新增 Pipecat 传输层实验报告；方案 §10 记录当前卡点
背景：方案文档写"Pipecat 作为唯一会话管线框架"，但核实后发现 代码里它只在 requirements.txt 里（零引用）。于是做实验验证架构问题： Pipecat 该用多深——只做传输（A），还是按框架 service 模型重构（B）。 新增 P0-Pipecat传输层实验报告.md - 传输层跑通：信令（47–280ms）、ICE 连通、data channel、双向媒体轨 - 帧路由未通：自定义处理器的 process_frame 调用次数为 0， 连自己注入的 StartFrame 都没进去；引擎从未运行 - 现象：连接全对、音轨协商成功、助手永远不说话，日志里一条错误都没有 - 记下 8 个集成坑，每个都表现为"什么都没发生" - 结论：实验未能支持 A 方案，反而间接给了 B 更多理由； 但根因未定位，两种可能必须区分（接线错误 vs 模型不兼容） 方案 §10 更新 - 第 1 步改为"服务端 WebRTC 入口 + 客户端骨架"，状态标注为 "传输层跑通、帧路由未通" - 新增 1b 步：查清帧路由根因 → 定 A/B 方案，标为当前卡点 - header 加注实验状态与 A/B 待定 - 架构图补传输层，标注"实验，帧路由未通" 顺带修正 - 局域网于当日重新编址（192.168.0.x → 172.16.1.x）， 架构图里的服务器地址更新 - 报告数量 4 → 5
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ylhan
@@ -5,7 +5,10 @@
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> （独立 git 仓库），包括：助手本体、TTS 服务、P0 基准脚本、ESP32 固件、
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> `README.md`（代码说明）、`部署说明.md`（运维）——这两份也在代码仓库。
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>
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> 更新：2026-09-15。状态：**助手本体已在服务器上实现并跑通**（端到端测试 16/16）；设备侧（N5095 外设桥、ESP32）尚未开始。
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> 更新：2026-09-15。状态：**助手本体已在服务器上实现并跑通**（端到端测试 16/16）；
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> **Pipecat 传输层实验已做，传输层通、帧路由未通**（见 §10 与
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> `P0-Pipecat传输层实验报告.md`）——**A/B 架构方案待定**，这是当前卡点；
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> 设备侧（N5095 外设桥、ESP32）尚未开始。
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> 已确认：Ubuntu 24.04；N5095 / 16G 作为**客户端**；助手本体部署在 cadadmin-server（i9-14900K / 3090）；麦克风、音箱、摄像头均未购；屏幕已于 09-14 到货并点亮（2.8 寸 ILI9341 触摸屏，非原定的 1.28 寸圆屏）。
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> 核心目标：听得清、回应及时、可打断、表情明确、转头自然。
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> 最新外形要求：屏幕不用太大；摄像头水平可用旋转总行程至少180°，按正前方左右各90°理解，不是镜头视场角180°。
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@@ -22,7 +25,7 @@
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> 变更后 N5095 只做 USB 外设接入与网络桥接，**不运行 STT/TTS/LLM 等重型推理**
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> （轻量推理仍在本地，见 §1）。
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> 详细部署现状见代码仓库里的 `部署说明.md`，实测数据见本目录的四份 P0 报告。
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> 详细部署现状见代码仓库里的 `部署说明.md`，实测数据见本目录的五份 P0 报告。
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## 1. 范围与待讨论事项
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@@ -48,15 +51,16 @@
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## 2. 总体架构
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```text
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┌─ cadadmin-server（192.168.0.20）—— 助手本体 ────────────────┐
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┌─ cadadmin-server（172.16.1.101）—— 助手本体 ────────────────┐
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│ 会话引擎（身份 → 记忆 → LLM → TTS） │
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│ ├─ LLM：DeepSeek deepseek-flash（云端，关思考） │
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│ ├─ TTS：Qwen3-TTS 1.7B（RTX 3090，独立 HTTP 服务 :18040） │
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│ ├─ 传输：Pipecat SmallWebRTC :7860（实验，帧路由未通） │
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│ ├─ STT：Zipformer 中英宽带 int8（CPU 4 线程） │
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│ ├─ 记忆：SQLite（按 owner_user_id 强制隔离） │
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│ └─ 身份：手动切换 + 访客兜底 │
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└────────────────────────────────────────────────────────────┘
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▲ WebRTC（计划） ▲ 手机/浏览器客户端
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▲ WebRTC（实验中） ▲ 手机/浏览器客户端
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│ 局域网 1–2ms │
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┌─ N5095 / 16G —— 客户端 / 外设桥 ───────────────────────────┐
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│ USB 麦克风阵列（固定底座）──处理后音频、DoA──┐ │
