2018-08-26

Raspberry pi 3 Model B + Juliusで音声認識

Raspberry pi

まえおき

ここしばらく、AIアシスタント付きのPCやスマホやスピーカーが汎用品になってきました。

私もiPhoneのSiri、Surface ProのCortana、Echo dotのAlexaとちょっとずつ使ってみましたけど、まだ少しだけ新しいことができるという段階で、生活が便利になるにはまだまだ発展が必要かなぁという感じですね。ただ、短期間のうちにSiriもAlexaもできることが増えたり、こちらの言うことに正しく応答してくれるようになってきました。この先が楽しみです。

で、私もマネをしてみたくなったので、多くの人の後追いではありますが、音声認識を試してみることにしました。おいおいやっていこうとしている遠大な（？）計画はあるのですが、ひとまずは私の言うことを聞き取るところを目指そうと思います。今回は日本語音声を認識して文字にしてくれるJuliusを試してみます。

準備

いつものRaspberry pi 3 Model Bです。今回、32GBのmicroSDカードを使ってRaspbian OSのインストールからやり直しました。

f:id:WindVoice:20180826151438j:plain

ところで、スイッチサイエンスさんの調査で、pi 3は快適に使うには5V / 2.5Aの電源が必要とあるのですが、これがなかなか難しい条件で、私の部屋で見つけられるのは、iPad用の充電アダプタ(2.4A)が精一杯でした。確かに、言われてみれば/var/log/messagesにVoltage関係のメッセージがでていたりするので、これまでは電源不足から制限がかかった状態で動いていたのだなぁと認識した次第です。iPadの電源でもまだVoltageエラーは出るのですが、以前よりは明らかに快速になったので、しばらくはこれで行こうかと思います。

Juliusのダウンロード

Juliusは、最新版がGitHubに置かれていますので、git cloneで取り寄せます。現在の最新版は4.4.1です。

pi@raspberrypi:~ $ git clone https://github.com/julius-speech/julius.git
Cloning into 'julius'...
remote: Counting objects: 2341, done.
remote: Total 2341 (delta 0), reused 0 (delta 0), pack-reused 2341
Receiving objects: 100% (2341/2341), 8.54 MiB | 3.21 MiB/s, done.
Resolving deltas: 100% (1059/1059), done.
pi@raspberrypi:~ $

実はうまく動作させることができず、いろいろ試行錯誤したのですが、結果的には下の要領でconfigureしてうまくいきました。--with-mictypeというのは、音声入力をOSのどの仕組みから受け取るか、を選択するものですが、最初OSS(Open Sound System)経由で受け取ることになっていました。しかし、これは動作させることはできませんでした。

ALSA(Advanced Linux Sound Architecture)のほうが新しい仕組みなのだそうで、こちらを使うと動作しました。パッケージも試行錯誤の途中でいろいろ入れたので、どれが重要だったかわからないのですが、ALSA関係は必要だったはずです。

他に使えるconfigureオプションは、ここにリストがあります。

pi@raspberrypi:~ $ sudo apt-get install alsa-utils
pi@raspberrypi:~ $ sudo apt-get install sox
pi@raspberrypi:~ $ sudo apt-get install libsox-fmt-all
pi@raspberrypi:~ $ sudo apt-get install osspd-alsa
pi@raspberrypi:~ $ sudo apt-get install libasound2-dev libesd0-dev libsndfile1-dev
:
:
:
pi@raspberrypi:~/julius $ ./configure --enable-words-int --with-mictype=alsa

ちょっとでも速く動いてほしいので、コンパイル最適化オプションをつけてmakeします。

pi@raspberrypi:~/julius $ export CFLAGS="-O3"
pi@raspberrypi:~/julius $ make
pi@raspberrypi:~/julius $ make install
:
:
:
pi@raspberrypi:~/julius $ julius -setting
JuliusLib rev.4.4.2.1 (fast)

Engine specification:
-  Base setup   : fast
-  Supported LM : DFA, N-gram, Word
-  Extension    : WordsInt LibSndFile
-  Compiled by  : gcc -O3

Library configuration: version 4.4.2.1
- Audio input
    primary A/D-in driver   : alsa (Advanced Linux Sound Architecture)
    available drivers       : alsa
    wavefile formats        : various formats by libsndfile ver.1
    max. length of an input : 320000 samples, 150 words
- Language Model
    class N-gram support    : yes
    MBR weight support      : yes
    word id unit            : integer (4 bytes)
- Acoustic Model
    multi-path treatment    : autodetect
- External library
    file decompression by   : zlib library
- Process hangling
    fork on adinnet input   : no
- built-in SIMD instruction set for DNN

    NONE AVAILABLE, DNN computation may be too slow!

