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reSpeaker 4-Mic Linear Array Kit

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O Kit de Array Linear ReSpeaker 4-Mic da Seeed é uma placa de extensão, também conhecida como HAT, projetada para Raspberry Pi. É um kit de array linear de microfones, vem com quatro microfones e é projetado para aplicações de IA e voz. Isso significa que você pode construir um produto de voz mais poderoso e flexível com Raspberry Pi que pode integrar Amazon Alexa Voice Service, Google Assistant e assim por diante.

O Kit de Array Linear ReSpeaker 4-Mic para Raspberry Pi é composto por duas placas, uma é o HAT de acessório de voz e a outra é o array linear de quatro microfones.

O Kit de Array Linear ReSpeaker 4-Mic para Raspberry Pi suporta 8 canais de entrada e 8 canais de saída no Raspberry Pi OS. Os primeiros 6 canais de entrada são para gravação de microfone (apenas os primeiros 4 canais de entrada possuem dados de captura válidos), os 2 canais de entrada restantes são canais de eco da reprodução. Os primeiros 2 canais de saída são para saída de som, os 6 canais de saída restantes são fictícios.

Recursos​

  • 2 chips ADC e 1 chip DAC
  • 8 canais de entrada e 8 canais de saída
  • Array de quatro microfones
  • Suporte Grove
  • Compatível com Raspberry Pi (Suporta Raspberry Pi Zero e Zero W, Raspberry Pi B+, Raspberry Pi 2 B, Raspberry Pi 3 B, Raspberry Pi 3 B+, Raspberry Pi 3 A+ e Raspberry Pi 4)
  • Saída de voz para headset e alto-falante

Especificação​

  • 2 x X-Power AC108 ADC
  • 4 x microfones analógicos de alto desempenho
  • 1 x X-Power AC101 DAC
  • Saída de voz:
    • Conector de áudio para headset de 3,5 mm
    • Conector para alto-falante
  • Compatível com cabeçalhos de 40 pinos do Raspberry Pi
  • Microfones: MSM321A3729H9BP
  • Sensibilidade: -22 dBFS (Omnidirecional)
  • SNR: 59 dB
  • Taxa Máxima de Amostragem: 48Khz

Ideias de Aplicação​

  • Caixa de som inteligente
  • Sistemas inteligentes de assistente de voz
  • Gravadores de voz
  • Sistema de conferência de voz
  • Equipamentos de comunicação para reuniões
  • Robô de interação por voz
  • Assistente de voz para carro
  • Outros cenários que precisam de comando de voz

Visão geral do hardware​

Diagrama do Sistema

Interface

nota

Após a conexão, lembre-se de usar um multímetro para verificar se a condução do circuito está conforme indicado na figura acima.

Desenho de montagem​

Primeiros Passos​

Conectar o Array ReSpeaker 4-Mic ao Raspberry Pi

Passo 1. Conecte o ReSpeaker Voice Accessory HAT ao ReSpeaker 4-Mic linear Array por meio do cabo flat (Ribbon Cable)

Passo 2. Conecte o ReSpeaker Voice Accessory HAT ao Raspberry Pi através do GPIO de 40 pinos

Passo 3. Conecte o fone de ouvido ao conector de áudio para headset de 3,5 mm ou conecte o alto-falante ao conector para alto-falante JST 2.0

Passo 4. Conecte o Raspberry Pi ao PC através do cabo micro-USB

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Software​

Passo 1. Instalar seeed-voicecard

Obtenha o código-fonte da seeed voice card e instale todos os drivers do kernel Linux.

sudo apt-get update
git clone https://github.com/HinTak/seeed-voicecard.git
cd seeed-voicecard
sudo ./install.sh  
sudo reboot

Passo 2. Verificar a placa de som

Digite o comando abaixo para verificar o dispositivo de gravação.

pi@raspberrypi:~ $ arecord -L

Deve ser algo como:

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

Use o comando a seguir para verificar o dispositivo de reprodução.

pi@raspberrypi:~ $ aplay -L

Deve ser algo como:

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

Passo 3. Gravar e Reproduzir

Você pode gravar e depois reproduzir, ou pode gravar e reproduzir ao mesmo tempo.