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@@ -411,13 +415,34 @@ P5通过Home Assistant统一调用。按实际设备比较官方Xiaomi Home和Xi
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| # | 步骤 | 状态 | 能验证什么 / 不能验证什么 |
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|---|---|---|---|
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| 0 | **音频边界定稿** | ✅ 2026-09-15 完成（见 §5） | 决定了客户端接口形态 |
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| 1 | **服务端 WebRTC 入口**（Pipecat SmallWebRTC） | 未开始 | 让客户端有东西可连 |
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| 2 | **N5095 客户端骨架** | 未开始 | 用**合成音频**即可跑通传输层：信令稳定性、帧格式、采样率边界、打断信号传递、**真实传输下的首音延迟** |
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| 1 | **服务端 WebRTC 入口 + 客户端骨架** | 🔶 **传输层跑通，帧路由未通**（见 `P0-Pipecat传输层实验报告.md`） | 已验证：信令、ICE、data channel、双向媒体轨。**未验证：帧进不到自定义处理器，引擎从未运行** |
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| 1b | **查清帧路由根因 → 定 A/B 方案** | **待办，当前卡点** | 根因决定 A 方案（Pipecat 只做传输）是否可行，还是必须转 B（按框架 service 模型重构） |
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| 2 | **N5095 客户端骨架** | 🔶 雏形已有（`client/test_client.py`） | 非 trickle ICE、data channel 心跳、文件音频实时发送、回复录音都已实现。**不做 AEC/播客参考/打断**——那些要真实声卡 |
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| 3 | **接入真实麦克风与音箱** | 阻塞：硬件未购 | 唯一能验证 AEC、打断、唤醒的一步，也是 P2 的全部内容 |
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| 4 | **STT 中文识别正确率** | 阻塞：需录音 | 见下"最大功能风险" |
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| 5 | ESP32 表情串口 | 硬件已到货，可独立推进 | 串口协议、表情渲染 |
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| 6 | 摄像头、多人跟踪、电机 | 阻塞：硬件未购 | — |
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### 第 1 步的实验结论（2026-09-15）
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**传输层可用，但"把整条会话逻辑塞进一个 FrameProcessor"不是开箱即用的。**
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自定义处理器被创建、`setup()` 被调用，但 **`process_frame` 调用次数为 0**——
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连自己注入的 StartFrame 都没进去。现象是"连接全对、音轨协商成功、
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但助手永远不说话，且日志里一条错误都没有"。
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**这对 A/B 决策的影响**：实验前判断"Pipecat 的价值收敛到传输层"，
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现在要修正——**传输层与自定义逻辑之间的接缝比预想的深**。
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B 方案恰恰绕开这个接缝（用框架原生 service，不由一个处理器吞掉全部）。
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**但根因未定位**，两种可能必须区分：
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- 若是接线错误（管线用法与 Pipecat 1.10 的实际约定不符）→ 接缝浅，A 仍可行
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- 若是模型不兼容（该版本不接受这种用法）→ 接缝深，应转 B
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实验同时挖出 **8 个 Pipecat 集成坑**（客户端需发 ping、offer 无媒体则不收集
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ICE 候选、`run()` 要 WorkerParams、后台异常被静默吞掉等），
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每个都表现为"什么都没发生"，详见实验报告。
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**第 2 步的边界要说清楚**：用合成音频能验证传输层，**验不了 AEC 和远场识别**——
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那些必须等真实麦克风和音箱。但传输层能提前跑通，硬件一到就能直接接，
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不用同时调两件事。
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@@ -0,0 +1,136 @@
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# P0 实验报告 · Pipecat 传输层
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日期：2026-09-15。状态：**传输层跑通，帧路由未跑通——实验目标部分达成。**
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代码：`~/workspace/ai-companion/services/bot_server.py`（服务端）、
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`client/test_client.py`（自写 aiortc 客户端）
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## 一、为什么做这个实验
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方案文档写"Pipecat 作为唯一会话管线框架"，但核实后发现**它一行都没被用上**
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（只在 `requirements.txt` 里声明，代码里零引用）。助手引擎是独立 asyncio，
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由测试脚本用文件音频驱动。