Try `-help' for more information.
pi@raspberrypi:~/julius $

USBマイクの優先順位を上げる

Raspberry pi 3にはマイク端子は付属していないので、USBマイクを使います。こちらも手元にあるものを使うということで、こちらを引っ張り出してきました（ゲーム用ですが）。マイクとスピーカーが一体になっているので、USBポートが一個で間に合うのはちょっと便利かな。

G433 7.1 WIRED SURROUND GAMING HEADSET (BLACK)

出版社/メーカー: Logitech
メディア: Personal Computers
この商品を含むブログを見る

接続したら、lsusbで認識していることを確認します。1行目ですね。

pi@raspberrypi:~ $ lsusb
Bus 001 Device 007: ID 046d:0a6d Logitech, Inc.
Bus 001 Device 003: ID 0424:ec00 Standard Microsystems Corp. SMSC9512/9514 Fast Ethernet Adapter
Bus 001 Device 002: ID 0424:9514 Standard Microsystems Corp. SMC9514 Hub
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
pi@raspberrypi:~ $

音声関係のデバイスが複数ある場合、どれに優先してデータを流すかを決める必要があります。下のコマンドでデバイスの優先度がわかるのですが、このままだとUSBポートに接続したヘッドフォンの優先度が低いので、これを最上位（ゼロ）に持ってきます。alsa-base.confファイルを作成して、下の通り記載して保存したらRaspberry piを再起動です。options ... index=0が最上位のデバイスになります。

pi@raspberrypi:~ $ sudo cat /proc/asound/modules
 0 snd_bcm2835
 1 snd_usb_audio
pi@raspberrypi:~ $ sudo vi /etc/modprobe.d/alsa-base.conf
options snd slots=snd_usb_audio,snd_bcm2835
options snd_usb_audio index=0
options snd_bcm2835 index=1
pi@raspberrypi:~ $
:
(再起動)
:
pi@raspberrypi:~ $ sudo cat /proc/asound/modules
 0 snd_usb_audio
 1 snd_bcm2835
pi@raspberrypi:~ $

録音テスト

他の方のJuliusの利用例では、arecordコマンドを使っていることが多いのですが、Juliusには同梱の録音ツールadinrecがあります。トラブルシューティング的には、こちらを使ったほうが良いかと思います。arecord -lで録音可能なデバイス（＝マイク）の一覧を取得すると、カード０、デバイス０でヘッドフォンが認識されていることがわかります。環境変数ALSADEVに、"plughw:0,0"を設定してからadinrecを起動すれば、ファイルに録音することができます。

pi@raspberrypi:~/julius $ arecord -l
**** ハードウェアデバイス CAPTURE のリスト ****
カード 0: Headset [G433 Gaming Headset], デバイス 0: USB Audio [USB Audio]
  サブデバイス: 1/1
  サブデバイス #0: subdevice #0
pi@raspberrypi:~/julius $
pi@raspberrypi:~ $ export ALSADEV="plughw:0,0"
pi@raspberrypi:~ $ adinrec -nostrip /tmp/test.wav
STAT: ###### initialize input device
Stat: adin_alsa: device name from ALSADEV: "plughw:0,0"
Stat: capture audio at 16000Hz
Stat: adin_alsa: latency set to 32 msec (chunk = 512 bytes)
Stat: "plughw:0,0": Headset [G433 Gaming Headset] device USB Audio [USB Audio] subdevice #0
STAT: AD-in thread created
.............Error: adin_alsa: error in snd_pcm_wait() (Input/output error)
Error: adin thread exit with error

14528 samples (29056 bytes, 0.91 sec.) recorded
pi@raspberrypi:~ $
pi@raspberrypi:~/julius $ aplay -D plughw:0,0 /tmp/test.wav
再生中 WAVE '/tmp/test.wav' : Signed 16 bit Little Endian, レート 16000 Hz, モノラル
pi@raspberrypi:~/julius $

