Решения
Аудио‑эмбеддинги на GPU: поиск и классификация
Задача страницы. Инженерный гид по построению сервисов эмбеддингов аудио: извлечение признаков (speech/music/events), поиск по сходству, дедупликация, классификация и модерация, семантический матчинг «аудио↔аудио» и «аудио↔метаданные». Дадим пайплайны для real‑time и батчей, таблицу sizing по профилям 24/48/80 ГБ, конфиги (Docker/K8s/YAML), метрики качества (recall@k/mAP) и экономику. Предполагается локальный NVMe‑кэш, режимы On‑Demand и Interruptible, контейнеризация и стриминг (SSE/WebSocket) при необходимости.
TL;DR
- Режимы:
On‑Demand — низкая латентность для интерактива/онлайн‑поиска;
Interruptible — массовая экстракция/индексация аудио‑архивов (чанк ≤ 120 с, ретраи, merge). - Пайплайн: Resample→Фрейминг→Эмбеддер (GPU)→Нормализация→Индекс (GPU‑векторная БД)→Поиск/Классификация→Пост‑процесс.
- Модели/классы задач: универсальные аудио‑эмбеддеры, спикер‑эмбеддинги, музыкальные/акустические сцены, аудио‑ивенты.
- Ключевые метрики: RTF_embed, p50/p95 латентности поиска, recall@k, mAP, NDCG, duplicates‑found rate.
- Экономика: Cost_per_1M_queries ≈ c_gpu × (1e6 × t_query / 3600) / U; хранение: Mem ≈ N × dim × bytes. См. https://cloudcompute.ru/solutions/cost-planner/ • https://cloudcompute.ru/solutions/throughput-vs-latency/
- Тюнинг: FP16/BF16 для модели, INT8/PQ для индекса, pinned/zero‑copy, батч‑инференс, GPU‑индексы (IVF/HNSW/Flat). См. https://cloudcompute.ru/solutions/performance-tuning/ • https://cloudcompute.ru/solutions/fp8-bf16/
- Наблюдаемость: p95 поиска, hit‑rate кэша, дрифт эмбеддингов, стабильность recall@k по контрольному корпусу. См. https://cloudcompute.ru/solutions/monitoring-logging/ • https://cloudcompute.ru/solutions/llm-inference/observability/
Сценарии (когда это нужно)
- Поиск по сходству/дедупликация: найти «похожие звуки», версии трека/дубль записи, выявить плагины/перезапуски.
- Классификация и маршрутизация: жанры, сцены (улица/офис/транспорт), безопасность контента, VAD‑сигналы для ASR.
- Семантическая навигация: фильтр и ранжирование музыкальных/аудио‑каталогов, поиск по референсу (query‑by‑example).
- Онлайн‑подсказки: контекстные рекомендации в редакторах/DAW/студиях.
- Сложные пайплайны: предварительная очистка звука → эмбеддинги → ASR/TTS/VC/демикс. См. https://cloudcompute.ru/solutions/speech-enhancement/, https://cloudcompute.ru/solutions/asr-whisper/, https://cloudcompute.ru/solutions/music-ml/
Архитектуры и пайплайны![]()
1) Real‑time поиск (низкая латентность)
Audio In (Mic/Stream)
└─> Resample (16–48 kHz, mono/stereo)
└─> Framing (e.g., 0.96 s hop 0.48 s)
└─> GPU: Embedder (FP16/BF16)
└─> Normalize (L2)
└─> GPU Vector Index (Flat/HNSW/IVF)
└─> Top‑K + Rerank (опц.)
└─> Results (JSON)
Особенности: TTFA 100–300 мс, буфер 200–500 мс, backpressure. Для интерактива — Flat/HNSW с умеренным efSearch; для больших корпусов — IVF/HNSW‑IVF.