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于是有个待定的架构问题：**Pipecat 该用多深？**
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- **A 方案**：Pipecat 只做传输与帧模型，会话语义归自有引擎（一个 FrameProcessor 吞掉整条管线）
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- **B 方案**：按 Pipecat 的 service 模型重构，STT/LLM/TTS/记忆都做成框架原生 service
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实验目的：验证 A 方案的核心假设能否成立，并拿到真实传输下的延迟数字。
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## 二、结论摘要
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| 部分 | 结果 |
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| WebRTC 信令（offer/answer） | ✅ 往返 47–280ms |
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| ICE 连通 | ✅ 走 172.16.1.x 直连 |
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| data channel + 心跳 | ✅ |
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| 双向媒体轨 | ✅ 客户端音轨送达服务端，服务端音轨客户端收到 |
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| 管线启动、处理器 setup() | ✅ |
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| **帧路由到自定义处理器** | ❌ **`process_frame` 调用次数 = 0** |
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| 端到端出声 | ❌ 因上一行，引擎从未运行 |
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**即：传输层可用，但"把整条会话逻辑塞进一个 FrameProcessor"不是开箱即用的。**
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## 三、没跑通的部分（关键）
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自定义 `EngineProcessor` 被创建了、`setup()` 也被调用了，但**一帧都没进来**——
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连自己用 `task.queue_frames([StartFrame()])` 注入的 StartFrame 都没有。
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现象是：**连接全对、音轨协商成功、ICE connected，但助手永远不说话，
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而且日志里连一条错误都没有。**
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这与 A 方案的核心假设直接相关：如果帧送不进自定义处理器，
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"Pipecat 只做传输、逻辑归引擎"这个切分方式就不成立。
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**根因未定位。** 不能确定是这个版本 Pipecat 的管线用法与我们写的不符，
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还是模型本身不接受这种用法。这两者的区别很重要——见 §五。
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## 四、挖出的 8 个集成坑
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每个都会表现为"什么都没发生"，极难排查。无论最终选 A 还是 B 都会踩。
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| # | 坑 | 现象 | 怎么办 |
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|---|---|---|---|
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| 1 | Pipecat 客户端 SDK 不覆盖 N5095 形态 | 浏览器/移动端/C++/ESP32 都有，没有"Linux x86 盒子接 USB 阵列" | 自己写 aiortc 客户端（已有雏形） |
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| 2 | 客户端必须建 data channel 并定期发 `"ping"` | 不建则服务端**一帧音频都不推**，日志只有一句 "Data channel not established within 10s" | 建 channel + 1s 心跳 |
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| 3 | offer 里没有媒体时 aiortc **完全不收集 ICE 候选** | 信令成功、SDP 交换正常，但 ICE 永远停在 `new` | 即使只测连通也要加一条（静音）音轨 |
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| 4 | ICE 收集完成前就发 offer | SDP 里 0 个候选地址 | 等 `iceGatheringState == "complete"` |
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| 5 | `PipelineTask.run()` 要 `WorkerParams(task_manager=...)`，**不是** `PipelineParams` | 不传报 "missing 1 required positional argument"；传错报 "no attribute 'task_manager'" | 两个参数分别给构造函数和 run() |
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| 6 | `TaskManager()` 内部调 `asyncio.get_running_loop()` | 模块级创建报 "no running event loop" | 必须在异步上下文里建 |
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| 7 | **后台任务里的异常被静默吞掉** | 日志里查不到任何线索，表现为"连接正常但没反应" | 自己 try/except + log.exception |
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| 8 | 信令回调里 `await task.run()` | 阻塞整个会话生命周期，管线初始化时序走歪 | `asyncio.create_task(task.run(...))` |
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第 5、6、7 条各花了好几轮才发现——因为异常在后台任务里，日志什么都不显示。
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## 五、对 A/B 决策的影响
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实验前的判断是"Pipecat 的独特价值收敛到传输层"（因为方案 §5 的音频边界决定
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把 AEC 和播放放在客户端，绕开了 Pipecat 的打断机制）。
