15 KiB

Raw Permalink Blame History

บันทึกเสียง - Raspberry Pi

ในส่วนนี้ของบทเรียน คุณจะเขียนโค้ดเพื่อบันทึกเสียงบน Raspberry Pi การบันทึกเสียงจะถูกควบคุมด้วยปุ่มกด

ฮาร์ดแวร์

Raspberry Pi ต้องการปุ่มกดเพื่อควบคุมการบันทึกเสียง

ปุ่มที่คุณจะใช้คือปุ่ม Grove ซึ่งเป็นเซ็นเซอร์ดิจิทัลที่สามารถเปิดหรือปิดสัญญาณได้ ปุ่มเหล่านี้สามารถตั้งค่าให้ส่งสัญญาณสูงเมื่อกดปุ่ม และส่งสัญญาณต่ำเมื่อไม่ได้กด หรือส่งสัญญาณต่ำเมื่อกด และส่งสัญญาณสูงเมื่อไม่ได้กด

หากคุณใช้ ReSpeaker 2-Mics Pi HAT เป็นไมโครโฟน คุณไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อปุ่มกด เนื่องจาก HAT นี้มีปุ่มติดตั้งมาให้แล้ว ข้ามไปยังส่วนถัดไปได้เลย

เชื่อมต่อปุ่มกด

ปุ่มกดสามารถเชื่อมต่อกับ Grove base hat ได้

งาน - เชื่อมต่อปุ่มกด

เสียบปลายสาย Grove ด้านหนึ่งเข้ากับช่องเสียบบนโมดูลปุ่มกด สายจะเสียบได้เพียงด้านเดียว
เมื่อ Raspberry Pi ปิดอยู่ ให้เชื่อมต่อปลายสาย Grove อีกด้านเข้ากับช่องดิจิทัลที่มีเครื่องหมาย D5 บน Grove Base hat ที่ติดตั้งอยู่บน Pi ช่องนี้เป็นช่องที่สองจากซ้ายในแถวของช่องที่อยู่ถัดจาก GPIO pins

บันทึกเสียง

คุณสามารถบันทึกเสียงจากไมโครโฟนโดยใช้โค้ด Python

งาน - บันทึกเสียง

เปิด Raspberry Pi และรอให้บูตเสร็จ
เปิด VS Code ไม่ว่าจะเปิดโดยตรงบน Pi หรือเชื่อมต่อผ่าน Remote SSH extension
PyAudio Pip package มีฟังก์ชันสำหรับบันทึกและเล่นเสียง แพ็กเกจนี้ต้องการไลบรารีเสียงบางตัวที่ต้องติดตั้งก่อน รันคำสั่งต่อไปนี้ในเทอร์มินัลเพื่อติดตั้ง:
```
sudo apt update
sudo apt install libportaudio0 libportaudio2 libportaudiocpp0 portaudio19-dev libasound2-plugins --yes 
```
ติดตั้ง PyAudio Pip package
```
pip3 install pyaudio
```
สร้างโฟลเดอร์ใหม่ชื่อ smart-timer และเพิ่มไฟล์ชื่อ app.py ในโฟลเดอร์นี้
เพิ่มการนำเข้า (imports) ต่อไปนี้ที่ด้านบนของไฟล์:
```
import io
import pyaudio
import time
import wave

from grove.factory import Factory
```
การนำเข้านี้จะนำเข้าโมดูล pyaudio โมดูล Python มาตรฐานบางตัวสำหรับจัดการไฟล์ wave และโมดูล grove.factory เพื่อสร้างคลาสปุ่ม
ด้านล่างนี้ ให้เพิ่มโค้ดเพื่อสร้างปุ่ม Grove

หากคุณใช้ ReSpeaker 2-Mics Pi HAT ให้ใช้โค้ดต่อไปนี้:
```
# The button on the ReSpeaker 2-Mics Pi HAT
button = Factory.getButton("GPIO-LOW", 17)
```
โค้ดนี้จะสร้างปุ่มบนพอร์ต D17 ซึ่งเป็นพอร์ตที่ปุ่มบน ReSpeaker 2-Mics Pi HAT เชื่อมต่ออยู่ ปุ่มนี้ถูกตั้งค่าให้ส่งสัญญาณต่ำเมื่อกด

