Raspberry Pi 音声認識:簡単な音声認識プロジェクト

音声アシスタントと音声制御のホーム オートメーション システムがいかに簡単かを否定することはできません。おそらく、大きな疑問は、音声認識はどのように機能するのかということです。どうすればビルドできますか？音声認識システムは、さまざまな目的に使用できます。音声コマンドに基づいてタスクを実行したり、家を制御したりできます。音声認識を扱うのは難しいかもしれませんが、簡単にしましょう。この記事では、Raspberry Pi 音声認識システムを構築する方法を学びます。また、音声認識がどのように機能するかについての洞察も得られます。

始めましょう!

Raspberry Pi の音声認識

ラズベリーパイ

技術的な詳細に入る前に、この Raspberry Pi 音声認識システムで何ができるでしょうか?音声認識システムは、音声コマンドに基づいてタスクを聞き取り、実行します。

通常、これらのタスクには、回路に接続された負荷の制御が含まれます。ただし、回路をカスタマイズして、必要なタスクを実行できます。

さらに重要なことに、Raspberry Pi は、他のデバイスからの支援を必要とせずに音声認識を直接処理できます。必要なことは、Pi と話すためにマイクを接続することだけです。

さらに、このシステムをアクティブに保ち、いつでもコマンドを実行できます。

音声認識の仕組み

私たちが自分のデバイスと話す方法と、デバイスが反応する方法は信じられないほどです。しかし、コンピューターは人間の言葉を理解できません。

何が起こるかというと、私たちが話すと空気中に振動が生じ、それがエネルギーになります。次に、話しかけたマイクがエネルギーを電気信号に変換します。

ただし、コンピューターが理解できないアナログ信号を生成します。そのため、AC/DC コンバーターは信号をデジタルに変換します。

デジタル化の後、複雑な自然言語処理システムの助けを借りて信号をフィルタリングし、ノイズをキャンセルします。その後、コンピューターは音声信号に対する完璧な応答を作成します。

音声認識システムの構築方法

このプロジェクトでは、Google の Speech API を使用して音声をテキストに変換します。次に、Espeak は Pi の応答をこの Raspberry Pi プロジェクトの音声に変換します。

必要なもの

このプロジェクトに必要なコンポーネントのリストは次のとおりです。

• ラズベリーパイ
• ジャンパー線
• リレー
• USB マイク
• スピーカー

回路図

回路図

ハードウェア接続

スピーカー

この回路のハードウェア設定には、いくつかの接続のみが含まれます。そして、それらを任意の順序で接続できます。

まず、USB マイクを Pi の USB ポートに接続します。次に、スピーカーを 3.5 mm ジャックのオス コネクタに接続します。さらに、スピーカーは、マイクロフォンによって生成された電気信号を音波に変換するものです。その間、スピーカーに Aux オプションがあることを確認してください。

また、リレーを介して電球を接続することもできます。そうすれば、リレーを Pi ボードに簡単に接続できます。回路図に従って、リレーと電球を接続する方法を確認してください。

最後に、USB ケーブルで Pi の電源を入れれば、ハードウェアのセットアップは完了です。

ソフトウェアのセットアップ

ハードウェア フェーズが完了したので、ソフトウェアに進みます。音声コマンドを受信するように Raspberry Pi をセットアップする方法は次のとおりです。

ステップ 1:マイクを接続する

USB マイク

USB マイクは AC/DC 変換を処理でき、内蔵アンプを備えています。したがって、外部回路やアンプなしで Pi に直接接続できます。

ここで、マイクが機能しているかどうかを確認する必要があります。これを簡単に行う方法は次のとおりです。

• まず、LX ターミナルを開き、次のコードを入力します:

• 次に、矢印キーを使用して、ポップアップするダイアログ ボックスで接続されているマイクを選択します。

注:「USB PnP サウンド デバイス」などの別の名前が付いている場合があります。

• その後、F6 を押してマイクの録音音量を設定します。また、このタスクには矢印キーを使用する必要があります。

• 次に、次のコードでマイクをテストします:

コードは録音を開始し、test.wav として保存します。

• また、次のコマンドを入力して、テスト録画を再生します:

マイクが正常に動作するかどうかを確認する簡単なテストです。そのため、ダイアログ ボックスにマイクが表示されない場合は、接続を確認してください。マイクがダイアログ ボックスに表示されているのに、音がおかしい、または間違っている場合は、接続を確認するか、ハードウェアを変更してください。

ステップ 2:音声認識ライブラリをインストールする

コーディングのストレスを軽減するには、いくつかのライブラリが必要です。必要なライブラリは、Espeak ライブラリと音声認識ライブラリです。また、PYAudio ライブラリが必要です。

次のコードを実行してライブラリをダウンロードします:

次に、次のコードを使用して Espeak ライブラリをテストします。うまくいけば、テスト ワードが聞こえます。

注:動作しない場合やエラー メッセージが表示される場合は、正しいコードを使用したかどうかを確認してから、もう一度インストールしてみてください。

ステップ 3:Raspberry Pi 音声プログラムのコーディング

このプロジェクトに必要な完全なコードは次のとおりです。

Raspberry Pi 音声プログラムのコード

注:エラーを避けるために、コードを正しく入力してください。

回路が音声コマンドで AC 負荷を制御する方法

音声認識タスク

Raspberry Pi は、アイドル状態であっても、コードをアクティブにするキーワードを常に待機します。したがって、キーワード (この場合は「Hello」) を話すと、コードが開始されます。

さらに、コードは AC 負荷 (電球) をオンまたはオフにできるコマンドを実行します。次に、Pi がタスクを完了すると、スピーカーから応答します。その後、Pi はアイドル状態に戻り、次のコマンドを待ちます。

興味深いことに、コードを微調整して、他の形式の AC 負荷を制御し、他のタスクを実行できます。また、別のトリガーを選択してコードを有効にすることもできます。

まとめ

Alexa 音声制御システム

この音声制御システムは、Alexa や Google 音声アシスタントほど優れたものではありませんが、自宅に音声制御プロジェクトを追加するには最適な方法です。

また、自宅の一部のデバイスを制御したり、回路からのオーディオ フィードバックを聞くこともできます。最良の部分は、Raspberry Pi の音声制御システムを構築するために必要な接続とコーディングがわずかであることです。

このプロジェクトについてどう思いますか？ビルドしますか？ご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。