Aime/docs/04-diarization.md

04 — Sprechertrennung (Diarization) & Stimm-Profile

Anforderung: akustische Sprecher-ID ist Pflicht (Raumspinne: 3–4 Personen auf einem BT-Kanal). Sprecheranzahl soll dynamisch erkannt werden (Personen kommen/gehen) — kein festes Pinnen nötig.

Pipeline v2 (seit 2026-07-27)

sherpa liefert nur noch die Turn-Grenzen (pyannote-Segmentierung); die Identität — wer ist wer — berechnet Aime selbst auf Fenster-Ebene. Grund: siehe „Warum v2" unten.

flowchart TB
    WAV["Mono-WAV 16 kHz"] --> SHERPA["sherpa-onnx<br/>Segmentierung (pyannote)<br/>--min-duration-off=0, threshold 0.2<br/>Labels werden VERWORFEN"]
    SHERPA --> TURNS["Turns (z. B. 428 bei 33 min)"]
    TURNS --> WIN["Fenster schneiden: 3 s, Hop 1,5 s<br/>(PCM-Slicing ohne ffmpeg, adaptiver Hop bis max. 4000 Fenster)"]
    WIN --> EMB["TitaNet-Embedding pro Fenster<br/>(spk.embed, ~1200 Fenster ≈ 60 s)"]
    EMB --> CENTER["L2 → Aufnahme-Mittelwert abziehen → L2<br/>(Kanal-/Raum-Kompensation:<br/>Kreuz-Kosinus ≈ 0 statt ≈ 0,4; d' 3,5)"]
    CENTER --> GMM["Schwelle aus DIESER Aufnahme lernen:<br/>2-Gauß-Mischung (EM) auf Paar-Ähnlichkeiten<br/>→ Schnittpunkt = Merge-Schwelle"]
    CENTER --> A["Stufe A: Average-Linkage-AHC<br/>fein 0,45 → absichtliche Über-Clusterung"]
    A --> FOLD{"Cluster-Redezeit<br/>< min(20 s, 2 % der Sprechzeit)?"}
    FOLD -- ja --> WEAK["in akustisch nächsten<br/>starken Cluster falten<br/>(Übersprechen, Türgeräusche)"]
    FOLD -- nein --> STRONG["starker Cluster"]
    WEAK --> MK
    STRONG --> MK{"Live-Namensmarker vorhanden?"}
    MK -- ja --> CON["must-link: gleicher Name = 1 Cluster<br/>cannot-link: verschiedene Namen<br/>dürfen NIE verschmelzen"]
    MK -- nein --> B
    CON --> B["Stufe B: weiter mergen bis Schwelle<br/>(GMM-Wert) ODER bis gepinnte Anzahl"]
    GMM --> B
    B --> LAB["Turn-Label = dauergewichtete<br/>Mehrheit seiner Fenster"]
    LAB --> OUT["finale Sprecher<br/>(#74: 44 → 20)"]

Gemessene Ergebnisse (2026-07-27)

Aufnahme	Wahrheit	alt (v1)	neu (v2)	gelernte Schwelle
#74 Weekly, 33 min	22–23 Personen	44 Sprecher (gleiche Stimme mehrfach)	20	0,202
#70 Call, 26 min	4	4	4	0,070
#68 Call, 2 min	2	2	2	0,050 (Clamp-Minimum)

Warum v2 (Messungen statt Raten)

