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ReSpeaker XVF3800 入門ガイド

概要​

ReSpeaker XVF3800 USB 4-Mic Array は、XMOS XVF3800 を搭載したプロフェッショナルな 4 マイク円形アレイで、AEC、AGC、DoA、ビームフォーミング、VAD、ノイズ抑制、残響除去、360° 音声キャプチャ（最大 5m）、および高度な音声アプリケーション向けの 2 つの動作モードを備えています。

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特長​

  • チップのアップグレード :XVF3000 から XVF3800 へ

  • 4 マイクアレイ :4 つの高性能マイクを円形に配置し、最大 5 メートルの 360° 遠距離音声キャプチャに対応

  • 高度なオーディオ処理 :XVF3800 による AEC、マルチビームフォーミング、残響除去、DoA 検出、動的ノイズ抑制、60dB の AGC レンジ

  • 一意のデバイスシリアル番号 :内蔵 SN により、複数デバイスの展開や高度なデバイス管理が可能

  • 2 つの動作モード :PC にすぐ接続できる USB プラグアンドプレイモードと、組み込みシステムと統合するための INT-Device（I2S）モード—ファームウェアを切り替えることで USB または I2C コマンド経由で設定可能

  • オープンソース互換 :USB ホスト（Windows、macOS、Raspberry Pi OS）および I2S ホスト（XIAO シリーズ、ESP32、Arduino）で動作。

  • 視覚的フィードバック :プログラム可能な RGB LED とステータスインジケータにより、デバイス状態や音声アクティビティを表示

  • 同等またはそれ以上の音質 :従来モデルと比較して

ハードウェア概要​

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主なコンポーネント​

コンポーネント / 機能説明
メインオーディオプロセッサXMOS XVF3800。AEC、ビームフォーミング、ノイズ抑制などのオーディオ処理を担当します。
マイクアレイ円形配置の 4 つの PDM MEMS マイク で、360° 遠距離音声キャプチャ（5m） に対応します。
オーディオコーデックTLV320AIC3104。オーディオの変換と出力を担当します。
RGB LED視覚的フィードバック（例：ステータス、音声アクティビティ）用の 12 個の WS2812 個別制御 RGB LED。
ミュートボタン押すとマイク入力を ミュート/ミュート解除 します。
ミュートインジケータ LEDオーディオがミュートされていることを示すために（通常は赤色で）点灯します。
リセットボタンボード/システムのハードウェアリセット。
USB Type-C ポート電源とデータ の両方に使用されます（USB Audio Class 2.0 準拠）。
3.5mm AUX ヘッドホンジャックヘッドホンまたはアクティブスピーカー用のオーディオ出力。
スピーカーコネクタJST スピーカーインターフェース で、5W アンプ内蔵スピーカー をサポートします。
デバッグパッドXTAG4 などのプログラマ向けデバッグアクセス。
I2C & I2S ヘッダ外部デバイスとの I2C および I2S 通信 用に引き出されたヘッダ。
未使用 IO パッド（XIAO）XIAO モジュールに接続された追加の I/O はんだパッド。
I2S & I2C 通信これらのプロトコルを使用して Raspberry Pi、PC などの外部ホストへの接続をサポートします。
USB & INT-Device モードデュアルモード動作：プラグアンドプレイ USB または I2S を介した内部 INT デバイスモード。
一意のシリアル番号識別および複数デバイス管理のための内蔵 デバイス SN。
オープンソース互換性Arduino、Raspberry Pi、PC/Mac で動作し、XIAO シリーズ と互換性があります。
高度なオーディオ機能AEC、ビームフォーミング、残響除去、DoA 検出、DNN ベースのノイズ抑制、60dB AGC。
視覚的フィードバックRGB LED パターン と ステータスインジケータ によりデバイス状態とオーディオアクティビティを表示します。
音質従来の XVF3000 ベース設計 と同等またはそれ以上。
注記

ReSpeaker XVF3800 には、XIAO なしのバージョンと、XIAO ESP32S3 をオンボード搭載したバージョンの 2 種類があります。XIAO なしのバージョンはデフォルトの USB ファームウェアで動作します。XIAO 統合版を使用するには、INT-Device（I2S）モード 用にビルドされたファームウェアを書き込む必要があります。詳細なセットアップ手順については、公式 wiki ガイド を参照してください。