実は、動作しているようなのに録音されない……　という問題にかなり悩みました。マイクに近づいて、ハキハキ喋ると発生を認識してくれます。ある程度音圧がないと、認識が始まらないようです。できあがる録音ファイルは、無音部分がなくなって「発声」として認識したところだけが保存されています。aplayコマンドを上のように使うと、再生することができます。

ディクテーションキットの入手

日本語音声をテキストデータに変換するには、日本語の音の特徴がどういうものか、というデータが必要になります。例えば「あ」という声が、どのような音でできているのか、あらかじめ知っている必要があるわけです。Juliusの場合、日本語用のキットが用意されているので、これを活用させてもらいます（便利！）。

pi@raspberrypi:~/julius-kit $ wget --trust-server-names 'https://osdn.net/frs/redir.php?m=iij&f=julius%2F66544%2Fdictation-kit-v4.4.zip'
--2018-08-24 22:16:28--  https://osdn.net/frs/redir.php?m=iij&f=julius%2F66544%2Fdictation-kit-v4.4.zip
osdn.net (osdn.net) をDNSに問いあわせています... 202.221.179.17
osdn.net (osdn.net)|202.221.179.17|:443 に接続しています... 接続しました。
HTTP による接続要求を送信しました、応答を待っています... 302 Found
場所: http://iij.dl.osdn.jp/julius/66544/dictation-kit-v4.4.zip [続く]
--2018-08-24 22:16:28--  http://iij.dl.osdn.jp/julius/66544/dictation-kit-v4.4.zip
iij.dl.osdn.jp (iij.dl.osdn.jp) をDNSに問いあわせています... 202.232.140.70, 2001:240:bb8f::1:70
iij.dl.osdn.jp (iij.dl.osdn.jp)|202.232.140.70|:80 に接続しています... 接続しました。
HTTP による接続要求を送信しました、応答を待っています... 200 OK
長さ: 426837341 (407M) [application/zip]
`dictation-kit-v4.4.zip' に保存中

dictation-kit-v4.4.zip        100%[==============================================>] 407.06M  7.56MB/s    in 44s     

2018-08-24 22:17:12 (9.26 MB/s) - `dictation-kit-v4.4.zip' へ保存完了 [426837341/426837341]

pi@raspberrypi:~/julius-kit $

これをunzipコマンドで展開して、ディレクトリ内にあるmain.jconfと、am-gmm.jconfファイルに一般的な設定が作られていますので、これをJuliusコマンドで読み込み、あとは適宜オプションを追加して起動する、ということになります。ちなみに、うまくいかないときのトラブルシューティング用資料がこのディレクトリのTROUBLE.txtにあるので、参考にしました（SJISで書かれたテキストファイルなので、読むときはiconv -f sjis -t utf8 TROUBLE.txtで読みます）。

起動後は、マイクに向かってハキハキ喋ります。-recordオプションをつけておくと、認識した音声を細切れのファイルに保存しておいてくれます。発音に所定の無音時間があると別の発言と認識されるので、一続きに読み上げるように話す必要があります。

pi@raspberrypi:~ $ unzip dictation-kit-v4.4.zip
pi@raspberrypi:~ $ cd dictation-kit-v4.4
pi@raspberrypi:~/dictation-kit-v4.4 $ julius -C main.jconf -C am-gmm.jconf -input mic -nostrip -record /tmp
:
:
:
(だーっと長い出力があって……)
:
:
:
------
### read waveform input
Stat: adin_alsa: device name from ALSADEV: "plughw:0,0"
Stat: capture audio at 16000Hz
Stat: adin_alsa: latency set to 32 msec (chunk = 512 bytes)
Stat: "plughw:0,0": Headset [G433 Gaming Headset] device USB Audio [USB Audio] subdevice #0

recorded to "/tmp/2018.0826.112825.wav" (74112 bytes, 2.32 sec.)
pass1_best:  こんにちは 今日 は い て です 。
pass1_best_wordseq: <s> こんにちは+感動詞 今日+名詞 は+助詞 い+動詞 て+助詞 です+助動詞 </s>
pass1_best_phonemeseq: silB | k o N n i ch i w a | ky o: | w a | i | t e | d e s u | silE
pass1_best_score: -6249.713867
### Recognition: 2nd pass (RL heuristic best-first)
STAT: 00 _default: 42918 generated, 2459 pushed, 535 nodes popped in 230
sentence1:  こんにちは 今日 は いい 天気 です 。
wseq1: <s> こんにちは+感動詞 今日+名詞 は+助詞 いい+形容詞 天気+名詞 です+助動詞 </s>
phseq1: silB | k o N n i ch i w a | ky o: | w a | i: | t e N k i | d e s u | silE
cmscore1: 1.000 0.819 0.412 0.255 0.294 0.277 0.764 1.000
score1: -6235.160645

