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오디오 데이터셋 불러오기 및 탐색하기

이 코스에서 우리는 🤗 Datasets 라이브러리를 사용하여 오디오 데이터셋을 다룹니다.🤗 Datasets는 오디오를 포함한 모든 양식의 데이터셋을 다운로드하고 준비할 수 있는 오픈소스 라이브러리입니다. 이 라이브러리는 허깅페이스 허브에서 공개적으로 사용 가능한 머신러닝 데이터셋에 쉽게 접근할 수 있도록 도와줍니다. 무엇보다도, 🤗 Datasets는 연구자와 실무자 모두가 오디오 데이터셋을 쉽게 다룰 수 있도록 만드는 특화 기능들을 여럿 가지고 있습니다.

시작에 앞서, 🤗 Datasets 라이브러리가 설치돼있는지 확인해주세요:

    pip install datasets[audio] soundfile librosa torchcodec

🤗 Datasets의 주된 기능 중 하나는 `load_dataset()` 파이썬 코드 한줄로 데이터셋을 다운로드하고 준비할 수 있다는것입니다.

MINDS-14라고 하는 오디오 데이터셋을 불러와 다뤄봅시다. 이 데이터셋은 여러 언어와 방언으로 사람들이 인터넷뱅킹에 대해 묻는 내용이 녹음돼있습니다.

MINDS-14 데이터셋을 불러오기 위해 허브에서의 데이터셋 식별자인 (`PolyAI/minds14`)를 `load_dataset` 함수로 넘겨줘야 합니다. 또한 데이터셋의 호주 부분(`en-AU`)에만 관심이 있고 학습용 데이터에만 관심이 있음을 명시하겠습니다.:

    from datasets import load_dataset

    minds = load_dataset("PolyAI/minds14", name="en-AU", split="train")
    minds

Output:

    Dataset(
        {
            features: [
                "path",
                "audio",
                "transcription",
                "english_transcription",
                "intent_class",
                "lang_id",
            ],
            num_rows: 654,
        }
    )

데이터셋은 654개의 오디오 파일로 이뤄져있습니다. 각각의 파일들은 자막, 영어 번역, 그리고 질문자의 의도를 나타내는 레이블(label)이 함께 제공됩니다. 오디오 컬럼(column)에는 원시(raw) 오디오 데이터가 포함되어 있습니다. 예제를 하나 살펴보겠습니다:

    example = minds[0]
    example

Output:

    {
        "path": "/root/.cache/huggingface/datasets/downloads/extracted/f14948e0e84be638dd7943ac36518a4cf3324e8b7aa331c5ab11541518e9368c/en-AU~PAY_BILL/response_4.wav",
        "audio": {
            "path": "/root/.cache/huggingface/datasets/downloads/extracted/f14948e0e84be638dd7943ac36518a4cf3324e8b7aa331c5ab11541518e9368c/en-AU~PAY_BILL/response_4.wav",
            "array": array(
                [0.0, 0.00024414, -0.00024414, ..., -0.00024414, 0.00024414, 0.0012207],
                dtype=float32,
            ),
            "sampling_rate": 8000,
        },
        "transcription": "I would like to pay my electricity bill using my card can you please assist",
        "english_transcription": "I would like to pay my electricity bill using my card can you please assist",
        "intent_class": 13,
        "lang_id": 2,
    }

오디오 컬럼에 여러 feature가 있음을 알 수 있습니다. 각각은 다음과 같습니다:

- `path`: 오디오 파일의 경로(이 예제의 경우 `*.wav`).
- `array`: 1차원 넘파이 배열로 디코딩된 오디오 데이터.
- `sampling_rate`: 오디오 파일의 샘플링 속도(이 예제의 경우 8,000 Hz).

`intent_class`는 오디오 녹음이 어떤 카테고리로 분류되는지 나타냅니다. 이 숫자를 의미있는 문자열로 바꾸려면 `int2str()` 메소드를 사용하세요:

    id2label = minds.features["intent_class"].int2str
    id2label(example["intent_class"])

Output:

    "pay_bill"

`transcription` feature를 보면 누군가가 청구서를 지불하는 것에 대해 질문하는 녹음의 오디오 파일이란것을 알 수 있습니다.

이 데이터의 부분집합에 대해 오디오 분류기(classifier)를 학습시킬 계획이시라면, 이 모든 feature가 필요하진 않을지도 모릅니다. 예를 들어, `lang_id`는 모든 예제에서 같은 값을 지니기 때문에 그다지 쓸모 있지 않을겁니다. `english_transcription`는 이 호주데이터에선 대부분이 `transcription`과 같을테니 삭제해도 좋을겁니다.

이런 관계없는 feature는 🤗 Datasets의 `remove_columns` 메소드를 사용하면 쉽게 제거할 수 있습니다:

    columns_to_remove = ["lang_id", "english_transcription"]
    minds = minds.remove_columns(columns_to_remove)
    minds

Output:

    Dataset({features: ["path", "audio", "transcription", "intent_class"], num_rows: 654})

이제 데이터셋의 원시 컨텐츠들을 불러오고 살펴봤으니, 몇개를 들어봅시다! `Gradio`의 `Blocks`와 `Audio` 기능을 써서 데이터셋의 샘플 몇개를 무작위로 디코딩해보겠습니다:

    import gradio as gr

    def generate_audio():
        example = minds.shuffle()[0]
        audio = example["audio"]
        return (
            audio["sampling_rate"],
            audio["array"],
        ), id2label(example["intent_class"])

    with gr.Blocks() as demo:
        with gr.Column():
            for _ in range(4):
                audio, label = generate_audio()
                output = gr.Audio(audio, label=label)

    demo.launch(debug=True)

원하신다면, 예제 몇개를 시각화해보는 것도 좋습니다. 첫번째 예제의 파형을 그려보겠습니다.

    import librosa
    import matplotlib.pyplot as plt
    import librosa.display

    array = example["audio"]["array"]
    sampling_rate = example["audio"]["sampling_rate"]

    plt.figure().set_figwidth(12)
    librosa.display.waveshow(array, sr=sampling_rate)

한번 해보세요! MINDS-14 데이터셋의 다른 언어나 방언을 다운로드하여 듣고 시각화를 해보세요. 전체 데이터셋이 어떨지 대략적인 감을 줄겁니다. 여기서 가능한 언어들이 무엇인지 확인하실 수 있습니다.

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