XIAO ESP32S3 サポート​

  • 複数の出力オプションを備えたステレオ I2S 入出力；XVF3800 のパラメータ設定と管理用の I2C インターフェース。
  • IO ピン経由の XIAO リセット
  • インターフェースおよびはんだパッド

ピン配置​

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GPIO 概要​

reSpeaker XVF3800 には、外部制御用に 3 本の入力ピン（GPI）と 5 本の出力ピン（GPO）が用意されています。これらを使用してボタン状態を読み取ったり、ミュート LED、アンプ、LED などのハードウェアを制御したりできます。

ピン名方向機能
X1D09Input (RO)ミュートボタンの状態（離したとき High）
X1D13Input (RO)未接続
X1D34Input (RO)未接続
X0D11Output (RW)未接続
X0D30Output (RW)ミュート LED + マイクミュート制御（High = ミュート）
X0D31Output (RW)アンプ有効化（Low = 有効）
X0D33Output (RW)WS2812 LED 電源制御（High = オン）
X0D39Output (RW)未接続

はじめに​

ハードウェアの準備​

  • USB Type-C ケーブル
  • ホストコンピュータまたは Raspberry Pi

ソフトウェアの準備​

開封してすぐに使う​

DOA（到来方向）​

LED アレイが入力音声の方向に追従する様子を体験できます。

ミュートボタン​

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ReSpeaker 上の ミュートボタン は、マイクアレイからの音声キャプチャを一時的に無効化するために使用します。 ミュートボタンを押すとどうなりますか？

  • マイクがミュートされ、外部の音声はキャプチャも処理もされなくなります。
  • 赤色 LED が点灯し、ミュートモードが有効 であることを示します。
  • つまり、ReSpeaker はコンピュータやホストデバイスにいかなる音声入力も送信しません。

Audacity で試してみましょう

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リセットボタン​

リセット（RST）ボタンは XVF3800 のハードウェアリセットを提供します。押すとチップが再起動し、システムが最初から再初期化され、完全な電源再投入と同じ動作を行います。

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スピーカー接続​

ここでは、オーディオ出力の好みに応じて、3.5mm AUX ヘッドホンジャックまたはオンボードの JST スピーカーインターフェースを使用してスピーカーを接続する方法を確認できます。

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セーフモード​

セーフモードは ReSpeaker XVF3800 上の特別なリカバリモードで、Raspberry Pi や ESP32 などのデバイス向けに USB DFU または I2C を介してファームウェアを書き込むことができます。以前に I2S ファームウェアを書き込んでいて USB ファームウェアに戻したい場合は、セーフモードに入って USB DFU を使用し、USB ファームウェアを書き戻すことができます。

注記

ReSpeaker XVF3800 上の各種ファームウェアは、それぞれ異なる更新方法をサポートしています。

  • USB ファームウェア は USB DFU のみをサポートしており、USB 接続を使用してデバイスを更新できます。ただし、I2C DFU には対応していません。

  • I2S ファームウェア はその逆で、I2C DFU をサポートしており、I2C インターフェース経由でファームウェア更新が可能ですが、USB DFU には対応していません。

  • Factory パーティションに保存されている Safe Mode ファームウェア が最も柔軟です。これは USB DFU と I2C DFU の両方 をサポートします。

Safe Mode を使用するタイミング

  • ファームウェアが正しく動作していない場合（例：USB が認識されない、LED が期待どおりに点灯しない）。
  • 新しいファームウェアを書き込みたいが、現在のファームウェアが応答しない場合。
  • 誤ったファームウェアを書き込んでしまい、復旧したい場合。

Safe Mode への入る方法

  • デバイスの電源を完全にオフにします。
  • Mute ボタンを押し続けます。
  • Mute ボタンを押したまま、電源を再接続します。
  • 赤色 LED が点滅し始めます — これでデバイスが Safe Mode になったことが確認できます。
  • これでデバイスは Factory パーティションに保存されている Safe Mode ファームウェアで動作します。

ファームウェアの更新​

公式 GitHub リポジトリには 3 つのファームウェアバージョンが用意されています。用途に応じて適切なファームウェアを選択して書き込むことができます。詳細およびダウンロードについては、Github Link を参照してください。

注記

GitHub からファームウェアファイルをダウンロードする際に "save as" を使用しないでください。ファイルが破損します。リポジトリをクローンするか、"Download as ZIP" を使用して、リポジトリ全体（および含まれるすべてのファイル）を ZIP ファイルとしてダウンロードしてください。