<<< please speak >>>^C
pi@raspberrypi:~/dictation-kit-v4.4 $

トラブルシューティングとか

GitHubからダウンロードされるファイルは、ところどころ日本語で書かれたものがあるのですが、日本語部分のキャラクタコードはSJISなので、Raspberry pi(UTF-8)では文字化けして読めません。iconvコマンドは、覚えておく必要があると思います。こんな感じですね。

pi@raspberrypi:~/julius $ iconv -f sjis -t utf8 Release-ja.txt | less
4.4.2.1 (2016.12.20)
====================
- AndroidとiOS用の細かい修正
- msvcディレクトリの整理

4.4.2 (2016.09.12)
===================
- dnnconf 内の相対パスをそのdnnconf自身からの相対パスとして扱うよう修正
- DNN使用時、認識処理の第2パスが異常に遅いことがある不具合を修正
- AVX非対応のCPUでDNN計算が動作しない不具合を修正
- ARMとVisualStudioでのビルドを改善

4.4.1 (2016.09.07)
===================
- DNNのSIMD計算の高速化と安定化：SSE命令、FMA命令、ARMのNEON命令を実装
- DNN使用時にCPUを自動チェックして最適なSIMDコードを選択使用するよう拡張
- VisualStudio2013でのコンパイル用に PortAudio と zlib のソースを同梱
- mkbinhmmlistで作ったバイナリHMMListが正しく読めないことがあるバグを修正
- adintool-gui コンパイル時のSDL周りが動かないのを修正
- "INSTALL.txt" に各OSでのビルドのセットアップと実行方法を記述
- pkg-config に対応
- その他バグの修正

juliusコマンドの出力の日本語は、何もしなくてもUTF-8で出力されます。これはおそらくLANG環境変数が設定されているからだと思います。

今後

Juliusの日本語の認識能力は「特定の発言がある」と分かっている場合は、文法ファイルをあらかじめ作っておくことで精度をあげることができるようです。「アレクサ」と言うことがあるとわかっていれば、準備をしておくことで認識しやすくなるわけですね。命令でいろいろRaspberry piを動かすのが目標ですので、文法ファイルの作り方も、おいおい試してみようと思います。

2018-04-22

技術書典４、行ってきました

TensorFlow Raspberry pi コンピュータ買い物

技術書典４というイベントが秋葉原UDXで開催されると聞いたので、行ってきました。
f:id:WindVoice:20180422101007j:plain

技術書限定の同人誌即売会です。ヘンテコな趣味（誉め言葉）を持った人たちが集まるに違いなく、また相当混雑すると思ったので、11時開場のところ、9時半ほどに現地到着しました。しかし、すでに人が集まってきており、サークル参加の方が並び始めたところという感じでした。10時には一般参加者も行列して整理券配布、私は上記の写真の通り整理券118番をゲットしました。

私はコミケのようなマンガ・アニメ主体のイベントには行ったことがなく、運営スタッフのかたは行列の捌きに慣れているなぁという印象でみていました。運営さんの発表によれば、今回は6380人の方が来たそうです。前回の倍くらい？の参加者だったようで、大変だったでしょうね……　お疲れさまでした。

ただいまを持ちまして、 #技術書典4 閉幕しました！今回の総参加者数は6380人でした。
皆さんご来場ありがとうございました。
— 技術書典公式アカウント (@techbookfest) 2018年4月22日

twitter.com

さて、第二陣として入場することができた私は、売り切れにがっくりすることもなく、11冊入手することに成功しました。ところで、ヘンテコな趣味（誉め言葉）をもっているだけでなく書籍を作るノウハウまで持っている皆さんはどういう修行を積んでいらっしゃるのでしょう。尊敬の念を込めていくつかご紹介します。

自作キーボード

まずその①。自作キーボードの方。帰宅してまずはこれを読みました。もちろん中身が大事ですが、キャッチーな表紙はそそられますね。装丁もデザインも商業誌のようです。歩いていて目を惹かれました。
biacco42.hatenablog.com
f:id:WindVoice:20180422142411j:plain

