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Voice-to-Text Architecture Research

Research Date: November 2024 Status: Reference Documentation


Overview

This document captures research on how modern voice-to-text applications (Wispr Flow, Superwhisper, MacWhisper) achieve low latency and affordable pricing, with implications for StoryFlow’s conversational features.


How Wispr Flow Works

Architecture

Wispr Flow uses a hybrid cloud architecture with fine-tuned open-source models:

User Device Cloud (Baseten + AWS) β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚ Hotkey β”‚ β”‚ Speech Recognition β”‚ β”‚ activation β”‚ ──── audio ────► β”‚ (ASR Model) β”‚ β”‚ β”‚ β”œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€ β”‚ β”‚ β”‚ Llama (fine-tuned) β”‚ β”‚ β”‚ ◄── formatted ──── β”‚ - Remove filler words β”‚ β”‚ Text output β”‚ text β”‚ - Grammar correction β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚ - Context formatting β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜

Key Technical Details

MetricValue
End-to-end latency< 700ms
LLM token processing100+ tokens in < 250ms
Languages supported100+
InfrastructureBaseten + AWS
LLM FrameworkTensorRT-LLM
Base ModelFine-tuned Llama

Why Open-Source Llama (Not OpenAI)

  1. Complete customization - Can fine-tune for dictation-specific tasks
  2. No per-token costs - Fixed infrastructure cost only
  3. Latency control - Own the inference stack
  4. Full ownership - No dependency on third-party API changes

Cost Analysis: Why $10-12/month Works

Transcription Costs Comparison

ApproachCost per Audio HourNotes
OpenAI Whisper API$0.36/hourManaged, easy
Self-hosted GPU (T4)~$0.07/hourRequires DevOps
SaladCloud (distributed)~$0.005/hourCheapest cloud
whisper.cpp on CPUNear-zeroOn-device
Modal (L40S serverless)~$0.01/hourServerless GPU

Break-Even Analysis

  • API vs Self-hosted: Self-hosting cheaper at ~460 hours/month
  • With DevOps overhead: Cheaper at 3,000+ hours/month
  • Power user (5 hrs/day): 150 hours/month = ~$10-15 self-hosted

Open-Source Speech Recognition Models

Top Models (2024-2025)

ModelSpeed (RTFx)SizeNotes
NVIDIA Canary Qwen 2.5B418x2.5BHybrid ASR + LLM
Whisper Large V3 Turbo216xReduced decoder5.4x speedup
Distil-Whisper6x faster50% smallerWithin 1% WER
MoonshineEdge-optimized~27MFor mobile/edge
VoskLightweightSmallFully offline

For Mobile/On-Device

  • Distil-Whisper small.en (166M params) - Best for resource-constrained
  • whisper.cpp - C++ port for native apps
  • Whisper Android (TFLite) - Android-specific implementation

On-Device Implementation Examples

Superwhisper / MacWhisper Architecture

β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚ macOS / iOS App β”‚ β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚ β”‚ β”‚ whisper.cpp β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ (Metal/GPU accelerated) β”‚ β”‚ β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚ β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚ β”‚ β”‚ Model Options β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ - Nano (fastest, less accurate) β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ - Fast β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ - Pro β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ - Ultra (most accurate, slower) β”‚ β”‚ β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ 100% Local - No data leaves device β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜

Hardware Requirements

ComponentMinimumRecommended
CPUApple M1 / Intel i7M2/M3 or Ryzen 7+
RAM8GB16GB+
Storage5GB free10GB+
iOSiPhone 13+iPhone 15+

Browser-Based LLM (WebLLM)

Architecture

Browser (WebGPU enabled) β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚ ServiceWorkerMLCEngine β”‚ β”‚ β”œβ”€β”€ OpenAI-compatible API β”‚ β”‚ β”œβ”€β”€ Streaming responses β”‚ β”‚ └── JSON mode support β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ MLCEngine (Web Worker) β”‚ β”‚ β”œβ”€β”€ Background thread processing β”‚ β”‚ └── WebGPU kernel execution β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ Compiled WebGPU Kernels (AOT) β”‚ β”‚ └── TVM-optimized operations β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜

Performance

  • Retains 80% of native GPU performance
  • Models supported: Llama, Phi, Qwen, Gemma
  • Realistic limit: ~7B parameter models

Use Cases

  • Chrome extensions with persistent background
  • Privacy-preserving local inference
  • Offline-capable applications

Memory & Personalization Solutions

Open-Source Memory Layers

SolutionStorageBest For
Mem0Vector + any LLMGeneral personalization
MemMachineGraph + SQLAgent memory
MemaryCompressed contextLong conversations
Second MePEFT fine-tuningDeep personalization

Memory Architecture Pattern

β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚ Memory System β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚ β”‚ β”‚ STM β”‚ β”‚ LTM β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ (Short-term)β”‚ β”‚ (Long-term) β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ Current β”‚ β”‚ Historical data β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ conversationβ”‚ β”‚ User preferences β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ context β”‚ β”‚ Past interactions β”‚ β”‚ β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚ β”‚ β”‚ User Profile β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ - Dialect/language preferences β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ - Writing style β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ - Topic interests β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ - Conversational patterns β”‚ β”‚ β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜

Phase 1: Quick Wins (Current Priority: RAG/Memory)

Focus on contextual memory using existing infrastructure - see Contextual Memory & RAG

Phase 2: Voice Integration (Future)

β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚ User Device β”‚ β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚ β”‚ β”‚ Whisper (local) β”‚ β”‚ Small LLM (quick responses) β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ distil-small.en β”‚ β”‚ Phi-3-mini / Qwen-1.5B β”‚ β”‚ β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”¬β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”¬β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚ β”‚ β–Ό β–Ό β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚ StoryFlow Server β”‚ β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”β”‚ β”‚ β”‚ Memory Layer (Supabase pgvector) β”‚β”‚ β”‚ β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β” β”‚β”‚ β”‚ β”‚ β”‚ User Profile β”‚ β”‚ Story Context (RAG) β”‚ β”‚β”‚ β”‚ β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜ β”‚β”‚ β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜β”‚ β”‚ β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”β”‚ β”‚ β”‚ LLM (Groq for speed / Local for privacy) β”‚β”‚ β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜β”‚ β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜

References