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# Pipecat 통합

이 가이드에서는 Speech Engine 브레인 서버 내 LLM 파이프라인으로 [Pipecat](https://www.pipecat.ai/)을 사용하는 방법을 설명합니다. Speech Engine은 음성-텍스트 변환, 턴 관리, 텍스트 음성 변환으로 구성된 음성 루프를 처리하며, Pipecat은 프로세서(LLM 호출, RAG, 함수 호출, 가드레일, 콘텐츠 필터)로 구성 가능한 파이프라인을 통해 텍스트 생성을 처리합니다.

> **Note**
>
> Pipecat은 서버 측 Python 프레임워크이므로 이 가이드는 Python만 다룹니다. 파이프라인 프로세서에 대응하는
> Node 버전은 없습니다. `pipecat-client-js` 패키지가 있지만, 이는 Pipecat 서버와 통신하는 브라우저
> 클라이언트일 뿐 TypeScript에서 파이프라인을 빌드하는 방법은 아닙니다.

## 아키텍처

Speech Engine SDK는 외부 레이어로 실행되며, 사용자가 발화를 마칠 때마다 `on_transcript` 콜백이 실행됩니다. 콜백 내부에서 Pipecat 파이프라인을 빌드하고, 대화 기록을 `LLMContextFrame`으로 입력한 뒤 파이프라인의 텍스트 출력을 Speech Engine으로 스트리밍합니다. ElevenLabs는 텍스트를 음성으로 변환해 사용자에게 재생합니다.

```mermaid
sequenceDiagram
    participant Browser
    participant EL as ElevenLabs
    participant Brain as Brain Server (engine.serve)
    participant PC as Pipecat Pipeline

    Browser->>EL: User speaks (audio)
    EL->>Brain: on_transcript(history)
    Brain->>PC: LLMContextFrame(history)
    PC-->>Brain: LLMTextFrame chunks
    Brain-->>EL: send_response(async iterator)
    EL->>Browser: Agent speaks (audio)
```

Pipecat 파이프라인은 한 턴 동안만 실행됩니다. 새 트랜스크립트가 도착하면 다음 파이프라인이 실행되기 전에 이전 파이프라인이 취소됩니다. 이것이 Speech Engine의 인터럽트 처리가 파이프라인으로 전달되는 방식입니다.

## 이 패턴을 사용해야 하는 경우

브레인에 단일 LLM 호출 이상의 기능이 필요하다면 Pipecat이 유용합니다.

* 검색 증강 생성, 함수 호출 또는 가드레일을 위한 조합 가능한 프로세서
* 모든 단계에서 트래픽을 검사, 변환 또는 차단할 수 있는 프레임 기반 미들웨어
* 여러 에이전트에서 공유할 수 있는 재사용 가능한 파이프라인 조각

브레인이 "트랜스크립트 입력, LLM 호출 출력" 구조라면 [Speech Engine 퀵스타트](/docs/ko/eleven-api/guides/cookbooks/speech-engine)가 더 간단합니다. 파이프라인 자체가 중요한 부분일 때 Pipecat을 사용하세요.

## 사전 요구 사항

* Speech Engine. [Speech Engine 퀵스타트](/docs/ko/eleven-api/guides/cookbooks/speech-engine)를 따라 생성하세요.
* Python 3.10+ (`pipecat-ai`에서 필요).
* 브레인 서버용 공개 HTTPS 터널(예: [ngrok](https://ngrok.com)).

## 종속성 설치

```bash
pip install "pipecat-ai[openai]" "elevenlabs" "python-dotenv"
```

`pipecat-ai[openai]`는 OpenAI LLM 서비스를 가져옵니다. 원한다면 다른 제공업체를 위해 추가 항목을 (`anthropic`, `google` 등)으로 바꾸세요.

## Pipecat 브레인 빌드

브레인은 두 부분으로 구성됩니다. 스트리밍된 텍스트를 `asyncio.Queue`로 전달하는 `TextSink` 프로세서와, 한 턴 파이프라인을 빌드하고 청크를 비동기 이터레이터로 반환하는 `run_pipecat_brain` 코루틴입니다.