USB ファームウェアは、USB ハードウェアインターフェースを介して通信する際に、Windows、Linux、macOS などのホスト OS で使用することを想定して設計されています。

2 つのファームウェアバリエーションがあります。respeaker_xvf3800_usb_dfu_firmware_v2.0.x.bin は 2 チャンネル オーディオを提供し、respeaker_xvf3800_usb_dfu_firmware_6chl_v2.0.x.bin は 6 チャンネル オーディオを提供します。どちらのファームウェアも 16 kHz のサンプリングレート、32-bit のビット深度で動作します。

これらのファームウェアファイルは this link から確認できます。

ファームウェアチャンネル数備考
respeaker_xvf3800_usb_dfu_firmware_v2.0.x.bin2処理済み 2 チャンネル出力
チャンネル 0: Conference
チャンネル 1: ASR
respeaker_xvf3800_usb_dfu_firmware_6chl_v2.0.x.bin6チャンネル 0: 処理済みオーディオ (Conference)
チャンネル 1: 処理済みオーディオ (ASR)
チャンネル 2: Mic 0 生データ
チャンネル 3: Mic 1 生データ
チャンネル 4: Mic 2 生データ
チャンネル 5: Mic 3 生データ

USB ケーブルで reSpeaker XVF3800 を PC に接続します。XMOS のファームウェアを書き込むには、XMOS USB-C ポート（3.5mm ジャックポートの近く）を使用する必要があることに注意してください。

DFU Util のインストール​

dfu-util は、USB 経由で Device Firmware Upgrade を行うためのコマンドラインツールです。

  • dfu-util-0.11-binaries.tar.xz をダウンロードして展開します（例：D:\dfu-util-0.11-binaries\win64\）
    Download Link

  • システムの Path 変数に dfu-util.exe へのパスを追加します。
    My Computer > Properties > Advanced > Environment Variables > Path

  • Command Prompt（cmd）を開き、インストールを確認します。

dfu-util -V

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  • ReSpeaker XVF3800 を接続し、デバイスが検出されるか確認します。
dfu-util -l

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次のメッセージが表示された場合：
Cannot open DFU device 2886:001a ... (LIBUSB_ERROR_NOT_SUPPORTED)
以下のドライバインストール手順に進んでください。

  • Zadig をインストールします。
    • Zadig を開き、Options > List All Devices を選択
    • reSpeaker 3800 または reSpeaker XVF3800 4-Mic Array を選択
    • WinUSB ドライバをインストール
    • デバイスの電源を入れ直す（電源再投入）
    • dfu-util -l を再度実行し、検出を確認します。

ファームウェアの書き込み​

GitHub から完全なファームウェアリポジトリをダウンロードします XMOS XVF 3800

  • 次のコマンドを実行してファームウェアを書き込みます。

dfu-util -R -e -a 1 -D /path/to/dfu_firmware.bin
  • Linux では、sudo を付けて実行します。
sudo dfu-util -R -e -a 1 -D /path/to/dfu_firmware.bin
  • -R オプションは、書き込み後にボードを自動的に再起動します。

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  • 新しいファームウェアが書き込まれたことを確認するために、dfu-util -l コマンドで再度ファームウェアバージョンを確認します。

録音と再生​

Audacity のセットアップ (Windows)​

  1. Audacity を開きます。
  2. Audio Setup > Audio Settings に移動します。

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  1. 次のように設定します。
    • Host: Windows WASAPI
    • Recording Device: reSpeaker 3800
    • Channels: 2 (Stereo)
    • Sample Rate: 16000 Hz（Project と Default Sample Rate の両方）
    • Sample Format: 24-bit

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  1. OK をクリックします。
  2. 準備完了です — 録音を開始しましょう！

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パラメータをどのようにチューニングしますか？​

チューニングにより、ユーザーは内蔵オーディオアルゴリズムのパラメータを設定し、XMOS チップと直接通信することができます。

パラメータ設定とデバイスとのやり取りのために、専用の Python 制御インターフェースが提供されています。

Python Control Directory

提供されている Python スクリプトを使用すると、次のことができます：

  • 内蔵オーディオアルゴリズムのパラメータを設定する
  • DoA（到来方向）データを取得する
  • VAD（音声活動検出）データを取得する
  • オンボード LED を制御する
  • 音声処理パイプラインを制御する
  • XMOS デバイスと直接通信する

システム要件

Python 制御インターフェースを使用するには、以下の依存関係が必要です：

  • Python 3.6 以降
  • pyusb Python ライブラリ
  • libusb システムライブラリ

インストールと依存関係​

必要な Python 依存関係を次のコマンドでインストールします：

pip install pyusb

オペレーティングシステムによっては、libusb パッケージを別途インストールする必要がある場合があります。

使い方​

基本構文

python xvf_host.py [options] command [value(s)...]