Raspberry piのあれこれをちょっと作ってみたりしている私ですが、仕事はソフトウェア系なんです。しかし、ソフトウェアのなかでは低レベル処理が好きな性質なので、こういったものは心惹かれます。『自作キーボード』ってどのレベルで？という疑問が手を伸ばしたきっかけでした。読んでみると、個別のパーツ自体は入手可能なもののようです。3Dプリントとかしなくてもいいのか……　ファームウェアもオープンソースを入手してカスタマイズ、のレベルで良いとか。う～ん、これはなかなか……　手を（足を？）伸ばせば届きそうな危険な沼の予感がします。

なお、新刊（2018 APRIL）も買いました。ARMベースの自作キーボードということですが、私が手を出すならこちらのほうが簡単……　なのかなぁ。

将棋AI

その②「ディープラーニングを使った将棋AIの作り方」のかた。コンピュータ将棋選手権の放送を一日中眺めていた私は通りすがりで目に留まったこの本を買いました。2冊。
tadaoyamaoka.hatenablog.com
コンピュータ将棋界隈では、まだディープラーニングを本格的に使って大成功した例はなく、山本一成さんが試みたくらい（あとGoogleができたと主張しているものくらい）というのが私の認識です。興味を持って購入しましたが、将棋の本なのに（？）ぱらぱらめくっても文字が多く歯ごたえがありそうです。今日は精神力不足なのでゴールデンウィークくらいに第28回世界コンピュータ将棋選手権を見ながら読む……　かもしれません。

SkypeBot

その③Bot系のかた。
dakaradame.hateblo.jp

Rasiperry piでTwitter Botを作った私としては、ちょっと興味が出て買いました。会社では、どうしたわけかSkypeで……　LINEで……　という話題にはなってもTwitterで……　という話題はでないのです。なぜなんだ。みんなクローズドなコミュニケーションをしたいのでしょうか。
f:id:WindVoice:20180422201429j:plain

内容はSkypeとAzureを使ってBotを作るもの。動き出して基本的な受け答えをするところまでの内容です。Botって、キャラに性格が感じられるところまで作りこむのをどうしたらよいのかわからず手が止まっています。プログラミングの問題じゃなくてアイディアの問題なんでしょうかね。

ほか

ほかにもいくつも買ったものがあるのですが、まだ中身を見ていないので次の機会に書くかもしれません。聞いたことのない技術的なキーワードが目に留まるこういったイベントはモチベーションがあがっていいですね！また次の機会も参加したいと思いました。

2017-01-29

Raspberry pi 3のバックアップ再び（rpi-clone）

Raspberry pi コンピュータ

以前バックアップについては一度書きましたが、以前のエントリでは、microSDカードを抜いてPCでバックアップを取る方法でした。今回はRaspberry piを起動したままで取得することを試みます。
f:id:WindVoice:20170129223222j:plain

準備

今回のバックアップはmicroSDカードに取得します。以前書いた方法はPCにファイルの形でとることができるので、場合によってはこちらのほうが便利かもしれません。SDカードを交換して簡単に環境を入れ替えたい場合は今回の方法がよさそうです。まずは安いSDカードとUSB-microSDカードリーダを入手しました。どっちも安いです。

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rpi-cloneのインストール

インストールというほどのことはないですが…… GitHubにソースがあるのでcloneしました。
シェルスクリプトで、作者の方によれば/usr/local/binにコピーする説明となっています。

pi@raspberrypi:~ $ git clone https://github.com/billw2/rpi-clone.git
Cloning into 'rpi-clone'...
remote: Counting objects: 58, done.
remote: Total 58 (delta 0), reused 0 (delta 0), pack-reused 58
Unpacking objects: 100% (58/58), done.
Checking connectivity... done.
pi@raspberrypi:~ $ cd rpi-clone/
pi@raspberrypi:~/rpi-clone $ ls
README.md  rpi-clone
pi@raspberrypi:~/rpi-clone $ sudo cp rpi-clone /usr/local/sbin
pi@raspberrypi:~/rpi-clone $ type rpi-clone
rpi-clone は /usr/local/sbin/rpi-clone です
pi@raspberrypi:~/rpi-clone $

