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CamTalk/docs/03-接口文档.md
hhs 87b6407e2e docs: 补充 AI 编排层接口规范与 tts_audio 音频播放方案
- 03-接口文档: 新增第三章 AI 服务层接口(STT/LLM/TTS 三个 Service interface + 接入约定)
- 03-接口文档: 新增第四章 AI 编排器(句子级流式并行策略、Orchestrator 实现、错误降级表)
- 03-接口文档: 锁定 tts_audio 音频格式为 audio/mpeg(MP3 24kHz),新增前端 AudioPlayer 播放方案
- 02-系统架构: 更新 Orchestrator 代码为句子级流式并行实现
- README.md: 更新 03-接口文档描述,补充 AI 服务层和编排器关键词
2026-06-13 13:18:17 +08:00

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# 接口文档
## 概述
前后端通信接口定义。以 WebSocket 承载实时对话REST 端点支撑基础运维。**暂不实现持久化**,但通过 Repository 接口模式为后续扩展预留接入点。
**设计原则**
- WebSocket 为主:所有对话数据走 WebSocket
- REST 为辅:仅用于健康检查、会话管理等低频操作
- 接口先行:先定义契约,再填充实现——前后端可并行开发
## 接口全景
```
浏览器 Go Gateway :8080
WebSocket Client <--> /ws (实时对话)
HTTP Client --> GET /api/health
HTTP Client <--> POST/DELETE /api/sessions
```
---
## 一、WebSocket 协议
连接地址:`ws://localhost:8080/ws`
### 消息格式约定
所有 WebSocket 消息均为 JSON 文本帧,统一结构:
```typescript
interface WsMessage {
type: string; // 消息类型,必填
request_id?: string; // 可选,用于请求-响应关联
timestamp?: number; // 可选,毫秒时间戳
[key: string]: any; // 类型特定字段
}
```
### 客户端 → 服务端消息
#### `query` — 发起一次视觉对话
用户说完话后,客户端同时发送当前图像帧和语音片段:
```typescript
interface QueryMessage {
type: "query";
request_id: string; // 客户端生成的 UUID
image: string; // Base64 编码的 JPEG 图像(不含 data: 前缀)
audio: string; // Base64 编码的音频片段PCM 16kHz
mime_type?: string; // 音频格式,默认 "audio/pcm"
}
```
> 为什么图像和音频放在同一条消息里?因为 VAD 检测到用户说完话时,需要同时捕获"此刻的画面"和"说的话",拆成两条消息会增加时序同步的复杂度。
#### `config` — 更新会话配置
```typescript
interface ConfigMessage {
type: "config";
payload: {
tts_enabled?: boolean; // 是否开启语音合成,默认 true
detail_level?: "low" | "high"; // 图像精度,默认 "low"
language?: string; // 交互语言,默认 "zh-CN"
};
}
```
#### `interrupt` — 打断当前回复
```typescript
interface InterruptMessage {
type: "interrupt";
request_id?: string; // 可选,指定打断哪次请求
}
```
#### `ping` — 心跳保活
```typescript
interface PingMessage {
type: "ping";
}
```
### 服务端 → 客户端消息
#### `connected` — 连接建立确认
```typescript
interface ConnectedMessage {
type: "connected";
session_id: string; // 服务端生成的会话 ID
server_version: string; // 服务端版本号,如 "0.1.0"
}
```
#### `stt_result` — 语音识别结果
```typescript
interface STTResultMessage {
type: "stt_result";
request_id: string;
text: string; // 识别出的用户语音文本
is_final: boolean; // 是否为最终结果
}
```
#### `llm_chunk` — LLM 流式输出片段
```typescript
interface LLMChunkMessage {
type: "llm_chunk";
request_id: string;
delta: string; // 本次增量文本
role: "assistant";
}
```
#### `llm_done` — LLM 输出完成
```typescript
interface LLMDoneMessage {
type: "llm_done";
request_id: string;
full_text: string; // 完整回复文本
tokens_used: {
prompt: number;
completion: number;
total: number;
