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Aprovechando el etiquetado de audio en computadoras pequeñas

Aprende sobre sistemas de etiquetado de audio y su uso en Raspberry Pi.

― 6 minilectura


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Tabla de contenidos

La etiquetación de audio es un proceso que se usa para identificar y clasificar diferentes sonidos en nuestro entorno. Tiene muchas aplicaciones, como ayudar a los ancianos, mejorar la seguridad en casa y monitorear lo que nos rodea. Este artículo analiza cómo se pueden implementar sistemas de Etiquetado de audio en computadoras pequeñas, especialmente la Raspberry Pi, que es una opción popular para este tipo de proyectos.

¿Qué es la Etiquetación de Audio?

La etiquetación de audio implica usar tecnología para escuchar sonidos y luego etiquetarlos o identificarlos. Por ejemplo, un sistema de etiquetado de audio puede reconocer el llanto de un bebé, la alarma de incendios o la música sonando. Estos sistemas pueden ser útiles en varias áreas, como la salud y la seguridad. Pueden ayudar a los cuidadores a monitorear a las personas o alertar a la gente sobre posibles peligros.

El Desafío de Usar Computadoras Pequeñas

Aunque los sistemas de etiquetado de audio han avanzado mucho en tecnología, implementarlos en computadoras pequeñas como la Raspberry Pi puede ser complicado. Estas computadoras tienen recursos limitados en comparación con las computadoras normales. Puede que no sean tan potentes, lo que puede afectar cómo funcionan los sistemas de etiquetado de audio.

Un desafío importante es manejar la temperatura de la computadora. Cuando la Raspberry Pi realiza tareas complejas como la etiquetación de audio, su CPU puede calentarse. Si se calienta demasiado, el dispositivo se ralentiza para protegerse, lo que puede resultar en tiempos de respuesta más largos al procesar sonidos. Esto puede ser un problema en aplicaciones en tiempo real donde los tiempos de respuesta rápidos son cruciales.

El Papel de la Calidad del Micrófono

En la etiquetación de audio, la calidad del micrófono usado es muy importante. Diferentes micrófonos capturan el sonido de maneras distintas, lo que puede afectar cuán bien el sistema identifica los eventos sonoros. Por ejemplo, un micrófono de alta calidad puede hacer un mejor trabajo al captar el llanto de un bebé que uno de menor calidad.

Al probar sistemas de etiquetado de audio, es crucial considerar cómo se desempeñan varios micrófonos en situaciones de la vida real. Usar un buen micrófono puede mejorar mucho la capacidad del sistema para identificar diferentes sonidos con precisión.

Impacto del Volumen del Sonido

Otro factor que influye en el rendimiento de los sistemas de etiquetado de audio es el volumen de los sonidos que se están monitoreando. Los sonidos a diferentes volúmenes pueden ser reconocidos de manera diferente por el sistema. Por ejemplo, los sonidos fuertes pueden enmascarar a los más suaves, dificultando que el sistema identifique correctamente lo que escucha.

Para probar esto, se pueden reproducir diferentes volúmenes para ver qué tan bien el sistema reconoce los sonidos. Por ejemplo, tocar sonidos a volúmenes bajos, medios y altos puede mostrar cómo el volumen influye en los resultados de etiquetado.

Configuración Experimental

Al probar un sistema de etiquetado de audio usando una Raspberry Pi, se establecen pasos y entornos específicos para recopilar datos significativos. Las pruebas pueden realizarse en una habitación controlada diseñada para minimizar el ruido de fondo, permitiendo una captura de sonido más clara.

Diferentes tipos de eventos de audio-como habla, llantos de bebés, sonidos de agua, alarmas de incendios y música-se graban y reproducen a diferentes volúmenes. El objetivo es ver cuán bien el sistema puede identificar estos sonidos en diversas condiciones.

Comparando Diferentes Sistemas

Al probar, es útil comparar el Rendimiento del sistema de etiquetado de audio en una Raspberry Pi con otros setups, como una computadora normal que usa un micrófono de alta calidad. Al observar cómo manejan diferentes dispositivos los mismos eventos de audio, se pueden obtener ideas sobre las fortalezas y debilidades de cada sistema.

