Python利用讯飞语音API实现方言学习之PyQt5界面实现

Python利用讯飞语音API实现方言学习之语音接口封装
前言：前一篇完成了语音接口的封装，接下来完成PyQt5界面实现。

Qt Creator界面设计

PyQt使用非常顺畅，因为Qt提供了跨平台的整套解决方案，采用进行Qt Creator一站解决开发者全部需求，包括编码，帮助文档，界面设计。

软件主要分成两部分界面，简单文档编辑界面和合成的WAV播放器(暂未实现)，分成上下两个部分，在界面呈现时会隐藏其中一个界面，并通过 模式 按钮切换界面。

ui文件转为py文件

安装了PyQt5之后就会在Python环境安装pyuic5.exe，通过这个工具，我们可以直接通过命令将ui文件转为py文件。

pyuic5 命令选项

Usage: pyuic5 [options] <ui-file>

Options:
  --version             show program's version number and exit
  -h, --help            show this help message and exit
  -p, --preview         show a preview of the UI instead of generating code
  -o FILE, --output=FILE
                        write generated code to FILE instead of stdout
  -x, --execute         generate extra code to test and display the class
  -d, --debug           show debug output
  -i N, --indent=N      set indent width to N spaces, tab if N is 0 [default:
                        4]

  Code generation options:
    --import-from=PACKAGE
                        generate imports of pyrcc5 generated modules in the
                        style 'from PACKAGE import ...'
    --from-imports      the equivalent of '--import-from=.'
    --resource-suffix=SUFFIX
                        append SUFFIX to the basename of resource files
                        [default: _rc]

将 voice_ui.ui 转为 voice_ui.py

 pyuic5 -o voice_ui.py voice_ui.ui

生成的文件py文件，主要包含 setupUi 和 retranslateUi 函数

界面类VoiceWidget实现

在生成的界面py文件基础上需要一个框架来承载它，这里就是setupUi参数项中的MainForm参数。因此需要自己写一个继承自Qt界面类的类来完成界面逻辑操作。

class VoiceWidget(QtWidgets.QWidget):
    __CONFIG_FILE = 'config.json'

    def __init__(self):
        super().__init__()
        self._select_docpath = None
        self.ui = Ui_MainForm()
        self.ui.setupUi(self)
        self.docs = Document() 
        self.selected_workdir(os.path.abspath('./workdir'))
        self.taskmgr = TaskManager(self)
        self.restore_ui()
        self.show()
        self.ui.dock_music_widget.hide()

    def restore_ui(self):
        pass

    def save_ui(self):
        pass

    def clean(self):
        pass
    ...

界面类主要处理按钮，滑块，列表，编辑器的事情。窗口设计在Qt Creator中已经完成。
界面采用组合设计，各个组件，Document,TaskManager生命周期与界面一致。

创建窗口

def main():
    app = QtWidgets.QApplication(sys.argv)
    m = VoiceWidget()
    m.setWindowTitle('Learn')
    ret = app.exec_()
    m.clean()
    sys.exit(ret)

信号连接

实际上信号连接可以通过Qt Cretor的 *Signals & Slots Editor 实现编辑，然后稍加修改，比如：

处理Button按钮的press信号：

self.save_pushButton.pressed.connect(MainForm.on_clicked_save)

处理文件列表的右键信号：

self.file_listWidget.itemClicked['QListWidgetItem*'].connect(MainForm.on_clicked_listwidgetitem)

处理水平滑块滑动信号：

self.voice1_horizontalSlider.valueChanged['int'].connect(MainForm.on_speed_changed)

处理语音选择下拉框信号：

self.voice1_comboBox.currentIndexChanged['int'].connect(MainForm.on_people_changed)

QtListWidget 文本不能动态显示bug修复

c++版本qt也存在该bug

bselect = item.isSelected()
self.ui.file_listWidget.takeItem(idx)
self.ui.file_listWidget.insertItem(idx, item)
item.setSelected(bselect)

文档类Document实现

Document类主要实现工作目录维护，txt和wav之间的状态关系。

def __init__(self):
   self.curdoc = None
   self._workdir = None
   self.alldocs = []

主要维护当前文档curdoc ，所有alldocs。工作目录，所有的信息都是在来自于工作目录，通过扫描工作目录建立信息组织。工作目录包含：cache、text、wav三个目录。

每一doc项包含一个词典

DOCSTATE = ['NORMAL', 'WAITING', 'DOING', 'DONE', 'FAIL']
doc = {
    'docpath': doc,
    'wavpath': wav,
    'wavstatus': '',
    'docstatus': 'NORMAL'
}

扫描文件，返回filters列表中筛选的项。

@classmethod
def scan_files(cls, srcdir, filters, recursive=False, depth=1):
    srcdirlen = len(srcdir.split(os.sep))
    files = []
    for parent, dirnames, filenames in os.walk(srcdir):
        l = len(parent.split(os.sep))
        if l - srcdirlen <= depth:
            for fi in filters:
                srcfilter = os.path.join(parent, fi)
                ls = glob.glob(srcfilter, recursive=recursive)
                files.extend(ls)
    return files

txtfiles = self.scan_files(self.subworkdir('text'), '*.txt')