2) Батч‑ингест и индексация (Interruptible)
Object Storage ─┬─> Sharder (≤120 s, overlap 0.2–0.5 s)
├─> N x GPU Embedding Workers (batch inference)
├─> Quantize (FP16→INT8/PQ)
└─> GPU Index Build (IVF/HNSW)
└─> Persist Index + Metadata (NVMe/Object Storage)
Особенности: ретраи/идемпотентность, версионирование индексов, горячие/тёплые/холодные слои. См. https://cloudcompute.ru/solutions/storage-data/
3) Классификация (эмбеддинг→логистик/малый MLP)
Embed (GPU) ─> Feature Store (NVMe) ─> Classifier Head (CPU/GPU) ─> Labels + Confidence
GPU‑профили и ориентиры
Диапазоны для одновременных real‑time запросов при U≈0.7, укрупнённо для универсальных эмбеддеров. Для батчей масштабируйте по «Экономике».
Профиль GPU | Память | Типичные стеки | Real‑time запросы/сек* | Батч‑эмбеддинги/сек** | Комментарии |
24 ГБ (Compact) | 24 ГБ | Универсальный аудио‑эмбеддер FP16 + HNSW | 50–150 | 300–800 | Лёгкие модели, средние индексы (до десятков млн). |
48 ГБ (Balanced) | 48 ГБ | Эмбеддер FP16 + IVF‑GPU/HNSW‑GPU | 150–300 | 800–1600 | Баланс скорости и размера индекса. |
80 ГБ (HQ) | 80 ГБ | Усиленные эмбеддеры + крупные индексы | 300–600 | 1600–3000 | Крупные каталоги/мульти‑тенант. |
* Зависит от длины окна/хопа, частоты, пред‑процесса, конфигурации индекса.
** Оценка при батч‑размере 64–256 и NVMe‑кэше.
Память индекса (оценки)![]()
Для 1 млн векторов:
Dim | FP32 (GiB) | FP16 (GiB) |
128 | ≈ 0.477 | ≈ 0.238 |
256 | ≈ 0.954 | ≈ 0.477 |
768 | ≈ 2.861 | ≈ 1.431 |
GiB = bytes / 2^30, bytes = N × dim × bytes_per_component.
INT8/PQ дополнительно уменьшают память, с возможной потерей точности (следите за recall@k).
Конфиги и скелеты кода![]()
Docker Compose (real‑time сервис + batch‑ингест + index‑builder)
version: "3.9"
x-common-env: &env
MODELS_DIR: /models
CACHE_DIR: /var/cache/aemb
SAMPLE_RATE: "32000"
WINDOW_S: "0.96"
HOP_S: "0.48"
EMBED_PRECISION: "fp16" # bf16|fp16
INDEX_TYPE: "ivf_flat" # flat|hnsw|ivf_flat|ivf_pq
INDEX_PARTS: "8" # для IVF
EFSEARCH: "128" # для HNSW
TOPK: "20"
services:
aemb-realtime:
image: cloudcompute/audio-embeddings:latest
environment:
<<: *env
SERVICE_MODE: "realtime"
deploy:
resources:
reservations:
devices: [{ capabilities: ["gpu"] }]
ports: ["8050:8050"]
volumes:
- /nvme/models:/models
- /nvme/aemb-cache:/var/cache/aemb
- /nvme/index:/index
command: ["python", "serve_rt.py", "--host=0.0.0.0", "--port=8050", "--index=/index/main"]
aemb-batch:
image: cloudcompute/audio-embeddings:latest
environment:
<<: *env
SERVICE_MODE: "batch"
MAX_CHUNK_SECONDS: "120"
OVERLAP_SECONDS: "0.3"
deploy:
resources:
reservations:
devices: [{ capabilities: ["gpu"] }]
volumes:
- /nvme/models:/models
- /nvme/aemb-cache:/var/cache/aemb
- /mnt/audio:/data/in
- /nvme/emb:/data/emb
command: ["python", "run_batch.py", "--input=/data/in", "--output=/data/emb"]
index-builder:
image: cloudcompute/vector-index:latest
environment:
INDEX_TYPE: "ivf_flat"
INDEX_PARTS: "8"
PQ_M: "16"
PQ_BITS: "8"
volumes:
- /nvme/emb:/data/emb
- /nvme/index:/index