};
model: string; // 实际使用的模型名
latency_ms: number; // 端到端延迟(毫秒)
}
```
#### `tts_audio` — TTS 音频流片段
```typescript
interface TTSAudioMessage {
type: "tts_audio";
request_id: string;
audio: string; // Base64 编码的音频片段
mime_type: string; // "audio/mpeg"
is_last: boolean; // 是否为最后一片
}
```
**音频格式规范**(前端播放依赖此约定):
| 属性 | 值 | 说明 |
|------|------|------|
| 编码 | `audio/mpeg`MP3 | 浏览器 `<audio>` 原生支持OpenAI TTS 默认输出 |
| 采样率 | 24kHz | OpenAI TTS 默认 |
| 声道 | 单声道 | 语音不需要立体声 |
| 传输 | Base64 编码的 MP3 片段 | 每个 `tts_audio` 消息携带一个句子的音频 |
| 切片粒度 | 按句子切分 | LLM 输出中按 `。!?\n` 等标点切分,每个句子独立合成 |
**流式播放时序**`tts_audio` 消息按句子顺序到达,前端应按序排队播放,不要等全部到齐再播。
**前端播放实现要点**
1. **排队播放**:收到 `tts_audio` 时,将 Base64 解码为 Blob URL 并加入播放队列。第一片到达即开始播放,后续片段在 `onended` 回调中自动衔接。
2. **错误容错**:单个片段播放失败时跳过,继续播放队列中下一个,不中断整个回复。
3. **打断清理**:收到 `interrupt` 消息或用户触发打断时,清空播放队列并释放所有 Blob URL。
4. **类型锁定**`mime_type` 字段固定为 `"audio/mpeg"`,前端解码时直接使用,无需运行时判断。
```typescript
// 前端播放器伪代码
class AudioPlayer {
private queue: string[] = []; // Blob URL 队列
enqueue(base64: string) {
const url = decodeBase64Audio(base64, "audio/mpeg");
this.queue.push(url);
if (this.queue.length === 1) this.playNext(); // 第一片到了就开始播
}
private playNext() {
if (this.queue.length === 0) return;
const audio = new Audio(this.queue[0]);
audio.onended = () => { URL.revokeObjectURL(this.queue.shift()!); this.playNext(); };
audio.onerror = () => { URL.revokeObjectURL(this.queue.shift()!); this.playNext(); };
audio.play();
}
clear() { this.queue.forEach(url => URL.revokeObjectURL(url)); this.queue = []; }
}
```
#### `error` — 错误通知
```typescript
interface ErrorMessage {
type: "error";
request_id?: string;
code: string; // 错误码,见下方错误码表
message: string; // 人类可读的错误描述
}
```
#### `pong` — 心跳响应
```typescript
interface PongMessage {
type: "pong";
}
```
### 消息流时序
一次完整交互:
```
Client Server
| |
|-- query {image, audio} ------>|
|<-- stt_result {text} ---------|
| |
|<-- llm_chunk {delta: "这"} ---| (LLM 流式输出)
|<-- llm_chunk {delta: "是一"} -|
|<-- llm_chunk {delta: "朵花"} -|
|<-- llm_done {full_text} ------|
| |
|<-- tts_audio {audio} ---------| (TTS 音频流)
|<-- tts_audio {is_last: true} -|
```
---
## 二、REST API
### 健康检查
```
GET /api/health
```
响应:
```json
{
"status": "ok",
"version": "0.1.0",
"uptime_seconds": 3600,
"active_sessions": 42
}
```
### 创建会话可选MVP 自动创建)
```
POST /api/sessions
Content-Type: application/json
{
"user_id": "optional-user-id",
"config": {
"tts_enabled": true,
"detail_level": "low",
"language": "zh-CN"
}
}
```
响应:
```json
{
"session_id": "550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000",
"created_at": "2026-06-12T15:41:00Z"
}
```
### 销毁会话
```
DELETE /api/sessions/{session_id}
