python3 test_tts_piper.py
```
首次运行时，所选语音模型会自动下载。
- 然后你应该能听到 Pidog 说：Hello! I'm Piper TTS.
- 你可以通过调用 set_model() 并传入不同的名称来切换其他语言模型。

测试 OpenAI TTS

获取并保存你的 API 密钥

访问 OpenAI Platform 并登录。在 API keys 页面，单击 Create new secret key。
填写相关信息（Owner、Name、Project 及权限，如果需要），然后单击 Create secret key。
密钥创建后，请立即复制——你将无法再次查看。如果丢失，则必须生成一个新的密钥。
在你的项目文件夹中（例如：/pidog/examples），创建一个名为 secret.py 的文件：
```
cd ~/pidog/examples
sudo nano secret.py
```

将密钥粘贴到文件中，如下所示：

# secret.py
# Store secrets here. Never commit this file to Git.
OPENAI_API_KEY = "sk-xxx"

编写并运行测试程序

创建一个新文件：

cd ~/pidog/examples
sudo nano test_tts_openai.py

将下面的示例代码复制到文件中。按 Ctrl+X，然后按 Y，最后按 Enter 保存并退出。

from pidog.tts import OpenAI_TTS
from secret import OPENAI_API_KEY   # or use the try/except version shown above

# Initialize OpenAI TTS
tts = OpenAI_TTS(api_key=OPENAI_API_KEY)
tts.set_model('gpt-4o-mini-tts')  # low-latency TTS model
tts.set_voice('alloy')            # pick a voice

# Quick hello (sanity check)
tts.say("Hello! I'm OpenAI TTS.")

运行程序：
```
sudo python3 test_tts_openai.py
```
你应该能听到 Pidog 说：

Hello! I'm OpenAI TTS.

故障排查

No module named ‘secret’

这意味着 secret.py 不在你的 Python 文件所在的同一文件夹中。将 secret.py 移动到运行脚本的同一目录下，例如：
```
ls ~/pidog/examples
# Make sure you see both: secret.py and your .py file
```
OpenAI: Invalid API key / 401
- 检查你是否粘贴了完整的密钥（以 sk- 开头），且没有多余的空格或换行。
- 确保你的代码正确导入了它：
```
from secret import OPENAI_API_KEY
```
- 确认你的 Pi 可以访问网络（尝试 ping api.openai.com）。
OpenAI: Quota exceeded / billing error
- 你可能需要在 OpenAI 仪表板中添加计费信息或增加配额。
- 在解决账户/计费问题后重试。
Piper: tts.say() 运行但无声音
- 确保语音模型确实存在：
```
ls ~/.local/share/piper/voices
```
- 确认代码中的模型名称完全匹配：
```
tts.set_model("en_US-amy-low")
```
- 检查 Pi 上的音频输出设备/音量（alsamixer），并确保扬声器已连接且通电。
ALSA / 音频设备错误（例如 “Audio device busy” 或 “No such file or directory”）
- 关闭其他使用音频的程序。
- 如果设备一直忙碌，重启 Pi。
- 对于 HDMI 与耳机插孔输出，请在 Raspberry Pi OS 的音频设置中选择正确的设备。
运行 Python 时权限被拒绝
- 如果你的环境需要，请尝试使用 sudo：
```
sudo python3 test_tts_piper.py
```

TTS 引擎对比

功能对比：Espeak vs Pico2Wave vs Piper vs OpenAI TTS
项目	Espeak	Pico2Wave	Piper	OpenAI TTS
运行平台	Raspberry Pi 内置（离线）	Raspberry Pi 内置（离线）	Raspberry Pi / PC（离线，需要模型）	云端（在线，需要 API 密钥）
语音质量	机器人感强	比 Espeak 更自然	自然（神经 TTS）	非常自然/接近人声
可调参数	速度、音调、音量	有限的调节选项	选择不同的语音/模型	选择模型和音色
语言支持	多语言（质量参差不齐）	有限的语言集	提供多种语音/语言	英语效果最佳（其他语言视可用性而定）
延迟/速度	非常快	快	在 Pi 4/5 上使用 “low” 模型可实时	依赖网络（通常延迟较低）
设置步骤	极少	极少	下载 `.onnx` + `.onnx.json` 模型	创建 API 密钥，安装客户端
最佳用途	快速测试、基本提示	稍好的离线语音	质量更好的本地项目	最高质量、丰富的语音选项