1. v1-Diagnose an #74: ein Zentroid pro (schon falschem) sherpa-Cluster aus max. 3 Schnitten ist zu grob, um 20+ Stimmen zu trennen; dazu kam eine feste Kosinus-Schwelle auf ROHEN Embeddings, die prinzipiell nicht funktioniert: unzentrierte TitaNet-Vektoren einer Aufnahme teilen eine große gemeinsame Komponente (Kreuz-Turn-Kosinus ≈ 0,4). Ergebnis: 51 Roh-Cluster → 44 „Sprecher".
2. Mittelwert-Zentrierung ist der größte Einzelgewinn: Kreuz-Turn-Kosinus geht auf ≈ 0, Trennschärfe d' (gleicher vs. anderer Sprecher) steigt auf 3,5.
3. Average-Linkage statt Greedy-First-Match: alle Paare eines Clusters entscheiden über den Merge, nicht ein einzelner Grenzfall-Link (der v1 kippen ließ: derselbe Call ergab 2/3/7 Sprecher).
4. Embedding-Modell ist NICHT der Hebel (Benchmark auf #74, 1181 Fenster, zentriert): TitaNet-large d' 3,75 / 197 s · CAM++ (3D-Speaker) d' 3,72 / 82 s · TitaNet-small d' 3,54 / 57 s · wespeaker VoxCeleb resnet34 d' 2,43 / 185 s. Durch die v2-Pipeline geschickt landen die drei guten Modelle innerhalb eines Sprechers (21/22/21 bei 23 Personen) → TitaNet-small bleibt Default (schnellste, und alle bereits gelernten Voiceprints bleiben gültig). SPK_MODEL schaltet um; Voiceprints werden ab jetzt pro Modell gespeichert (Spalte model), weil Kosinus über Modelle hinweg Rauschen ist.
5. Eine feste Merge-Schwelle kann es nicht geben: 0,30 ergab auf #74 21 Sprecher (gut), auf #70 aber 9 (statt 4); 0,15 fixte #70 und ließ #74 auf 14 kollabieren. Die Paar-Ähnlichkeits-Verteilung EINER Aufnahme ist zweigipflig („anderer Sprecher" ≈ 0, „gleicher Sprecher" je nach Audioqualität 0,21–0,30) — deshalb wird die Schwelle pro Aufnahme per 2-Gauß-EM gelernt (mergeThreshold()), geklemmt auf 0,05–0,35. DIAR_COS_FINAL pinnt sie zum Debuggen.

Live-Namensmarker (seit 2026-07-27)

Während der Aufnahme tippt man den Namen der Person, die GERADE spricht (Kopfzeile, Enter). Der Zeitstempel (Offset zum Aufnahmestart) landet in der Tabelle markers. Das ist bei 20+ Teilnehmern der einzige verlässliche Weg zu echten Namen — und zusätzlich Supervision für die Trennung.

sequenceDiagram
    participant U as Nutzer (GUI)
    participant S as server.js
    participant R as recorder.js
    participant D as diar.js
    participant DB as MariaDB
    U->>S: POST /api/record/marker {name}
    S->>R: addMarker(name) → t_ms = jetzt - Start
    U->>S: POST /api/record/stop
    S->>DB: addMarkers(recId, [{t_ms,name}])
    S->>D: diarize(wav, n, {markers})
    Note over D: Marker → Anker-Turn<br/>(deckt t_ms ab, sonst bis 25 s davor / 8 s danach)<br/>must-link + cannot-link in Stufe B
    D-->>S: Segmente
    S->>S: applyMarkers(): resolveMarkers() → Cluster benennen
    S->>DB: speaker_names + markers.speaker/conf
    S->>DB: upsertVoiceprint(name) je benanntem Sprecher

• Auflösung (diar.resolveMarkers): asymmetrisches Fenster um den Marker (25 s zurück / 8 s vorwärts, Exponential-Gewichtung), weil man den Namen erst tippt, nachdem man die Stimme gehört hat. Ein Turn, der den Marker überdeckt, gewinnt; conf = high / mid / low.
• Cluster-Zusammenführung: landet EIN Name sicher auf MEHREREN Clustern, war es dieselbe Person → applyMarkers() führt sie zusammen (nutzergestützter Fix für Rest-Übersegmentierung).
• Nachtragen: im Detail einer Aufnahme kann an der aktuellen Abspielposition ein Marker gesetzt werden (POST /api/recordings/:id/markers), „↻ Zuordnen" rechnet die Zuordnung neu (apply-markers, ohne sherpa).
• Marker-Namen sind manuell = autoritativ; die akustische Auto-Identifikation füllt nur Lücken.