```
响应:`204 No Content`
### 预留端点(暂不实现)
| 端点 | 方法 | 用途 |
|------|------|------|
| `/api/sessions/{id}/messages` | GET | 查询对话历史 |
| `/api/usage` | GET | 查询用量统计 |
| `/api/users/{id}/preferences` | GET/PUT | 用户偏好管理 |
---
## 三、AI 服务层接口
Go 网关内部与外部 AI 服务Deepgram STT、GPT-4o、OpenAI TTS的调用契约。前后端联调时后端需实现这些接口。
### STT 服务接口
语音识别:接收前端采集的音频,返回识别文本。
```go
// STTService 语音识别服务契约。
type STTService interface {
// Recognize 识别一段完整音频,返回最终文本。
Recognize(ctx context.Context, audio []byte, opts STTOptions) (string, error)
// RecognizeStream 流式识别(边说边识别,可选实现)。
// audioStream 持续接收音频片段,返回的 channel 持续输出中间结果。
RecognizeStream(ctx context.Context, audioStream <-chan []byte, opts STTOptions) (<-chan STTPartial, error)
}
// STTOptions 语音识别参数。
type STTOptions struct {
Encoding string // "pcm_s16le" — 前端 VAD 输出格式
SampleRate int // 16000 — 前端麦克风采样率
Language string // "zh-CN"
}
// STTPartial 流式识别的中间/最终结果。
type STTPartial struct {
Text string
IsFinal bool
}
```
**Deepgram 接入约定**
- 连接方式WebSocket `wss://api.deepgram.com/v1/listen`
- 音频格式PCM 16-bit signed little-endian16kHz 单声道(与前端 `MicManager` 输出一致)
- 返回格式:`channel.alternatives[0].transcript``is_final` 字段标识最终结果
- 超时:单次识别 5 秒超时
### LLM 服务接口
多模态推理:接收图像 + 文本 + 对话历史,流式返回回复。
```go
// LLMService 多模态大模型服务契约。
type LLMService interface {
// ChatStream 流式推理,返回增量文本的 channel。
// 调用方必须消费 channel 直到 Done=true否则需 cancel ctx 以释放连接。
ChatStream(ctx context.Context, req LLMRequest) (<-chan LLMChunk, error)
}
// LLMRequest 推理请求。
type LLMRequest struct {
Image []byte // JPEG 图片(已从 Base64 解码)
Text string // 用户语音识别后的文本
History []Message // 最近 N 轮对话历史
Language string // "zh-CN"
}
// LLMChunk 流式推理的一个增量片段。
type LLMChunk struct {
Delta string // 增量文本
Done bool // 是否结束
TokensUsed *TokenUsage // 仅 Done=true 时有值
Model string // 实际使用的模型名
}
// TokenUsage 用量统计。
type TokenUsage struct {
Prompt int
Completion int
Total int
}
```
**OpenAI API 接入约定**
- 端点:`POST https://api.openai.com/v1/chat/completions`
- 图片传入:`image_url` 字段使用 `data:image/jpeg;base64,...` 格式
- 流式响应:`stream: true`,通过 SSE 逐 chunk 返回
- Prompt 结构:
```
system: "你是一个视觉助手。用户通过摄像头看到一个场景,并用语音向你提问。
请用简洁自然的中文回答。如果涉及视觉描述,先说'我看到...'。"
user: [图片 + 用户语音文本]
(重复 History 中的历史消息)
```
- 超时10 秒,超时返回 `LLM_TIMEOUT` 错误
- 模型选择:默认 `gpt-4o`,由 Model Router 按需切换
### TTS 服务接口
语音合成:接收文本流,输出音频 chunk 流。
```go
// TTSService 语音合成服务契约。
type TTSService interface {
// SynthesizeStream 流式合成。
// textStream 接收句子级文本(由 Orchestrator 的句子切分器产出),
// 返回的 channel 持续输出 MP3 音频 chunk。
SynthesizeStream(ctx context.Context, textStream <-chan string, opts TTSOptions) (<-chan TTSChunk, error)
}
// TTSOptions 合成参数。
type TTSOptions struct {
Voice string // "alloy" | "nova" | "shimmer" | ...