command: ["python", "build_index.py", "--emb=/data/emb", "--out=/index/main"]
K8s (скелет, 1 GPU/под)
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: aemb-realtime
spec:
replicas: 2
selector: { matchLabels: { app: aemb-realtime } }
template:
metadata:
labels: { app: aemb-realtime }
spec:
containers:
- name: aemb
image: cloudcompute/audio-embeddings:latest
ports: [{ containerPort: 8050 }]
env:
- { name: EMBED_PRECISION, value: "fp16" }
- { name: INDEX_TYPE, value: "ivf_flat" }
- { name: TOPK, value: "20" }
volumeMounts:
- { name: models, mountPath: /models }
- { name: cache, mountPath: /var/cache/aemb }
- { name: index, mountPath: /index }
resources:
limits:
nvidia.com/gpu: 1
memory: "24Gi"
cpu: "4"
volumes:
- name: models
hostPath: { path: /nvme/models }
- name: cache
hostPath: { path: /nvme/aemb-cache }
- name: index
hostPath: { path: /nvme/index }
Конфиг пайплайна (YAML)
pipeline:
input:
sample_rate: 32000
channels: 1
normalize: true
framing:
window_s: 0.96
hop_s: 0.48
embedder:
model: "universal_audio_embedder_like"
precision: "fp16"
l2_normalize: true
batch_size: 128
index:
type: "ivf_flat" # flat|hnsw|ivf_flat|ivf_pq
parts: 8
ef_search: 128
topk: 20
output:
return: [neighbors, distances, classes]
FastAPI: извлечение эмбеддинга и топ‑K поиск
from fastapi import FastAPI, Body
import numpy as np, base64, json
app = FastAPI()
# Заглушки: embed_gpu, search_gpu, load_audio
def embed_gpu(x_32khz_mono_fp32) -> np.ndarray:
# Возвращает L2-нормированный вектор shape [dim]
...
def search_gpu(vec, topk=20):
# Возвращает (ids, distances) из GPU-индекса
...
@app.post("/embed")
def embed_endpoint(payload: dict = Body(...)):
audio = base64.b64decode(payload["audio_b64"])
x = load_audio(audio, sr=32000) # mono fp32
v = embed_gpu(x).astype("float16") # экономия канала
return {"dim": int(v.shape[0]),
"embedding_b64": base64.b64encode(v.tobytes()).decode("ascii")}
@app.post("/search")
def search_endpoint(payload: dict = Body(...)):
v = np.frombuffer(base64.b64decode(payload["embedding_b64"]), dtype=np.float16).astype(np.float32)
ids, dists = search_gpu(v, topk=int(payload.get("topk", 20)))
return {"ids": ids[:], "distances": dists[:]}
Batch‑ингест и построение индекса (псевдокод)
from pathlib import Path
import numpy as np
def ingest_dir(in_dir, out_dir):
out = Path(out_dir); out.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
for wav in Path(in_dir).glob("**/*.wav"):
x = load_audio_file(wav, sr=32000)
v = embed_gpu(x) # fp32
(out / (wav.stem + ".npy")).write_bytes(v.tobytes())
def build_ivf_index(emb_dir, parts=8):
vecs, ids = [], []
for npy in Path(emb_dir).glob("*.npy"):
v = np.fromfile(npy, dtype=np.float32)
vecs.append(v); ids.append(hash(npy.name))
V = np.stack(vecs) # [N, dim]
index = ivf_train_gpu(V, nlist=parts) # обучить к‑средних на GPU
index = ivf_add_gpu(index, V, ids) # добавить вектора
save_index(index, "/index/main")
Наблюдаемость/метрики/алерты
Latency/Perf:
- aemb_ttfa_seconds{mode=rt} — время до первого ответа (p95 ≤ 0.3–0.5 с).
