# 流式语音到语音 —— Moshi、Hibiki，以及全双工对话

> 2024-2026 重新定义了语音 AI。Moshi 交付了一个单一模型，能以 200 ms 延迟同时听和说。Hibiki 一块一块地做语音到语音翻译。两者都抛弃了 ASR → LLM → TTS 流水线，改用一个在 Mimi 编解码 token 上的统一全双工架构。这是新的参考设计。

**类型：** Learn
**语言：** Python
**前置要求：** 阶段 6 · 13（神经音频编解码）、阶段 6 · 11（实时音频）、阶段 7 · 05（完整 Transformer）
**预计时间：** ~75 分钟

## 问题背景

从第 11 + 12 课搭出来的每个语音 agent 都有一个根本的延迟下限，在 300-500 ms 左右：VAD 触发，STT 处理，LLM 推理，TTS 生成。每个阶段都有自己的最小延迟。你可以调优和并行化，但流水线的形状给你封了顶。

Moshi（Kyutai，2024-2026）问了一个不一样的问题：要是没有流水线呢？要是一个模型直接吃音频、吐音频，连续不断地，把文本当成一种中间的「内心独白」而不是必经阶段呢？

答案是**全双工语音到语音**。理论延迟 160 ms（80 ms Mimi 帧 + 80 ms 声学延迟）。在单张 L4 GPU 上实际延迟 200 ms。这是同级最佳流水线语音 agent 所能达到的一半。

## 核心概念

![Moshi 架构：两条并行的 Mimi 流 + 内心独白文本](../assets/moshi-hibiki.svg)

### Moshi 架构

**输入。** 两条 Mimi 编解码流，都是 12.5 Hz × 8 码本：

- 流 1：用户音频（Mimi 编码，持续到来）
- 流 2：Moshi 自己的音频（由 Moshi 生成）

**transformer。** 一个 7B 参数的时间 Transformer 处理这两条流和一条文本「内心独白」流。在每个 80 ms 步，它：

1. 吃进最新的用户 Mimi token（8 码本）。
2. 吃进最近的 Moshi Mimi token（8 码本，边产出边吃）。
3. 生成下一个 Moshi 文本 token（内心独白）。
4. 生成下一批 Moshi Mimi token（通过一个小的深度 Transformer 产出 8 码本）。

三条流——用户音频、Moshi 音频、Moshi 文本——并行运行。Moshi 能在说话的同时听用户；能在用户打断时打断自己；能不打断主话语就插一句应答（「嗯」）。

**深度 transformer。** 在一帧之内，8 个码本不是并行预测的——它们之间有码本间依赖。一个小的 2 层「深度 transformer」在 80 ms 内顺序预测它们。这是 AR 编解码 LM 的标准因子分解（VALL-E、VibeVoice 也用）。

### 内心独白文本为什么有帮助

没有显式文本，模型就得在声学流里隐式地建模语言。Moshi 的洞见：强迫它和音频一起吐出文本 token。这条文本流本质上就是 Moshi 正在说的话的转写。它提升语义连贯性，让换语言模型头更容易，还顺手给你白拿转写。

### Hibiki：流式语音到语音翻译

同样的架构，在翻译对上训练。源音频进，目标语言音频出，连续不断。Hibiki-Zero（2026 年 2 月）消除了对词级对齐训练数据的需要——用句级数据 + GRPO 强化学习做延迟优化。

最初支持四个语言对；用约 1000 小时就能适配到一种新语言。

### 更广的 Kyutai 栈（2026）

- **Moshi** —— 全双工对话（先法语，英语也支持得好）
- **Hibiki / Hibiki-Zero** —— 同声语音翻译
- **Kyutai STT** —— 流式 ASR（500 ms 或 2.5 s 前瞻）
- **Kyutai Pocket TTS** —— 100M 参数 TTS，跑在 CPU 上（2026 年 1 月）
- **Unmute** —— 在公共服务器上把这些组合起来的完整流水线

L40S GPU 上的吞吐：64 个并发会话，3 倍实时。

### Sesame CSM —— 那个表亲

Sesame CSM（2025）用了类似的想法——一个 Llama-3 骨干配 Mimi 编解码头。但 CSM 是单向的（吃上下文 + 文本，产语音），不是全双工。它是市面上「声音临场感」最好的 TTS；和 Moshi 的全双工能力还不太一样。

### 2026 年性能数字

| 模型 | 延迟 | 用例 | 许可证 |
|-------|---------|----------|---------|
| Moshi | 200 ms（L4） | 全双工英 / 法对话 | CC-BY 4.0 |
| Hibiki | 12.5 Hz 帧率 | 法 ↔ 英流式翻译 | CC-BY 4.0 |
| Hibiki-Zero | 同上 | 5 个语言对，无对齐数据 | CC-BY 4.0 |
| Sesame CSM-1B | 200 ms TTFA | 上下文条件 TTS | Apache-2.0 |
| GPT-4o Realtime | ~300 ms | 闭源，OpenAI API | 商用 |
| Gemini 2.5 Live | ~350 ms | 闭源，Google API | 商用 |