**`brain.py`**

```python title="brain.py" maxLines=0
import asyncio
import os
from typing import AsyncIterator

from dotenv import load_dotenv
from pipecat.frames.frames import (
    Frame,
    LLMContextFrame,
    LLMFullResponseEndFrame,
    LLMTextFrame,
)
from pipecat.pipeline.pipeline import Pipeline
from pipecat.pipeline.runner import PipelineRunner
from pipecat.pipeline.task import PipelineTask
from pipecat.processors.aggregators.llm_context import LLMContext
from pipecat.processors.frame_processor import FrameDirection, FrameProcessor
from pipecat.services.openai.llm import OpenAILLMService

load_dotenv()

SYSTEM_PROMPT = (
    "You are a helpful voice assistant. Keep responses concise and conversational."
)


class TextSink(FrameProcessor):
    """Drain LLMTextFrame text into an asyncio.Queue."""

    def __init__(self, queue: asyncio.Queue):
        super().__init__()
        self._queue = queue

    async def process_frame(self, frame: Frame, direction: FrameDirection):
        await super().process_frame(frame, direction)
        if isinstance(frame, LLMTextFrame):
            await self._queue.put(frame.text)
        elif isinstance(frame, LLMFullResponseEndFrame):
            await self._queue.put(None)  # sentinel
        await self.push_frame(frame, direction)


def build_messages(transcript: list[dict]) -> list[dict]:
    messages = [{"role": "system", "content": SYSTEM_PROMPT}]
    for turn in transcript:
        role = "assistant" if turn["role"] == "agent" else turn["role"]
        messages.append({"role": role, "content": turn["content"]})
    return messages


async def run_pipecat_brain(transcript: list[dict]) -> AsyncIterator[str]:
    """Yield response text chunks from a one-turn Pipecat pipeline."""

    llm = OpenAILLMService(
        api_key=os.environ["OPENAI_API_KEY"],
        model="gpt-4o-mini",
    )
    queue: asyncio.Queue[str | None] = asyncio.Queue()
    sink = TextSink(queue)

    task = PipelineTask(Pipeline([llm, sink]))
    runner = PipelineRunner(handle_sigint=False)

    async def drive():
        context = LLMContext(build_messages(transcript))
        await task.queue_frame(LLMContextFrame(context))
        await task.stop_when_done()

    run_task = asyncio.create_task(runner.run(task))
    drive_task = asyncio.create_task(drive())

    try:
        while True:
            chunk = await queue.get()
            if chunk is None:
                break
            yield chunk
    finally:
        await task.cancel()
        await asyncio.gather(run_task, drive_task, return_exceptions=True)
```

파이프라인에는 LLM 서비스와 싱크만 포함되며, STT 또는 TTS 프로세서는 포함되지 않습니다. 이는 Speech Engine이 처리하기 때문입니다. 입력은 `LLMContextFrame`이며 출력은 `LLMTextFrame` 청크입니다.

`run_pipecat_brain`은 비동기 제너레이터입니다. 반환되는 각 청크는 Speech Engine으로 직접 전달되므로, 전체 응답이 준비되기 전에 에이전트가 말하기를 시작합니다.

## Speech Engine 서버에 연결

Speech Engine SDK의 `send_response`는 문자열 또는 문자열의 비동기 이터러블을 받으므로 `run_pipecat_brain(transcript)`를 직접 전달할 수 있습니다. Speech Engine이 제공하는 `ConversationMessage` 객체는 브레인에 전달하기 전에 일반 딕셔너리로 변환하세요.

**`server.py`**

```python title="server.py" maxLines=0
import asyncio
import os

from dotenv import load_dotenv
from elevenlabs import AsyncElevenLabs

from brain import run_pipecat_brain

load_dotenv()

elevenlabs = AsyncElevenLabs(api_key=os.environ["ELEVENLABS_API_KEY"])
SPEECH_ENGINE_ID = os.environ["SPEECH_ENGINE_ID"]


async def on_transcript(transcript, session):
    history = [{"role": m.role, "content": m.content} for m in transcript]
    await session.send_response(run_pipecat_brain(history))


async def main():
    engine = await elevenlabs.speech_engine.get(SPEECH_ENGINE_ID)
    await engine.serve(
        port=3001,
        path="/ws",
        debug=True,
        on_transcript=on_transcript,
    )


if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())
```

새 트랜스크립트가 도착하면 Speech Engine SDK가 이전 턴의 태스크를 취소합니다. 그러면 비동기 제너레이터와 `run_pipecat_brain`의 `try/finally` 블록을 통한 기본 `PipelineTask`가 취소됩니다.