- aemb_rtf_embed — t_embed / t_audio (цель p95 ≤ 0.2 для онлайна).
- aemb_query_latency_seconds{phase=ivf|hnsw|rerank} (p50/p95).
- aemb_gpu_utilization, aemb_gpu_mem_peak_bytes, aemb_nvme_read_mb_s.
Quality:
- aemb_recall_at_k, aemb_map, aemb_ndcg@k.
- Дрифт: aemb_cosine_mean, aemb_cosine_std по контрольному корпусу.
Ops:
- aemb_index_size_vectors, aemb_index_version, aemb_cache_hit_rate.
- aemb_duplicate_rate (доля выявленных дублей).
Алерты (примеры):
- aemb_query_latency_p95 > SLA — увеличить GPU‑пул, уменьшить efSearch/nprobe, включить шардирование.
- aemb_recall_at_10 < target — увеличить efSearch/nprobe, ослабить квантование, пересобрать индекс.
- gpu_mem_peak/HBM > 0.9 — уменьшить batch/размер индекса на под, применить PQ/шардинг.
См. https://cloudcompute.ru/solutions/monitoring-logging/ • https://cloudcompute.ru/solutions/llm-inference/observability/
Экономика и формулы
Обозначения: c_gpu — цена GPU/час, U — целевая загрузка, t_query — среднее время запроса, RTF_embed = t_embed / t_audio.
- Хранение индекса:
Mem_bytes = N × dim × bytes_per_component (без учёта метаданных/структур).
Пример для N=1e6, dim=256, FP16: ≈ 0.477 GiB (см. таблицу выше). - Стоимость запросов:
Cost_per_1M_queries ≈ (c_gpu × (1e6 × t_query) / 3600) / U. - Стоимость извлечения эмбеддингов (по аудио‑минутам):
Cost_per_min_audio = (c_gpu × RTF_embed / U) / 60. - Время построения индекса (оценка):
T_build ≈ (N / add_rate) + T_train (для IVF: обучение центроидов + добавление векторов).
Экономится за счёт генерации эмбеддингов batch‑режимом и кэширования на NVMe.
См. также: https://cloudcompute.ru/solutions/cost-planner/ • https://cloudcompute.ru/solutions/throughput-vs-latency/
Безопасность/политики![]()
- PII/биометрия: трактуйте голосовые эмбеддинги как потенциально чувствительные; храните доступ по ролям, шифрование «на диске» и «в канале».
- Минимизация данных: храните эмбеддинги и короткие метаданные, сырое аудио — по TTL; раздельные бакеты.
- Версионирование: фиксируйте версию модели/нормализации/индекса в метаданных.
- Аудит: логируйте операции поиска/извлечения без сохранения сырого аудио.
- Изоляция: отдельные пулы GPU и индексы по тенантам.
Подробнее: https://cloudcompute.ru/solutions/security/ • https://cloudcompute.ru/solutions/storage-data/
Траблшутинг![]()
Симптом | Возможная причина | Решение |
Низкий recall@k | Сильное квантование/малый efSearch/nprobe | Ослабить квантование, поднять efSearch/nprobe, увеличить dim |
Высокая латентность поиска | Слишком большой Top‑K/параметры индекса | Уменьшить Top‑K, подобрать nlist/M/efSearch, включить шардирование |
Дрифт эмбеддингов | Смена версии модели/нормализации | Версионирование, переиндексация, контрольные метрики на корпусе |
VRAM OOM | Крупный batch/индекс на поде | Уменьшить batch, разделить индекс, включить PQ/INT8 |
Пики I/O | Большие аудио‑файлы без кэша | NVMe‑кэш, прогрев, асинхронная подгрузка/предвычисление |
Ложные дубликаты | Плохая нормализация/шум | Улучшить денойз, увеличить окно/аггрегацию эмбеддингов |
Неустойчивая скорость | Разнородные запросы/смешанные размеры | Классы QoS, отдельные пулы для heavy/light запросов |
Непоследовательные метки | Слабая голова классификатора | Дообучение на эмбеддингах, баланс классов, калибровка порогов |
См. также: https://cloudcompute.ru/solutions/performance-tuning/ • https://cloudcompute.ru/solutions/interruptible-patterns/
Как запустить в cloudcompute.ru![]()
- Откройте Шаблоны запусков: https://cloudcompute.ru/solutions/templates/
Выберите Audio Embeddings (Real‑time) для онлайн‑поиска или Audio Embeddings (Batch + Index) для массовой индексации. - Профиль GPU: 24/48/80 ГБ — по размерам корпуса и SLA. Для больших индексов выделите отдельные пулы под индекс и под эмбеддер.