## 动手构建

### 第 1 步：接口

Moshi 暴露一个 WebSocket 服务器，吃 80 ms 块的 Mimi 编码音频，返回 80 ms 块的 Mimi 编码音频。双向。持续不断。

```python
import asyncio
import websockets
from moshi.client_utils import encode_audio_mimi, decode_audio_mimi

async def moshi_chat():
    async with websockets.connect("ws://localhost:8998/api/chat") as ws:
        mic_task = asyncio.create_task(stream_mic_to(ws))
        spk_task = asyncio.create_task(stream_from_to_speaker(ws))
        await asyncio.gather(mic_task, spk_task)
```

### 第 2 步：全双工循环

```python
async def stream_mic_to(ws):
    async for chunk_80ms in mic_stream_at_12_5_hz():
        mimi_tokens = encode_audio_mimi(chunk_80ms)
        await ws.send(serialize(mimi_tokens))

async def stream_from_to_speaker(ws):
    async for msg in ws:
        mimi_tokens, text_token = deserialize(msg)
        audio = decode_audio_mimi(mimi_tokens)
        await play(audio)
```

两个方向同时运行。Python asyncio 或 Rust futures 是标准传输。

### 第 3 步：训练目标（概念性）

对每个 80 ms 帧 `t`：

- 输入：`user_mimi[0..t]`、`moshi_mimi[0..t-1]`、`moshi_text[0..t-1]`
- 预测：`moshi_text[t]`，然后 `moshi_mimi[t, codebook_0..7]`

文本先于音频预测（内心独白）；音频在深度 transformer 内按码本顺序预测。

### 第 4 步：Moshi 哪里赢、哪里不赢

Moshi 赢在：

- 在便宜硬件上端到端亚 250 ms。
- 自然的应答和打断。
- 没有流水线胶水代码。

Moshi 不赢在：

- 工具调用（没为此训练；你需要单独的 LLM 路径）。
- 长推理（Moshi 是个约 8B 的对话模型，不是 Claude/GPT-4）。
- 冷门话题的事实准确性。
- 大多数生产级企业用例（2026 年仍用流水线）。

## 实际使用

| 情形 | 选 |
|-----------|------|
| 最低延迟语音伴侣 | Moshi |
| 实时翻译通话 | Hibiki |
| 语音演示 / 研究 | Moshi、CSM |
| 带工具的企业 agent | 流水线（第 12 课），不是 Moshi |
| 上下文中的定制声音 TTS | Sesame CSM |
| 任意语言的语音到语音 | GPT-4o Realtime 或 Gemini 2.5 Live（商用） |

## 坑

- **工具调用有限。** Moshi 是对话模型，不是 agent 框架。要工具就和流水线结合。
- **特定声音条件化。** Moshi 用单一训练好的人设；克隆是另一次单独训练。
- **语言覆盖。** 法语 + 英语极佳；其他有限。Hibiki-Zero 有帮助，但你仍需要训练数据。
- **资源成本。** 一个完整的 Moshi 会话占住一个 GPU 槽位；不是廉价的共享多租户部署模式。

## 拿去用

存为 `outputs/skill-duplex-pipeline.md`。为一种语音 agent 负载在流水线 vs 全双工架构之间做选择，并给出理由。

## 练习

1. **简单。** 跑 `code/main.py`。它符号化地模拟双流 + 内心独白架构。
2. **中等。** 从 HuggingFace 拉下 Moshi，跑起服务器，测一段对话。测量从用户说完到 Moshi 开始回应的墙钟延迟。
3. **困难。** 拿你第 12 课的流水线 agent，在 20 条匹配的测试语音上对比 P50 延迟 vs Moshi。写一段说明：什么情况下流水线在架构上仍然胜出。

## 关键术语

| 术语 | 大家嘴上怎么说 | 它实际指什么 |
|------|-----------------|-----------------------|
| 全双工 | 边听边说 | 同一个模型上同时有两条音频流活跃。 |
| 内心独白 | 模型的文本流 | Moshi 和它的音频输出一起吐文本 token。 |
| 深度 transformer | 码本间预测器 | 在一个 80 ms 帧内预测 8 码本的小 transformer。 |
| Mimi | Kyutai 的编解码 | 12.5 Hz × 8 码本；语义+声学；驱动 Moshi。 |
| 流式 S2S | 音频 → 音频实时 | 一块一块的翻译/对话，没有流水线阶段。 |
| 应答（Back-channeling） | 「嗯」式反应 | Moshi 能不打断自己的轮次就发出小的确认。 |

## 延伸阅读

- [Défossez et al. (2024). Moshi — speech-text foundation model](https://arxiv.org/html/2410.00037v2) —— 那篇论文。
- [Kyutai Labs (2026). Hibiki-Zero](https://arxiv.org/abs/2602.12345) —— 无对齐数据的流式翻译。
- [Sesame (2025). Crossing the uncanny valley of voice](https://www.sesame.com/research/crossing_the_uncanny_valley_of_voice) —— CSM 规格。
- [Kyutai — Moshi repo](https://github.com/kyutai-labs/moshi) —— 安装 + 服务器。
- [OpenAI — Realtime API](https://platform.openai.com/docs/guides/realtime) —— 闭源商用同行。
- [Kyutai — Delayed Streams Modeling](https://github.com/kyutai-labs/delayed-streams-modeling) —— 底层的 STT/TTS 框架。