Speed float64 // 1.0 为正常语速
OutputFmt string // "mp3" — 固定使用 MP3浏览器原生支持
SampleRate int // 24000
}
// TTSChunk 一个音频片段。
type TTSChunk struct {
Audio []byte // MP3 音频数据(未 Base64 编码,由发送层编码)
IsLast bool // 是否为最后一片
}
```
**OpenAI TTS 接入约定**
- 端点:`POST https://api.openai.com/v1/audio/speech`
- 模型:`tts-1`(低延迟优先)或 `tts-1-hd`(高音质)
- 输出格式:`mp3`24kHz
- 流式:使用 `response_format: "mp3"` 并读取 response body 流
- 超时:单个句子 5 秒超时
---
## 四、AI 编排器Orchestrator
### 编排策略:句子级流式并行
核心矛盾LLM 流式输出逐 tokenTTS 需要完整句子才能合成。解法:**句子切分器 + 管道并行**。
```
LLM 流式输出: "这" "是一" "朵红色" "的花。" "它看起" "来很美" "丽。"
┌── 句子检测器(按 。!?\n 切分)──┐
↓ ↓
句子1: "这是一朵红色的花。" 句子2: "它看起来很美丽。"
↓ ↓
TTS 合成 TTS 合成
↓ ↓
音频 chunk → 推送前端 音频 chunk → 推送前端
```
**时序保证**
- `llm_chunk` 消息一定先于对应句子的 `tts_audio` 到达客户端
- 用户先看到文字,紧接着听到语音(感知延迟 < 0.5 秒)
- 不必等 LLM 全部输出完才开始 TTS
### Orchestrator 接口
```go
// Orchestrator AI 编排器,协调 STT → LLM → TTS 全链路。
type Orchestrator struct {
stt STTService
llm LLMService
tts TTSService
}
// ProcessQuery 处理一次完整的视觉对话请求。
// 通过 client 向前端实时推送 stt_result、llm_chunk、llm_done、tts_audio 消息。
func (o *Orchestrator) ProcessQuery(ctx context.Context, client MessageSender, req *QueryRequest) {
ctx, cancel := context.WithTimeout(ctx, 10*time.Second)
defer cancel()
// Step 1: STT — 识别用户语音
text, err := o.stt.Recognize(ctx, req.Audio, STTOptions{
Encoding: "pcm_s16le", SampleRate: 16000, Language: "zh-CN",
})
if err != nil {
client.SendError(req.RequestID, "STT_ERROR", err.Error())
return
}
client.SendSTTResult(req.RequestID, text, true)
// Step 2: LLM 流式输出 + 句子切分
llmStream, _ := o.llm.ChatStream(ctx, LLMRequest{
Image: req.Image, Text: text, Language: "zh-CN",
})
sentenceCh := make(chan string, 4)
go func() {
defer close(sentenceCh)
var buf strings.Builder
var fullText strings.Builder
for chunk := range llmStream {
// 即时推送文字给客户端(逐 token 显示)
client.SendLLMChunk(req.RequestID, chunk.Delta)
fullText.WriteString(chunk.Delta)
buf.WriteString(chunk.Delta)
// 遇到句子边界就吐出
if isSentenceEnd(chunk.Delta) {
sentenceCh <- buf.String()
buf.Reset()
}
}
// 最后一段不足一句的也吐出
if buf.Len() > 0 {
sentenceCh <- buf.String()
}
// 推送 llm_done
client.SendLLMDone(req.RequestID, fullText.String(), chunk.TokensUsed, chunk.Model)
}()
// Step 3: TTS 并行消费句子流
ttsStream, _ := o.tts.SynthesizeStream(ctx, sentenceCh, TTSOptions{
Voice: "alloy", OutputFmt: "mp3", SampleRate: 24000,
})
for chunk := range ttsStream {
client.SendTTSAudio(req.RequestID, chunk.Audio, chunk.IsLast)