- Диски/кэш: смонтируйте /nvme/models, /nvme/aemb-cache, /nvme/index; для батчей — /mnt/audio и /nvme/emb.
- Заполните переменные окружения из docker-compose.yml (окно/хоп, тип индекса, Top‑K, precision).
- Для продакшна: автоскейл по U/латентности, версионирование индексов, алерты на recall/latency/HBM, канареечный деплой.
Дополнительно:
https://cloudcompute.ru/solutions/triton-inference-server/ — сервинг эмбеддеров через ONNX/TensorRT.
https://cloudcompute.ru/solutions/gradio-fastapi/ — быстрый UI/эндпойнты.
https://cloudcompute.ru/solutions/containers-ci-cd/ — сборка и выкладка.
Чек‑лист перед продом![]()
- Замерены RTF_embed p50/p95, query_latency p50/p95, throughput индекса.
- Достигнуты целевые recall@k/mAP/NDCG на контрольном корпусе.
- Выбран тип индекса (Flat/HNSW/IVF/PQ), настроены efSearch/nprobe/Top‑K.
- Прописаны версии модели/нормализации/индекса в метаданных.
- NVMe‑кэш и каталоги примонтированы; план прогрева индекса.
- Политики PII/ретеншна/шифрования внедрены; доступы по ролям.
- Алерты по latency/recall/HBM/IO настроены; дашборды собраны.
- Канареечный деплой, откат и план переиндексации протестированы.
Навигация![]()
- Хаб «Решения»: https://cloudcompute.ru/solutions/
- Шаблоны запусков: https://cloudcompute.ru/solutions/templates/
- ASR (Whisper/WhisperX): https://cloudcompute.ru/solutions/asr-whisper/
- TTS: https://cloudcompute.ru/solutions/tts/
- Voice Conversion: https://cloudcompute.ru/solutions/voice-conversion/
- Улучшение речи (denoise/demix): https://cloudcompute.ru/solutions/speech-enhancement/
- Музыкальные модели: https://cloudcompute.ru/solutions/music-ml/
- Планирование стоимости: https://cloudcompute.ru/solutions/cost-planner/
- Производительность и тюнинг: https://cloudcompute.ru/solutions/performance-tuning/
- Throughput vs Latency: https://cloudcompute.ru/solutions/throughput-vs-latency/
- FP8/BF16: https://cloudcompute.ru/solutions/fp8-bf16/
- Multi‑GPU: https://cloudcompute.ru/solutions/multi-gpu/
- Хранилище и данные: https://cloudcompute.ru/solutions/storage-data/
- Безопасность: https://cloudcompute.ru/solutions/security/
- Мониторинг и логи: https://cloudcompute.ru/solutions/monitoring-logging/
- Наблюдаемость инференса: https://cloudcompute.ru/solutions/llm-inference/observability/
- Interruptible‑паттерны: https://cloudcompute.ru/solutions/interruptible-patterns/
- Triton Inference Server: https://cloudcompute.ru/solutions/triton-inference-server/
- Gradio + FastAPI: https://cloudcompute.ru/solutions/gradio-fastapi/
- CI/CD контейнеров: https://cloudcompute.ru/solutions/containers-ci-cd/