ReSpeaker 4-Mic Linear Array Kit
Seeed 的 ReSpeaker 4-Mic Linear Array Kit 是一个扩展板,也称为 HAT,专为 Raspberry Pi 设计。它是一个线性麦克风阵列套件,配备四个麦克风,专为 AI 和语音应用设计。这意味着您可以使用 Raspberry Pi 构建更强大、更灵活的语音产品,并集成 Amazon Alexa 语音服务、Google Assistant 等。
ReSpeaker 4-Mic Linear Array Kit for Raspberry Pi 包括两个板,一个是语音配件 HAT,另一个是四麦克风线性阵列。
ReSpeaker 4-Mic Linear Array Kit for Raspberry Pi 在 Raspberry Pi OS 中支持 8 个输入和 8 个输出通道。前 6 个输入通道用于麦克风录音(仅前 4 个输入通道有效捕获数据),其余 2 个输入通道为回放的回声通道。前 2 个输出通道用于声音输出,其余 6 个输出通道为虚拟通道。
特性
- 2 个 ADC 芯片和 1 个 DAC 芯片
- 8 个输入和 8 个输出通道
- 四麦克风阵列
- 支持 Grove
- 兼容 Raspberry Pi(支持 Raspberry Pi Zero 和 Zero W、Raspberry Pi B+、Raspberry Pi 2 B、Raspberry Pi 3 B、Raspberry Pi 3 B+、Raspberry Pi 3 A+ 和 Raspberry Pi 4)
- 耳机和扬声器语音输出
规格
- 2 x X-Power AC108 ADC
- 4 x 高性能模拟麦克风
- 1 x X-Power AC101 DAC
- 语音输出:
- 3.5mm 耳机音频插孔
- 扬声器插孔
- 兼容 Raspberry Pi 40 针引脚
- 麦克风:MSM321A3729H9BP
- 灵敏度:-22 dBFS(全向)
- 信噪比(SNR):59 dB
- 最大采样率:48Khz
应用场景
- 智能音箱
- 智能语音助手系统
- 语音录音设备
- 语音会议系统
- 会议通信设备
- 语音交互机器人
- 汽车语音助手
- 其他需要语音命令的场景
硬件概览
系统图

接口
连接后,请务必使用万用表检查电路的导通情况是否与上图所示一致。
装配图
入门指南
连接 ReSpeaker 4-Mic 阵列到 Raspberry Pi
步骤 1. 使用排线将 ReSpeaker Voice Accessory HAT 与 ReSpeaker 4-Mic 线性阵列 连接。
步骤 2. 通过 40 Pin GPIO 将 ReSpeaker Voice Accessory HAT 插入 Raspberry Pi。
步骤 3. 将 耳机 插入 3.5mm 耳机音频插孔 或将 扬声器 插入 JST 2.0 扬声器插孔。
步骤 4. 使用 micro-USB 数据线将 Raspberry Pi 连接到 PC。
软件
步骤 1. 安装 seeed-voicecard
获取 seeed voice card 源代码,并安装所有 Linux 内核驱动。
sudo apt-get update
git clone https://github.com/HinTak/seeed-voicecard.git
cd seeed-voicecard
sudo ./install.sh
sudo reboot
步骤 2. 检查声卡
输入以下命令检查录音设备。
pi@raspberrypi:~ $ arecord -L
输出应类似于:
pi@raspberrypi:~ $ arecord -L
null
Discard all samples (playback) or generate zero samples (capture)
default
Playback/recording through the PulseAudio sound server
ac108
dmixer
ac101
sysdefault:CARD=seeed8micvoicec
seeed-8mic-voicecard,
Default Audio Device
dmix:CARD=seeed8micvoicec,DEV=0
seeed-8mic-voicecard,
Direct sample mixing device
dsnoop:CARD=seeed8micvoicec,DEV=0
seeed-8mic-voicecard,
Direct sample snooping device
hw:CARD=seeed8micvoicec,DEV=0
seeed-8mic-voicecard,
Direct hardware device without any conversions
plughw:CARD=seeed8micvoicec,DEV=0
seeed-8mic-voicecard,
Hardware device with all software conversions
使用以下命令检查播放设备。
pi@raspberrypi:~ $ aplay -L
输出应类似于:
pi@raspberrypi:~ $ aplay -L
null
Discard all samples (playback) or generate zero samples (capture)
default
Playback/recording through the PulseAudio sound server
ac108
dmixer
ac101
sysdefault:CARD=ALSA
bcm2835 ALSA, bcm2835 ALSA
Default Audio Device
dmix:CARD=ALSA,DEV=0
bcm2835 ALSA, bcm2835 ALSA
Direct sample mixing device
dmix:CARD=ALSA,DEV=1
bcm2835 ALSA, bcm2835 IEC958/HDMI
Direct sample mixing device
dsnoop:CARD=ALSA,DEV=0
bcm2835 ALSA, bcm2835 ALSA
Direct sample snooping device
dsnoop:CARD=ALSA,DEV=1
bcm2835 ALSA, bcm2835 IEC958/HDMI
Direct sample snooping device
hw:CARD=ALSA,DEV=0