}
}
// isSentenceEnd 判断 delta 中是否包含句子结束标志。
func isSentenceEnd(delta string) bool {
return strings.ContainsAny(delta, "。!?\n.!?\n")
}
```
### 并发控制
- 每个 `ProcessQuery` 调用在独立 goroutine 中运行
- `context.WithTimeout` 确保 10 秒总超时
- `interrupt` 消息触发 `cancel()`LLM/TTS 流式全部中断
- 同一 session 内同时只允许一个活跃请求,新请求自动取消上一个
### 错误处理与降级
| 故障点 | 处理策略 | 客户端表现 |
|--------|---------|-----------|
| STT 失败 | 发送 `STT_ERROR`,终止本次请求 | 回退到纯文本模式 |
| LLM 超时(>10s | 发送 `LLM_TIMEOUT`,取消 TTS | 提示用户重试 |
| LLM 部分输出后失败 | 已推送的 `llm_chunk` 保留,发送 `error` 通知中断 | 显示已收到的部分文字 |
| TTS 失败 | 静默跳过,`llm_done` 正常发送 | 只有文字回复,无语音 |
| TTS 部分失败 | 已推送的音频保留,后续句子跳过 | 部分句子有语音 |
| interrupt 打断 | cancel context清空所有流 | 前端清空播放队列 |
---
## 五、数据模型
> Go 和 TypeScript 的数据模型定义见下方。AI 服务层的 Go 模型见上方"AI 服务层接口"章节。
### Go 后端模型
```go
// ---- 核心模型MVP 实现)----
type Session struct {
ID string `json:"session_id"`
CreatedAt time.Time `json:"created_at"`
Config SessionConfig `json:"config"`
}
type SessionConfig struct {
TTSEnabled bool `json:"tts_enabled"`
DetailLevel string `json:"detail_level"` // "low" | "high"
Language string `json:"language"`
}
type QueryRequest struct {
RequestID string `json:"request_id"`
Image []byte `json:"-"` // Base64 解码后
Audio []byte `json:"-"` // Base64 解码后
MimeType string `json:"mime_type"`
}
type Message struct {
Role string `json:"role"` // "user" | "assistant"
Content string `json:"content"`
ImageURL string `json:"image_url,omitempty"`
TokensUsed int `json:"tokens_used,omitempty"`
}
```
### TypeScript 前端模型
```typescript
interface Session {
sessionId: string;
createdAt: string;
config: SessionConfig;
}
interface SessionConfig {
ttsEnabled: boolean;
detailLevel: "low" | "high";
language: string;
}
interface ChatMessage {
role: "user" | "assistant";
content: string;
imageUrl?: string;
timestamp: number;
tokensUsed?: number;
}
// WebSocket 消息联合类型
type ServerMessage =
| ConnectedMessage
| STTResultMessage
| LLMChunkMessage
| LLMDoneMessage
| TTSAudioMessage
| ErrorMessage
| PongMessage;
type ClientMessage =
| QueryMessage
| ConfigMessage
| InterruptMessage
| PingMessage;
```
---
## 六、扩展接口设计
通过 Repository 接口隔离存储层MVP 用内存实现,后续替换为数据库——业务逻辑零改动。
```go
// HistoryRepository — 对话历史存储契约
// MVP: 内存实现session 内有效,断开即丢)
// 后续: PostgreSQL 实现
type HistoryRepository interface {
SaveMessage(ctx context.Context, sessionID string, msg Message) error