## 서버 실행

```bash
ngrok http 3001
python server.py
```

퀵스타트에 나온 동일한 [토큰 엔드포인트 및 클라이언트 코드](/docs/ko/eleven-api/guides/cookbooks/speech-engine#client-setup)를 사용해 브라우저에서 Speech Engine에 연결하세요. Pipecat 파이프라인은 서버 측에서 실행되며, 브라우저에서는 일반 Speech Engine 대화로 보입니다.

## 파이프라인 확장

텍스트 전용 Pipecat 파이프라인에는 `LLMTextFrame` 또는 `LLMContextFrame`에서 작동하는 모든 프레임 프로세서를 포함할 수 있습니다. 일반적인 추가 항목은 다음과 같습니다.

* **가드레일**: `LLMContextFrame`을 검사하고 안전하지 않은 컨텍스트를 교체하거나 차단하는, LLM 앞에 배치된 `FrameProcessor`입니다.
* **함수 호출**: `OpenAILLMService`에 도구를 등록하면 Pipecat이 도구 호출 프레임을 기본으로 처리합니다. 최종 어시스턴트 텍스트는 계속 `LLMTextFrame`으로 도착합니다.
* **다단계 추론**: 두 개의 `OpenAILLMService` 인스턴스를 연결하고, 그 사이에 두 번째 단계의 컨텍스트를 다시 작성하는 커스텀 프로세서를 둡니다.
* **출력 필터링**: 각 `LLMTextFrame`을 검사하고 허용되지 않는 콘텐츠를 `TextSink`에 도달하기 전에 제거하거나 다시 작성하는, LLM 뒤에 배치된 `FrameProcessor`입니다.

파이프라인 형태는 `Pipeline([processor_a, llm, processor_b, sink])`로 동일하게 유지되며, `run_pipecat_brain`도 변경되지 않습니다.

## 프로덕션 고려 사항

* **취소 안전성**: 파이프라인이 완전히 시작되기 전에 호출하면 `PipelineTask.cancel()`이 교착 상태에 빠질 수 있습니다([pipecat-ai/pipecat#4276](https://github.com/pipecat-ai/pipecat/issues/4276)). 위의 `try/finally` 패턴은 최소 하나의 프레임이 큐에 추가된 후에만 `cancel()`이 실행되므로 안전합니다.
* **프롬프트 인젝션**: 음성-텍스트 변환 출력은 사용자 입력입니다. 특히 후속 프로세서가 도구 호출이나 데이터베이스 쿼리에 텍스트를 사용하는 경우, LLM에 전달하기 전에 트랜스크립트를 검증하거나 정규화하세요.
* **브레인 서버 인증**: Speech Engine에 공유 시크릿을 설정하고 브레인 서버에서 이를 확인하여 `/ws` 엔드포인트에 대한 무단 연결을 방지하세요.
  ```python
  await elevenlabs.speech_engine.update(
      speech_engine_id=SPEECH_ENGINE_ID,
      speech_engine={"request_headers": {"x-api-key": os.environ["SHARED_SECRET"]}},
  )
  ```
* **LLM 제공업체**: `pipecat-ai[openai]`에는 `OpenAILLMService`가 포함됩니다. Anthropic의 경우 `pipecat-ai[anthropic]`을 설치하고 `AnthropicLLMService`를 사용하세요. 나머지 파이프라인은 변경되지 않습니다.

## 다음 단계

#### [Speech Engine 퀵스타트](/docs/ko/eleven-api/guides/cookbooks/speech-engine)

브레인 서버와 브라우저 클라이언트를 처음부터 끝까지 빌드하세요.

#### [LiveKit 통합](/docs/ko/eleven-api/guides/how-to/speech-engine/livekit-integration)

LiveKit 룸의 음성 레이어로 Speech Engine을 사용하세요.

#### [Python SDK 레퍼런스](/docs/ko/eleven-api/resources/libraries/speech-engine/python-sdk-reference)

Speech Engine Python SDK의 클래스, 메서드 및 이벤트를 확인하세요.

#### [JavaScript SDK 레퍼런스](/docs/ko/eleven-api/resources/libraries/speech-engine/javascript-sdk-reference)

Speech Engine JavaScript SDK의 클래스, 메서드 및 이벤트를 확인하세요.