#It will capture sound on AC108 and save as a.wav
arecord -Dac108 -f S32_LE -r 16000 -c 8 a.wav
#Take care of that the captured mic audio is on the first 6 channels

#It will play sound file a.wav on AC101
aplay -D ac101 a.wav
#Do not use -D plughw:1,0 directly except your wave file is single channel only.

nota

Limites para desenvolvedores que usam o 4-Mic Linear Array Kit fazendo captura e reprodução ao mesmo tempo:

-1. a captura deve ser iniciada primeiro, caso contrário os canais de captura poderão ficar desordenados.

-2. os canais de saída de reprodução devem ser preenchidos com dados de 8 canais iguais ou 4 canais estéreo iguais, caso contrário o alto-falante ou fone de ouvido possivelmente não emitirá nada.

-3. Se você quiser reproduzir e gravar ao mesmo tempo, o arquivo de música do aplay deve ser mono, caso contrário você não poderá usar esse comando para reproduzir.

Você também pode reproduzir e gravar com o Audacity.

dica

Você deve abrir o Audacity via VNC ou pode simplesmente usar um monitor para abri-lo

sudo apt update
sudo apt install audacity
audacity                      // run audacity

Visão geral de uso​

Para executar os exemplos a seguir, clone o repositório 4mics_hat repository no seu Raspberry Pi

git clone https://github.com/respeaker/4mics_hat.git

Todos os scripts Python mencionados nos exemplos abaixo podem ser encontrados dentro deste repositório. Para instalar as dependências necessárias, a partir da pasta do repositório mic_hat, execute

sudo apt-get install portaudio19-dev libatlas-base-dev
pip3 install -r requirements.txt

Gravar som com Python​

Usamos a biblioteca PyAudio para Python para gravar som com Python.

Primeiro, execute o seguinte script para obter o número de índice de dispositivo do 2 Mic pi hat:

python3 recording_examples/get_device_index.py

Você verá o ID do dispositivo como abaixo.

Input Device id  2  -  seeed-8mic-voicecard: - (hw:1,0)

Para gravar o som, abra o arquivo recording_examples/record.py com nano ou outro editor de texto e altere RESPEAKER_INDEX = 2 para o número de índice do ReSpeaker no seu sistema. Em seguida, execute o script Python record.py para fazer uma gravação:

python3 recording_examples/record.py
  • Passo 6. Se você quiser extrair os dados do canal 0 de 8 canais, dê uma olhada no conteúdo de record_one_channel.py. Para outro canal X, altere [0::8] para [X::8].
python3 recording_examples/record_one_channel.py

Para reproduzir os samples gravados, você pode usar o utilitário de sistema aplay, por exemplo

aplay -f cd -Dhw:0 output.wav #for Stereo sound
aplay -D plughw:0,0 output_one_channel.wav #for Mono sound from one channel

FAQ​

P1: Há apenas 4 microfones no Mic Array, como isso pode ser 8 canais?

R1: Existem 2 AC108 neste array, e cada chip AC108 possui 4 canais de saída. Portanto, há um total de 8 canais aqui, 4 dos quais são para o microfone, dois canais para a reprodução e os 2 canais restantes não são usados.

P2: Se o Raspberry consegue detectar o ReSpeaker 2-mics hat, mas não consegue detectar o ReSpeaker 4-mics linear array?

R2: Clique em raspberry -> Preferences -> Raspberry Pi Configuration, depois selecione a aba Interfaces e certifique-se de que o 1-Wire está Disabled.

Recursos​

Projetos​

Mojing Mojing - A Smart Mirror with ReSpeaker!: Um espelho inteligente com controle de interface de voz via ReSpeaker. Também o conectamos com Wio Link para controlar outros objetos! Baseado em Raspberry Pi.

Suporte Técnico e Discussão de Produtos​

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