Harte Grenzen / Sackgassen

• Überlappendes gleichzeitiges Sprechen ist mit Mono-Mix prinzipiell nicht trennbar.
• Geclipptes Audio (0 dBFS) zerstört Embeddings → Fantasie-Sprecher (deshalb Gain-Staging, Kap. 02).
• sherpa-Quantisierung q5_0: langsamer UND schlechter auf diesem aarch64-Build — tot.
• Wer im ganzen Gespräch weniger als min(20 s, 2 % der Sprechzeit) redet, wird einem anderen Sprecher zugeschlagen (Weak-Fold) — sonst überleben Übersprech-Fragmente als „Sprecher".
• Diarization-Timeout skaliert mit Dauer (diarTimeoutMs() = Dauer × 2,5, min. 20 min). (parse-options.cc:373-Ausgabe ist harmloses argv-Echo.)
• v1 ist nicht weg: DIAR_MODE=legacy schaltet auf die alte Anchor-Merge-Konsolidierung zurück (consolidateSpeakers() bleibt als Fallback, wenn die v2-Fenster-Embeddings scheitern).

Sprecher-Namen & Stimm-Profile (Enrollment)

flowchart LR
    DIAR["Diarization: speaker_00, speaker_01, …"] --> AUTOID["identifySpeakers():<br/>Abgleich gegen gespeicherte Voiceprints"]
    AUTOID --> MERGE2["mergeSpeakerNames():<br/>füllt nur Lücken, manuelle Namen gewinnen"]
    GUI["GUI Sprecher-Editor:<br/>Name eintragen + 'lernen'"] --> API["POST /speaker {speaker, name, enroll}"]
    API --> VP[("voiceprints-Tabelle<br/>1 Zentroid pro Name<br/>(laufender Mittelwert, Spalte n)")]
    API --> NAMES[("recordings.speaker_names<br/>JSON, manuell gewinnt")]
    VP --> AUTOID

• Beim Lernen wird der längste zusammenhängende Sprech-Abschnitt (≥ 1,5 s, max. 20–25 s) des Sprechers als TitaNet-Embedding in den Zentroid gefaltet (db.upsertVoiceprint) → zukünftige Aufnahmen identifizieren die Person automatisch.
• ⚠️ Warum die Schnitte kurz sein MÜSSEN (2026-07-27 root-caused): das TitaNet-ONNX bricht bei langen Eingaben ab — reproduziert bei 180 s: Non-zero status code returned while running Where node … Attempting to broadcast an axis by a dimension other than 1. 12288 by 17998 → der spk_embed-Helfer stirbt (20 s / 60 s laufen sauber). Auf #74 war der längste Lauf eines Moderators minutenlang; damit starb der Helfer beim ERSTEN Sprecher und — weil spk.js seine Aufrufe über eine Promise-Kette serialisiert und .then() auf einer rejected Promise den Callback überspringt — jeder weitere Sprecher mit „spk beendet". Das war die Ursache des seit 2026-07-16 offenen Rätsels „Voice-Auto-Naming tot trotz freiem RAM". Zwei Fixes: identifySpeakers() schneidet auf ID_CUT_SEC = 25 s, und die Kette in spk.js (ebenso tdChain in recorder.js) wird aus einer geschluckten Kopie fortgeführt → ein Absturz kostet nur noch diesen einen Aufruf (verifiziert: 180-s-Schnitt scheitert, der nächste 20-s-Schnitt liefert wieder ein Embedding).
• Ein enrolltes Profil kann nur EINEN Cluster benennen: pro Name gewinnt der beste Kosinus (#74 hatte „Fabio" gleichzeitig auf zwei Clustern).
• Teilnehmerliste der Analyse kommt seit 2026-07-15 aus der Diarization (Namen wo bekannt, sonst „Sprecher N“) — nicht mehr vom LLM (das listete alle bloß erwähnten Namen, 11 statt 3). Siehe Kap. 05.

Re-Diarization

• GUI „↻ Analyse neu“ → Prompt: leer = automatisch (konsolidiert), Zahl = Anzahl gepinnt (--clustering.num-clusters). Läuft immer unter A76-Takt-Cap (lüfterlos!).
• db.replaceWords() tauscht nur die Sprecher-Zuordnung; Text/Zeitstempel bleiben.