任务管理类TaskManager实现

语音合成是一个耗时的过程，采用后台线程实现，我们采用Python线程实现。TaskManager 就是为了维护任务的删除与增加，内部实现主要采用高效的queue.Queue。

class TaskManager:
    def __init__(self, ui, maxtask=3):
        self.tasks = queue.Queue()
        self.intasks = []
        # self._value_lock = threading.Lock()
        # self.maxtask = maxtask
        self.ui = ui

        self.th = threading.Thread(target=do_combine_voice_task, args=(self,))
        self.th.setDaemon(True)
        self.th.start()
    def add_task(self, task):
        if task['docpath'] not in self.intasks:
            # with self._value_lock:
            self.intasks.append(task['docpath'])
            self.tasks.put(task)

   def remove_task(self, docpath):
       # with self._value_lock:
       self.intasks.remove(docpath)
    ...

程序运行就开启后台线程，等待从任务队列中实现获取合成任务，由于我需要动态删除任务，创建 self.intasks 辅助变量，Queue遍历是一个糟糕的问题。这也引入一个新问题，并发访问intasks会不会造成崩溃？对于我们操作不是非常频繁的方法，基本是不会。为了安全起见，采用threading.Lock()创建一个锁，保护执行线程会访问和界面会访问造成冲突的代码块。

结束队列，采用给队列里插入None标志，当取出None对象时，便认为任务结束。

do_combine_voice_task 实现

def do_combine_voice_task(taskmgr):
    while True:
        binterruput = False
        task_ = taskmgr._task()
        if task_ is None:
            taskmgr.tasks.task_done()
            return
        doc_state = 'NORMAL'
        docpath = task_['docpath']
        wavpath = task_['wavpath']
        tempwavpath = os.path.join(task_['cache'], Document.wavname(docpath))
        try:
            print('begin ', tempwavpath)
            if os.path.exists(wavpath): os.remove(wavpath)
            with wave.open(tempwavpath, 'w') as fp:
                fp.setparams(TTSSample.wav_params)
                nbytespersec = fp.getframerate() * fp.getnchannels() * fp.getsampwidth()
                empty_vb = b''.join([b'0'] * int(nbytespersec * 0.5))
                tts = TTSSample()
                with open(docpath, 'r', encoding='utf-8') as f:
                    content = f.read()
                lines = list(splitlines(content))
                for idx, line in enumerate(lines, 1):
                    taskmgr.ui.change_docstate(docpath, 'DOING', '%%%d' % ((100 * idx) // len(lines)))
                    for param in taskmgr.sessionparams():
                        tts.session_begin_params = str(param)
                        text_to_speech(tts, fp, line)
                    fp.writeframes(empty_vb)
                    if taskmgr.isintask(docpath) is False:
                        doc_state = 'NORMAL'
                        taskmgr._task_done(docpath)
                        remove_file(tempwavpath, ignore=True)
                        binterruput = True
                        break
                    time.sleep(0.01)
                if binterruput is True:
                    continue
            shutil.move(tempwavpath, wavpath)
            doc_state = 'DONE'
        except Exception as e:
            doc_state = 'FAIL'
            traceback.print_exc()
        finally:
            print('end ', tempwavpath)
            taskmgr.ui.change_docstate(docpath, doc_state)
            taskmgr._task_done(docpath)

splitlines实现

按照 ‘？’, ‘?’, ‘!’, ‘-‘, ‘.’, ‘。’, ‘:’, ‘：’, ‘,’, ‘，’, ‘/’ 作为一句话分割，此处采用yiled实现，但是我在使用的时候，却直接转为list,简直是多此一举！。主要是为了统计进度其实也可以按照字数来统计，此处是为了简单，反正我不缺这点内存。

def splitlines(content):
    def append_by(line):
        temp_ = ''.join(line)
        if len(temp_.strip()) > 2:
            return temp_

    def nextline(content, start):
        line = []
        idx = start
        for idx, word in enumerate(content[start:], start):
            if word in ['？', '?', '!', '-', '.', '。', ':', '：', ',', '，', '/']:
                line.append(word)
                break
            elif word in ['\n', '\r']:
                break
            else:
                line.append(word)

        return idx + 1, append_by(line)

    idx = 0
    while True:
        idx, line = nextline(content, idx)
        if line is None or len(line) < 1:
            if idx >= len(content):
                break
            else:
                continue
        yield line

Review代码反思

1、如何保护多线程访问，需要怎么保护访问变量才会恰到好处，不会过度保护或者裸奔？
2、由于界面只设计了设计模式，wav播放模式没有完成，要完成信号处理，两个全部堆在一块儿是不是给主框架窗口增加了负担，不便于扩展。是否考虑分开两种界面模式的代码？

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