Aproveitando a marcação de áudio em computadores pequenos
Saiba mais sobre sistemas de etiquetagem de áudio e como usá-los no Raspberry Pi.
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A etiquetagem de áudio é um processo que serve pra identificar e classificar diferentes sons ao nosso redor. Ela tem várias aplicações, como ajudar os idosos, melhorar a segurança em casa e monitorar nosso ambiente. Este artigo dá uma olhada em como sistemas de etiquetagem de áudio podem ser implementados em computadores pequenos, especialmente no Raspberry Pi, que é uma escolha popular pra esses projetos.
O que é Etiquetagem de Áudio?
A etiquetagem de áudio envolve usar tecnologia pra escutar sons e depois rotulá-los ou identificá-los. Por exemplo, um sistema de etiquetagem de áudio pode reconhecer um bebê chorando, um alarme de incêndio tocando ou música tocando. Esses sistemas podem ser muito úteis em várias áreas, como saúde e segurança. Eles ajudam cuidadores a monitorar pessoas ou alertar sobre perigos potenciais.
O Desafio de Usar Computadores Pequenos
Embora os sistemas de etiquetagem de áudio tenham evoluído bastante, colocá-los em computadores pequenos como o Raspberry Pi pode ser complicado. Esses computadores têm recursos limitados em comparação com computadores normais. Eles podem não ser tão potentes, o que pode afetar a eficiência dos sistemas de etiquetagem de áudio.
Um grande desafio é gerenciar a temperatura do computador. Quando o Raspberry Pi executa tarefas complexas como etiquetagem de áudio, seu CPU pode esquentar. Se esquentar demais, o dispositivo desacelera pra se proteger, o que pode levar a tempos de resposta mais longos ao processar sons. Isso pode ser um problema em aplicações em tempo real, onde a agilidade é crucial.
O Papel da Qualidade do Microfone
Na etiquetagem de áudio, a qualidade do microfone é super importante. Microfones diferentes captam som de maneiras diferentes, o que pode afetar como o sistema identifica os eventos sonoros. Por exemplo, um microfone de alta qualidade pode captar melhor o choro de um bebê do que um de baixa qualidade.
Ao testar sistemas de etiquetagem de áudio, é importante considerar como os diferentes microfones se saem em situações do dia a dia. Usar um bom microfone pode melhorar muito a capacidade do sistema de identificar sons com precisão.
Impacto do Volume do Som
Outro fator que influencia o desempenho dos sistemas de etiquetagem de áudio é o volume dos sons monitorados. Sons com volumes diferentes podem ser reconhecidos de maneiras diferentes pelo sistema. Por exemplo, sons altos podem encobrir os mais suaves, dificultando a identificação precisa do que o sistema escuta.
Pra testar isso, podem ser tocados diferentes volumes pra ver como o sistema se sai reconhecendo os sons. Por exemplo, tocar sons em volumes baixo, médio e alto pode mostrar como o volume influencia os resultados de etiquetagem.
Configuração Experimental
Na hora de testar um sistema de etiquetagem de áudio usando um Raspberry Pi, passos e ambientes específicos são montados pra coletar dados significativos. Os testes podem acontecer em uma sala controlada, projetada pra minimizar o ruído de fundo, permitindo uma captura de som mais clara.
Diferentes tipos de eventos de áudio-como fala, choros de bebês, sons de água, alarmes de incêndio e música-são gravados e reproduzidos em diferentes volumes. O objetivo é ver como o sistema pode identificar esses sons sob várias condições.
Comparando Diferentes Sistemas
Durante os testes, é útil comparar o Desempenho do Sistema de etiquetagem de áudio no Raspberry Pi com outras configurações, como um computador normal usando um microfone de alta qualidade. Ao observar como diferentes dispositivos lidam com os mesmos eventos de áudio, dá pra entender as forças e fraquezas de cada sistema.
Observações sobre Desempenho do Sistema
Resultados iniciais desses testes mostram que sistemas de etiquetagem de áudio em computadores normais tendem a se sair melhor do que aqueles no Raspberry Pi. Essa diferença pode ser por causa dos recursos mais limitados disponíveis no Raspberry Pi.
Ao comparar dispositivos, um computador rodando software de etiquetagem de áudio pode alcançar pontuações de confiança mais altas ao reconhecer sons do que uma configuração de Raspberry Pi. Isso indica que, embora o Raspberry Pi seja uma ótima ferramenta pra muitos projetos, pode ter dificuldades com tarefas complexas como etiquetagem de áudio.
A Importância do Gerenciamento de Temperatura
Manter o Raspberry Pi frio é crucial pra manter seu desempenho. Se o dispositivo superaquecer, pode desacelerar, aumentando os tempos de resposta. Durante os testes, a temperatura do CPU precisa ser monitorada de perto pra garantir que fique dentro dos limites seguros de operação.
Uma forma de ajudar a gerenciar a temperatura é incorporar soluções de resfriamento, como dissipadores de calor ou ventilação. Isso pode ajudar a manter o Raspberry Pi funcionando direitinho mesmo durante uso prolongado.
Desenvolvimentos Futuros
À medida que a tecnologia avança, há muito espaço pra melhorias nos sistemas de etiquetagem de áudio em computadores pequenos. Trabalhos futuros podem envolver testar uma variedade maior de eventos sonoros e examinar como fatores como a duração da bateria impactam o desempenho.
Pesquisadores também podem buscar maneiras de tornar os sistemas de etiquetagem de áudio mais eficientes. Isso pode significar criar novos algoritmos pra reduzir a potência computacional necessária ou melhorar as tecnologias de microfone pra aprimorar a captura de som.
Conclusão
Os sistemas de etiquetagem de áudio trazem possibilidades empolgantes pra muitas aplicações do dia a dia, desde ajudar os idosos até melhorar a segurança em casa. No entanto, implementar esses sistemas em computadores pequenos como o Raspberry Pi vem com desafios, principalmente em relação ao desempenho, qualidade do microfone e gerenciamento de temperatura.
Reconhecendo e enfrentando esses desafios, os desenvolvedores podem continuar a aprimorar a tecnologia de etiquetagem de áudio. Com esforços e avanços contínuos, o potencial pra sistemas de reconhecimento de áudio melhorados em dispositivos pequenos continua forte, abrindo caminho pra aplicações mais práticas na vida cotidiana.
Título: Audio Tagging on an Embedded Hardware Platform
Resumo: 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 atualização: 2023-06-15 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2306.09106
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2306.09106
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.
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Ligações de referência
- https://github.com/gbibbo/ai4s-embedded
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0747563221000856?via%3Dihub
- https://www.cs.tut.fi/sgn/arg/dcase2016/
- https://www.ieee.org/portal/cms_docs/pubs/confstandards/pdfs/IEEE-PDF-SpecV401.pdf
- https://www.grassbook.org/neteler/highres_pdf.html
- https://www.ieee.org/web/publications/rights/copyrightmain.html