コマンドオプション

OptionDescription
-l, --listサポートされているすべてのコマンドを詳細情報付きで一覧表示します
--vidUSB ベンダー ID を設定します（デフォルト：0x2886）
--pidUSB プロダクト ID を設定します（デフォルト：0x001A）
--values書き込みコマンドに値を指定します（オプション）

使用例​

利用可能なコマンドを一覧表示

サポートされているすべてのファームウェアコマンドを表示します。

python xvf_host.py --list

ファームウェアバージョンを読み取る

デバイス上で現在動作しているファームウェアバージョンを取得します。

python xvf_host.py VERSION

出力例

VERSION: [2, 0, 7]

到来方向（DOA）を読み取る

検出された音源の方向を取得します。

python xvf_host.py DOA_VALUE

出力例

DOA_VALUE: [135]

LED の色を設定する

16 進数の RGB 値を使用して LED の色を設定します。

python xvf_host.py LED_COLOR --values 0xFF0000

LED の明るさを設定する

LED の明るさのパーセンテージを調整します。

python xvf_host.py LED_BRIGHTNESS --values 50

マイクアレイのジオメトリを読み取る

音響処理アルゴリズムで使用されるマイクの座標を取得します。

python xvf_host.py AEC_MIC_ARRAY_GEO

出力例

AEC_MIC_ARRAY_GEO:
[0.033, -0.033, 0.000,
 0.033,  0.033, 0.000,
-0.033,  0.033, 0.000,
-0.033, -0.033, 0.000]

トラブルシューティング​

スピーカー出力からの再生音が十分に大きくありませんか？​

Linux 上で ReSpeaker XVF3800 のスピーカー出力音量が小さすぎる場合、XVF3800 サウンドカードの ALSA ミキサーレベル を調整する必要があるかもしれません。出力音量を上げるには、以下の手順に従ってください。

ステップ 1：ALSA ミキサーを開く

  1. ターミナルを開きます。

  2. 次のコマンドを入力し、Enter キーを押します：

    alsamixer

ステップ 2：XVF3800 サウンドカードを選択する

  1. F6 キーを押してサウンドカード選択メニューを開きます。
  2. 上下の矢印キー を使用して XVF3800 サウンドカードをハイライトします。
  3. Enter キーを押して選択を確定します。

ステップ 3：PCM-1 の音量を調整する

  1. 左右の矢印キー を使用して PCM-1 に移動します。
  2. 上矢印キー を使用して音量レベルを 100% まで上げます。

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ステップ 4：ALSA 設定を保存する

  1. ESC キーを押して alsamixer を終了します。
  2. XVF3800 のプラグを抜く前に、次のコマンドを実行して設定を保存します：
   sudo alsactl store

ステップ 5：追加オプション（PulseAudio の使用）

ALSA レベルを調整してもまだ音がはっきり聞こえない場合は、より詳細な音量調整のために PulseAudio Volume Control をインストールしてみてください：

sudo apt install pavucontrol -y

その後、pavucontrol を開き、必要に応じて出力音量を 100% を超えて上げることができます。

USB ドライバを再インストールした後、ReSpeaker が録音も再生もできません​

デバイスマネージャーで ReSpeaker に関連するすべてのドライバをアンインストールします。これで問題が解決しました。

ファームウェアを書き込んだ後、Windows でサウンドデバイスとして使用できませんか？​

スタートメニューを開き、「Device manager」と入力します。関連する reSpeaker XVF 3800 デバイスを見つけて右クリックし、Uninstall devices を選択します。その後、デバイスを再起動します（USB を抜き差しします）。すると Windows が適切なサウンドカードドライバを再インストールします。

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リソース​

技術サポートと製品ディスカッション​

当社の製品をお選びいただきありがとうございます。お客様が当社製品をスムーズにご利用いただけるよう、さまざまなサポートを提供しています。お好みやニーズに合わせて選べる、複数のコミュニケーションチャネルをご用意しています。

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