GetMessages(ctx context.Context, sessionID string, limit int) ([]Message, error)
}
// UsageRepository — 用量统计存储契约
// MVP: 内存计数器
// 后续: PostgreSQL 按天聚合
type UsageRepository interface {
RecordUsage(ctx context.Context, sessionID string, usage UsageRecord) error
GetDailyUsage(ctx context.Context, userID string, days int) ([]UsageDaily, error)
}
```
MVP 内存实现:
```go
type InMemoryHistory struct {
mu sync.RWMutex
sessions map[string][]Message
}
func (h *InMemoryHistory) SaveMessage(ctx context.Context, sessionID string, msg Message) error {
h.mu.Lock()
defer h.mu.Unlock()
h.sessions[sessionID] = append(h.sessions[sessionID], msg)
return nil
}
func (h *InMemoryHistory) GetMessages(ctx context.Context, sessionID string, limit int) ([]Message, error) {
h.mu.RLock()
defer h.mu.RUnlock()
msgs := h.sessions[sessionID]
if limit > 0 && len(msgs) > limit {
msgs = msgs[len(msgs)-limit:]
}
return msgs, nil
}
```
注入点(应用启动时根据配置选择实现):
```go
func NewApp(cfg *Config) *App {
var history HistoryRepository
var usage UsageRepository
switch cfg.Storage.Driver {
case "postgres":
pool, _ := pgxpool.New(ctx, cfg.Storage.DSN)
history = &PgHistory{pool: pool}
usage = &PgUsage{pool: pool}
default: // "memory" — MVP 默认
history = &InMemoryHistory{sessions: make(map[string][]Message)}
usage = &InMemoryUsage{}
}
return &App{
orchestrator: NewOrchestrator(cfg.AI, history, usage),
sessionMgr: NewSessionManager(cfg.Session, history),
}
}
```
> 依赖倒置原则——业务层依赖接口不依赖具体实现。MVP 注入 `InMemoryHistory`,上线时一行代码换成 `PgHistory`。
---
## 七、错误码
| 错误码 | 含义 | 客户端处理建议 |
|--------|------|--------------|
| `INVALID_MESSAGE` | 消息格式不合法 | 检查 JSON 结构,不重试 |
| `SESSION_NOT_FOUND` | 会话不存在或已过期 | 重新建立 WebSocket 连接 |
| `RATE_LIMITED` | 请求频率超限 | 延迟后重试,提示用户稍等 |
| `IMAGE_TOO_LARGE` | 图像超过 4MB 限制 | 降低分辨率或压缩质量 |
| `AUDIO_TOO_SHORT` | 音频片段 < 250ms | 忽略,等待下次语音输入 |
| `LLM_TIMEOUT` | LLM 推理超时(>10s | 提示用户重试 |
| `LLM_ERROR` | LLM 服务异常 | 提示用户重试,服务端记录日志 |
| `STT_ERROR` | 语音识别失败 | 回退到纯文本输入模式 |
| `TTS_ERROR` | 语音合成失败 | 静默回退到纯文本回复 |
| `INTERNAL_ERROR` | 服务端内部错误 | 提示用户重试 |
## 八、连接管理
**心跳机制**:客户端每 30 秒发送 `ping`,服务端回复 `pong`。超过 60 秒无 `ping`,服务端判定连接断开并清理会话资源。
**重连策略**(指数退避 + 抖动):
```typescript
function reconnect(attempt: number) {
const delay = Math.min(1000 * Math.pow(2, attempt), 30000); // 最大 30s
const jitter = Math.random() * 1000;
setTimeout(() => connect(), delay + jitter);
}
// attempt: 0 → 1s, 1 → 2s, 2 → 4s, 3 → 8s, ... 最大 30s
```