bcm2835 ALSA, bcm2835 ALSA
Direct hardware device without any conversions
hw:CARD=ALSA,DEV=1
bcm2835 ALSA, bcm2835 IEC958/HDMI
Direct hardware device without any conversions
plughw:CARD=ALSA,DEV=0
bcm2835 ALSA, bcm2835 ALSA
Hardware device with all software conversions
plughw:CARD=ALSA,DEV=1
bcm2835 ALSA, bcm2835 IEC958/HDMI
Hardware device with all software conversions
sysdefault:CARD=seeed8micvoicec
seeed-8mic-voicecard,
Default Audio Device
dmix:CARD=seeed8micvoicec,DEV=0
seeed-8mic-voicecard,
Direct sample mixing device
dsnoop:CARD=seeed8micvoicec,DEV=0
seeed-8mic-voicecard,
Direct sample snooping device
hw:CARD=seeed8micvoicec,DEV=0
seeed-8mic-voicecard,
Direct hardware device without any conversions
plughw:CARD=seeed8micvoicec,DEV=0
seeed-8mic-voicecard,
Hardware device with all software conversions
步骤 3. 录音和播放
您可以先录音后播放,也可以同时录音和播放。
# 在 AC108 上捕获声音并保存为 a.wav
arecord -Dac108 -f S32_LE -r 16000 -c 8 a.wav
# 注意捕获的麦克风音频在前 6 个通道
# 在 AC101 上播放音频文件 a.wav
aplay -D ac101 a.wav
# 除非您的音频文件是单通道,否则不要直接使用 -D plughw:1,0。
开发者使用 4-Mic 线性阵列套件同时进行录音和播放的限制:
-
- 必须先开始录音,否则录音通道可能会混乱。
-
- 播放输出通道必须填充 8 个相同通道数据或 4 个相同立体声通道数据,否则扬声器或耳机可能不会输出任何声音。
-
- 如果您想同时播放和录音,aplay 的音乐文件必须是单声道,否则无法使用该命令播放。
您也可以使用 Audacity 进行播放和录音。
您应该通过 VNC 打开 Audacity,或者直接使用显示器打开它。
sudo apt update
sudo apt install audacity
audacity // 运行 Audacity
使用概述
要运行以下示例,请将 4mics_hat 仓库 克隆到您的 Raspberry Pi 上:
git clone https://github.com/respeaker/4mics_hat.git
所有在下面示例中提到的 Python 脚本都可以在此仓库中找到。要安装必要的依赖项,请在 mic_hat 仓库文件夹中运行以下命令:
sudo apt-get install portaudio19-dev libatlas-base-dev
pip3 install -r requirements.txt
使用 Python 录制声音
我们使用 PyAudio Python 库 来录制声音。
首先,运行以下脚本以获取 2 Mic Pi Hat 的设备索引号:
python3 recording_examples/get_device_index.py
您将看到如下设备 ID:
Input Device id 2 - seeed-8mic-voicecard: - (hw:1,0)
要录制声音,请使用 nano 或其他文本编辑器打开 recording_examples/record.py
文件,并将 RESPEAKER_INDEX = 2
更改为您系统中 ReSpeaker 的索引号。然后运行 Python 脚本 record.py 进行录音:
python3 recording_examples/record.py
- 第 6 步:如果您想从 8 个通道中提取通道 0 的数据,请查看
record_one_channel.py
的内容。对于其他通道 X,请将 [0::8] 更改为 [X::8]。
python3 recording_examples/record_one_channel.py
要播放录制的样本,您可以使用 aplay 系统工具,例如:
aplay -f cd -Dhw:0 output.wav #用于立体声
aplay -D plughw:0,0 output_one_channel.wav #用于单声道(来自一个通道)
常见问题
Q1: Mic 阵列中只有 4 个麦克风,为什么会有 8 个通道?
A1: 此阵列中有 2 个 AC108,每个 AC108 芯片有 4 个通道输出。因此总共有 8 个通道,其中 4 个用于麦克风,2 个用于播放,剩下的 2 个通道未使用。
Q2: 如果 Raspberry 能检测到 ReSpeaker 2-mics hat,但无法检测到 ReSpeaker 4-mics 线性阵列怎么办?
A2: 请点击 Raspberry -> Preferences -> Raspberry Pi Configuration,然后选择 Interfaces 选项卡,确保 1-Wire 已禁用。
资源
- [PDF] AC101 数据手册
- [PDF] AC108 数据手册
- [驱动] Seeed-Voice 驱动
- [算法] 算法包括 DOA、VAD、NS
- [语音引擎] Voice Engine 项目,提供创建语音启用对象的构建模块
- [算法] AEC
- [机械图纸] 二维图纸
项目
Mojing Mojing - 使用 ReSpeaker 的智能镜子!:一个通过 ReSpeaker 进行语音界面控制的智能镜子。我们还连接了 Wio Link 来控制其他对象!基于 Raspberry Pi。
技术支持与产品讨论
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