หากคุณไม่ได้ใช้ ReSpeaker 2-Mics Pi HAT และใช้ปุ่ม Grove ที่เชื่อมต่อกับ base hat ให้ใช้โค้ดนี้:
```
button = Factory.getButton("GPIO-HIGH", 5)
```
โค้ดนี้จะสร้างปุ่มบนพอร์ต D5 ซึ่งถูกตั้งค่าให้ส่งสัญญาณสูงเมื่อกด
ด้านล่างนี้ ให้สร้างอินสแตนซ์ของคลาส PyAudio เพื่อจัดการเสียง:
```
audio = pyaudio.PyAudio()
```
กำหนดหมายเลขการ์ดฮาร์ดแวร์สำหรับไมโครโฟนและลำโพง หมายเลขนี้จะเป็นหมายเลขของการ์ดที่คุณพบจากการรันคำสั่ง arecord -l และ aplay -l ก่อนหน้านี้ในบทเรียน
```
microphone_card_number = <microphone card number>
speaker_card_number = <speaker card number>
```
แทนที่ <microphone card number> ด้วยหมายเลขการ์ดของไมโครโฟนของคุณ

แทนที่ <speaker card number> ด้วยหมายเลขการ์ดของลำโพงของคุณ ซึ่งเป็นหมายเลขเดียวกับที่คุณตั้งค่าในไฟล์ alsa.conf
ด้านล่างนี้ กำหนดอัตราการสุ่มตัวอย่าง (sample rate) ที่จะใช้สำหรับการบันทึกและเล่นเสียง คุณอาจต้องเปลี่ยนค่านี้ขึ้นอยู่กับฮาร์ดแวร์ที่คุณใช้
```
rate = 48000 #48KHz
```
หากคุณพบข้อผิดพลาดเกี่ยวกับอัตราการสุ่มตัวอย่างเมื่อรันโค้ดนี้ในภายหลัง ให้เปลี่ยนค่านี้เป็น 44100 หรือ 16000 ค่ายิ่งสูง คุณภาพเสียงยิ่งดี
ด้านล่างนี้ สร้างฟังก์ชันใหม่ชื่อ capture_audio ฟังก์ชันนี้จะถูกเรียกเพื่อบันทึกเสียงจากไมโครโฟน:
```
def capture_audio():
```
ภายในฟังก์ชันนี้ เพิ่มโค้ดต่อไปนี้เพื่อบันทึกเสียง:
```
stream = audio.open(format = pyaudio.paInt16,
                    rate = rate,
                    channels = 1, 
                    input_device_index = microphone_card_number,
                    input = True,
                    frames_per_buffer = 4096)

frames = []

while button.is_pressed():
    frames.append(stream.read(4096))

stream.stop_stream()
stream.close()
```
โค้ดนี้จะเปิดสตรีมอินพุตเสียงโดยใช้วัตถุ PyAudio สตรีมนี้จะบันทึกเสียงจากไมโครโฟนที่ 16KHz โดยบันทึกในบัฟเฟอร์ขนาด 4096 ไบต์

โค้ดจะวนลูปในขณะที่ปุ่ม Grove ถูกกด โดยอ่านบัฟเฟอร์ขนาด 4096 ไบต์เหล่านี้ลงในอาร์เรย์ในแต่ละครั้ง

💁 คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวเลือกที่ส่งไปยังเมธอด open ได้ใน เอกสาร PyAudio

