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Step-Audio-EditX 发布:30亿参数音频 LLM 打开语音“可编辑时代”

IP属地 中国·北京 编辑:江紫萱 Chinaz 时间:2025-11-10 12:21:27

在文本生成与图像生成已被大模型彻底重塑的时代,语音编辑仍是最难以“像写文本那样”直观操作的领域。而近日,StepFun AI 发布的全新开源项目 Step-Audio-EditX 正在改变这一现状。该模型基于 30亿参数的音频语言模型(Audio LLM),首次将语音编辑转化为类似文本标记级别的可控操作,而非传统的波形信号处理任务。

根据团队在最新论文 arXiv:2511.03601中介绍,Step-Audio-EditX 的目标是让开发者能够“像改一句文本那样,直接编辑语音的情感、语调、风格甚至呼吸声”。

从“模仿声音”到“精准控制”

目前多数零样本 TTS 系统仅能从短参考音频中复制情感、口音和音色,听起来自然却缺乏控制力。文本中的风格提示往往被忽略,尤其在跨语言、跨风格任务中效果不稳定。

Step-Audio-EditX 选择了完全不同的路径——不再依赖复杂的解耦编码器结构,而是通过改变数据结构与训练目标实现可控性。模型通过大量文本相同、属性差异显著的语音对和语音三元组进行学习,从而掌握如何在文本不变的前提下调整情感、风格与副语言信号。

双码本分词与3B 音频 LLM 架构

Step-Audio-EditX 延续了 Step-Audio 的 双码本分词器(Dual Codebook Tokenizer):

语言流:采样率16.7Hz,包含1024个标记;

语义流:采样率25Hz,包含4096个标记;

两者以 2:3比例交错排列,保留语音中的韵律与情感特征。

在此基础上,研究团队构建了一个 30亿参数的紧凑型音频 LLM。模型使用文本 LLM 初始化,并在混合语料库上训练(文本与音频标记比例1:1)。它能读取文本或音频标记,并始终输出双码本标记序列。

音频重建由独立解码器完成:扩散变换器流匹配模块 预测梅尔频谱图,BigVGANv2声码器 将其转为波形。整个模块在20万小时高质量语音上训练,显著提升了音色与韵律的自然度。

大间隔学习与合成数据策略

Step-Audio-EditX 的关键创新是“大间隔学习”(Large Margin Learning)。模型在保持文本不变的前提下,通过三元组和四元组样本训练,学习在“差异明显”的语音属性间转换。

团队使用了覆盖中、英、粤语和四川话的 6万名说话人数据集,并构建了合成三元组以强化情感与风格控制。每组样本由人工配音演员录制10秒片段,StepTTS 系统生成中性与情感版本,再由人工与模型双重评分筛选质量最高的样本。

副语言(如笑声、呼吸、填充停顿)编辑基于 NVSpeech 数据集,通过克隆和标注去除实现时域监督,无需额外边距模型。

SFT + PPO:让模型学会听懂指令

训练分为两个阶段:

监督微调(SFT):模型在统一的聊天格式中同时学习 TTS 和编辑任务;

强化学习(PPO):通过奖励模型优化对自然语言指令的响应。

奖励模型基于 SFT 检查点初始化,使用 Bradley-Terry 损失在大间隔偏好对上训练,直接在标记级别计算奖励,无需解码波形。PPO 再结合 KL 惩罚项平衡音质与偏差。

Step-Audio-Edit-Test:AI 评测标准

为量化控制能力,团队提出了 Step-Audio-Edit-Test 基准,采用 Gemini2.5Pro 作为评审模型,从情感、风格、副语言三维度评估。

结果显示:

中文情感准确率从57.0% 提升至77.7%;

风格准确率从41.6% 提升至69.2%;

英文结果表现类似。

副语言编辑平均得分也从1.91升至2.89,已接近主流商业系统水平。更令人惊讶的是,Step-Audio-EditX 对闭源系统如 GPT-4o mini TTS、ElevenLabs v2、豆包种子 TTS2.0等均能带来显著提升。

Step-Audio-EditX 代表了可控语音合成的一次真正跃迁。它放弃传统的波形级信号操作,以离散标记为基础,结合大间隔学习与强化优化,使语音编辑的体验首次接近文本编辑的流畅度。

在技术与开放性上,StepFun AI 选择了全堆栈开源(包括模型权重与训练代码),极大地降低了语音编辑研究的门槛。这意味着未来开发者可以像修改文字一样,精准控制语音的情绪、语气与副语言特征。

项目地址:https://stepaudiollm.github.io/step-audio-editx/

论文:https://arxiv.org/pdf/2511.03601

GitHub:https://github.com/stepfun-ai/Step-Audio-EditX

在线体验:https://huggingface.co/spaces/stepfun-ai/Step-Audio-EditX

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