Observaciones del Rendimiento del Sistema

Los hallazgos iniciales de estas pruebas muestran que los sistemas de etiquetado de audio en computadoras normales tienden a funcionar mejor que los de la Raspberry Pi. Esta diferencia puede deberse a los recursos más limitados disponibles en la Raspberry Pi.

Al comparar dispositivos, una computadora que ejecuta software de etiquetado de audio puede lograr puntuaciones de confianza más altas en el reconocimiento de sonidos que una configuración de Raspberry Pi. Esto indica que, aunque la Raspberry Pi es una gran herramienta para muchos proyectos, puede tener dificultades con tareas complejas como la etiquetación de audio.

La Importancia de Manejar la Temperatura

Mantener la Raspberry Pi fresca es crucial para mantener su rendimiento. Si el dispositivo se sobrecalienta, puede ralentizarse, lo que lleva a tiempos de respuesta más largos. Durante las pruebas, es necesario monitorear de cerca la temperatura de la CPU para asegurarse de que se mantenga dentro de límites operativos seguros.

Una forma de ayudar a manejar la temperatura es incorporando soluciones de refrigeración como disipadores de calor o ventilación. Estos pueden ayudar a que la Raspberry Pi funcione sin problemas incluso durante un uso prolongado.

Desarrollos Futuros

A medida que la tecnología sigue avanzando, hay mucho espacio para mejorar los sistemas de etiquetado de audio en computadoras pequeñas. El trabajo futuro podría implicar probar una variedad más amplia de eventos sonoros y examinar cómo factores como la duración de la batería impactan el rendimiento.

Los investigadores también podrían buscar maneras de hacer que los sistemas de etiquetado de audio sean más eficientes. Esto podría significar crear nuevos algoritmos para reducir la potencia de procesamiento necesaria o mejorar las tecnologías de micrófono para mejorar la captura de sonido.

Conclusión

Los sistemas de etiquetado de audio traen posibilidades emocionantes para muchas aplicaciones en el mundo real, desde ayudar a los ancianos hasta mejorar la seguridad en el hogar. Sin embargo, implementar estos sistemas en computadoras pequeñas como la Raspberry Pi tiene sus desafíos, particularmente en cuanto al rendimiento, la calidad del micrófono y la gestión de la temperatura.

Al reconocer y abordar estos desafíos, los desarrolladores pueden seguir refinando la tecnología de etiquetado de audio. Con esfuerzos y avances continuos, el potencial para mejorar los sistemas de reconocimiento de audio en dispositivos pequeños sigue siendo fuerte, allanando el camino para aplicaciones más prácticas en la vida cotidiana.

Fuente original

Título: Audio Tagging on an Embedded Hardware Platform

Resumen: Convolutional neural networks (CNNs) have exhibited state-of-the-art performance in various audio classification tasks. However, their real-time deployment remains a challenge on resource-constrained devices like embedded systems. In this paper, we analyze how the performance of large-scale pretrained audio neural networks designed for audio pattern recognition changes when deployed on a hardware such as Raspberry Pi. We empirically study the role of CPU temperature, microphone quality and audio signal volume on performance. Our experiments reveal that the continuous CPU usage results in an increased temperature that can trigger an automated slowdown mechanism in the Raspberry Pi, impacting inference latency. The quality of a microphone, specifically with affordable devices like the Google AIY Voice Kit, and audio signal volume, all affect the system performance. In the course of our investigation, we encounter substantial complications linked to library compatibility and the unique processor architecture requirements of the Raspberry Pi, making the process less straightforward compared to conventional computers (PCs). Our observations, while presenting challenges, pave the way for future researchers to develop more compact machine learning models, design heat-dissipative hardware, and select appropriate microphones when AI models are deployed for real-time applications on edge devices. All related assets and an interactive demo can be found on GitHub

Autores: Gabriel Bibbo, Arshdeep Singh, Mark D. Plumbley

Última actualización: 2023-06-15 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2306.09106

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2306.09106

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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