เมื่อปล่อยปุ่ม สตรีมจะหยุดและปิด
เพิ่มโค้ดต่อไปนี้ที่ท้ายฟังก์ชันนี้:
```
wav_buffer = io.BytesIO()
with wave.open(wav_buffer, 'wb') as wavefile:
    wavefile.setnchannels(1)
    wavefile.setsampwidth(audio.get_sample_size(pyaudio.paInt16))
    wavefile.setframerate(rate)
    wavefile.writeframes(b''.join(frames))
    wav_buffer.seek(0)

return wav_buffer
```
โค้ดนี้จะสร้างบัฟเฟอร์ไบนารี และเขียนเสียงที่บันทึกทั้งหมดลงในบัฟเฟอร์นี้ในรูปแบบ WAV file ซึ่งเป็นวิธีมาตรฐานในการเขียนเสียงที่ไม่ถูกบีบอัดลงในไฟล์ จากนั้นบัฟเฟอร์นี้จะถูกส่งคืน
เพิ่มฟังก์ชัน play_audio ต่อไปนี้เพื่อเล่นเสียงจากบัฟเฟอร์:
```
def play_audio(buffer):
    stream = audio.open(format = pyaudio.paInt16,
                        rate = rate,
                        channels = 1,
                        output_device_index = speaker_card_number,
                        output = True)

    with wave.open(buffer, 'rb') as wf:
        data = wf.readframes(4096)

        while len(data) > 0:
            stream.write(data)
            data = wf.readframes(4096)

        stream.close()
```
ฟังก์ชันนี้จะเปิดสตรีมเสียงอีกตัวหนึ่ง คราวนี้สำหรับเอาต์พุต - เพื่อเล่นเสียง โดยใช้การตั้งค่าเดียวกับสตรีมอินพุต บัฟเฟอร์จะถูกเปิดเป็นไฟล์ wave และเขียนลงในสตรีมเอาต์พุตในชิ้นส่วนขนาด 4096 ไบต์เพื่อเล่นเสียง จากนั้นสตรีมจะถูกปิด
เพิ่มโค้ดต่อไปนี้ด้านล่างฟังก์ชัน capture_audio เพื่อวนลูปจนกว่าปุ่มจะถูกกด เมื่อปุ่มถูกกด เสียงจะถูกบันทึกและเล่น
```
while True:
    while not button.is_pressed():
        time.sleep(.1)

    buffer = capture_audio()
    play_audio(buffer)
```
รันโค้ด กดปุ่มและพูดใส่ไมโครโฟน ปล่อยปุ่มเมื่อเสร็จ และคุณจะได้ยินการบันทึก

คุณอาจพบข้อผิดพลาด ALSA บางอย่างเมื่อสร้างอินสแตนซ์ PyAudio ข้อผิดพลาดนี้เกิดจากการตั้งค่าบน Pi สำหรับอุปกรณ์เสียงที่คุณไม่มี คุณสามารถละเว้นข้อผิดพลาดเหล่านี้ได้
```
pi@raspberrypi:~/smart-timer $ python3 app.py 
ALSA lib pcm.c:2565:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM cards.pcm.front
ALSA lib pcm.c:2565:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM cards.pcm.rear
ALSA lib pcm.c:2565:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM cards.pcm.center_lfe
ALSA lib pcm.c:2565:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM cards.pcm.side
```
หากคุณพบข้อผิดพลาดต่อไปนี้:
```
OSError: [Errno -9997] Invalid sample rate
```
ให้เปลี่ยน rate เป็น 44100 หรือ 16000

💁 คุณสามารถค้นหาโค้ดนี้ได้ในโฟลเดอร์ code-record/pi

😀 โปรแกรมบันทึกเสียงของคุณสำเร็จแล้ว!

ข้อจำกัดความรับผิดชอบ:
เอกสารนี้ได้รับการแปลโดยใช้บริการแปลภาษา AI Co-op Translator แม้ว่าเราจะพยายามให้การแปลมีความถูกต้องมากที่สุด แต่โปรดทราบว่าการแปลอัตโนมัติอาจมีข้อผิดพลาดหรือความไม่ถูกต้อง เอกสารต้นฉบับในภาษาที่เป็นต้นฉบับควรถือว่าเป็นแหล่งข้อมูลที่เชื่อถือได้ สำหรับข้อมูลที่สำคัญ ขอแนะนำให้ใช้บริการแปลภาษามืออาชีพ เราไม่รับผิดชอบต่อความเข้าใจผิดหรือการตีความผิดที่เกิดจากการใช้การแปลนี้