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**现在要修正**：
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- 传输层确实能用——前半部分的结论成立
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- 但**传输层与自定义会话逻辑之间的接缝，比预想的深**
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- B 方案恰恰绕开这个接缝：它不把逻辑塞进一个处理器，
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而是用框架原生的 STT/LLM/TTS service，由框架自己编排
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所以这次实验**没有支持 A 方案**，反而间接给了 B 方案更多理由。
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**但前提是根因要查清**：
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- 如果是我接线错（管线用法和 Pipecat 1.10 的实际约定不符）→ 接缝是浅的，A 仍然可行
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- 如果是模型不兼容（这个版本不接受"单一处理器吞整条管线"）→ 接缝是深的，应该转 B
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## 六、下一步
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**建议先查清帧路由的根因**，再决定 A 还是 B。候选方向：
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1. 对照 Pipecat 官方 smallwebrtc 示例的管线接法（我们的接法可能有细节差异）
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2. 检查 `Pipeline([...])` 在 1.10 里的连接语义（是否有自动 link）
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3. 检查 `queue_frames` 的注入点与处理器位置的匹配关系
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4. 在传输层的 input/output 处理器上加日志，看帧到底停在哪一环
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若排查成本过高，**建议直接转 B**——因为 B 用的是框架原生 service，
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不存在"帧送不进自定义处理器"这个问题。
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## 七、当前代码状态
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**服务端** `services/bot_server.py`：
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- 已实现：SmallWebRTC 信令端点 `/api/offer`、prebuilt 网页客户端挂载 `/client/`、
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`EngineProcessor`（自写能量 VAD + 引擎调用）
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- **仍带着诊断日志**（`[诊断]` 前缀），用于下一轮排查。定位后应清理
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- VAD 是**极简能量判定**，不是最终方案（方案 §5 的说完判定还没选型）
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**客户端** `client/test_client.py`：
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- 已实现：非 trickle ICE、data channel + 心跳、文件音频按实时速率发送、回复录音
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- **不做 AEC、不做播放参考、不做打断**——那些要真实声卡和硬件
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- 它是 N5095 客户端的雏形，不是产品代码
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## 八、复现
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```bash
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# 服务端（服务器上）
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cd ~/ai-companion
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.venv/bin/python services/bot_server.py --host 0.0.0.0 --port 7860
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# 客户端（N5095 上）
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cd ~/workspace/ai-companion
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python client/test_client.py \
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--server http://cadadmin-server.taild0f91d.ts.net:7860 \
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--wav p0/stt_tts_bench/wavs/stt_1.wav --out /tmp/reply.wav
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```
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预期（当前实际）：连接成功、收到 34 秒音频轨，**但全是静音**。
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## 九、顺带发现的环境问题
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**局域网被重新编址了**：两台机器从 `192.168.0.x` 变成 `172.16.1.x`
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（N5095 现为 `172.16.1.99`，服务器 `172.16.1.101`）。
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已处理：客户端默认地址改用 tailscale 域名
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（`cadadmin-server.taild0f91d.ts.net`），抗重新编址。
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**未处理**：方案文档与 N5095 配置里仍有 `192.168.0.20` 的残留引用。
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