USBメモリとして認識させる

実はここでしばらくうまくいかなくて悩みました。ネットを探しても、みんなすんなり認識しているのですが、なぜか私のmicroSDカードは認識しない……　結局カードリーダにしっかりカードがささっていなくて認識していなかったようです。このカードリーダ、ちゃんと差し込まれていなくても青いLEDが点灯するので怪しいと思いませんでした。最終的には/dev/sdbとして認識しました。

pi@raspberrypi:/dev $ sudo lsusb
Bus 001 Device 009: ID 0bda:0109 Realtek Semiconductor Corp.★
Bus 001 Device 004: ID 174c:1153 ASMedia Technology Inc.
Bus 001 Device 003: ID 0424:ec00 Standard Microsystems Corp. SMSC9512/9514 Fast Ethernet Adapter
Bus 001 Device 002: ID 0424:9514 Standard Microsystems Corp.
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
pi@raspberrypi:/dev $ sudo fdisk -l

Disk /dev/ram0: 4 MiB, 4194304 bytes, 8192 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 4096 bytes
I/O size (minimum/optimal): 4096 bytes / 4096 bytes

...

Disk /dev/sdb: 28.8 GiB, 30945574912 bytes, 60440576 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x00000000

Device     Boot Start      End  Sectors  Size Id Type
/dev/sdb1        8192 60440575 60432384 28.8G  c W95 FAT32 (LBA)

pi@raspberrypi:/dev $

rpi-cloneでコピー

コマンドにバックアップ先のmicroSDカードのデバイス名(sdb)を指定します。SDカードは最初FATでフォーマットされているので、そのままではバックアップできません。パーティションから作り直しになるので、--force-initializeオプションを指定しました。あとはひたすら、ひたすら待ちます。忍耐です。なお、バックアップ中はrootファイルシステムの変更があるのは良くないと思われます。コピーしたカードから正常に起動できない可能性がでてくるからです。信頼性の高さが求められるような状況では使わないほうがいいかもね。

pi@raspberrypi:~/rpi-clone $ sudo rpi-clone sdb --force-initialize

Forcing a partition initialization of destination disk sdb
The existing destination disk 'sdb' partitions are:
Disk /dev/sdb: 30946MB
Partition Table: msdos

Number  Start   End      Size     Type     File system  Flags
 1      4.19MB  30946MB  30941MB  primary  fat32        lba

*** All data on destination disk sdb will be overwritten! ***

Do you want to initialize the destination disk /dev/sdb? (yes/no): yes

Imaging the partition structure, copying 1181 megabytes...
1181+0 レコード入力
1181+0 レコード出力
1238368256 バイト (1.2 GB) コピーされました、 140.037 秒、 8.8 MB/秒
Running fsck on /dev/sdb1...
Sizing partition 2 (root partition) to use all SD card space...
mke2fs 1.42.12 (29-Aug-2014)
Found a dos partition table in /dev/sdb2
Creating filesystem with 7268695 4k blocks and 1818624 inodes
Filesystem UUID: 01ad2d41-0ad0-4b22-a402-d4bc93355317
Superblock backups stored on blocks:
        32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208,
        4096000

Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done


/dev/sdb is initialized and resized.  Its partitions are:
Disk /dev/sdb: 30946MB
Partition Table: msdos

Number  Start   End      Size     Type     File system  Flags
 1      4.19MB  1173MB   1169MB   primary  fat32        lba
 2      1173MB  30946MB  29773MB  primary  ext4

e2label: Attempt to read block from filesystem resulted in short read while trying to open /dev/mmcblk0p2
Couldn't find valid filesystem superblock.

Your booted /dev/mmcblk0p2 rootfs existing label:
You may enter a label for the destination rootfs /dev/sdb2: bkuppi

======== Clone Summary ========
Clone mode               :  rsync all files to sdb root file system
Clone destination disk   :  sdb
Clone destination rootfs :  /dev/sdb2 (bkuppi) on /mnt/clone
Clone destination bootfs :  /dev/sdb1 on /mnt/clone/boot
Verbose mode             :  off
===============================
Final check, is it Ok to proceed with the clone (yes/no)?: yes
=> Mounting /dev/sdb2 (bkuppi) on /mnt/clone
=> Mounting /dev/sdb1 on /mnt/clone/boot
===============================
Starting the filesystem rsync to sdb
(This may take several minutes)...

*** Done with clone to /dev/sdb ***
    Started: 09:58:10    Finished: 12:13:47

Hit Enter when ready to unmount the /dev/sdb partitions...unmounting /mnt/clone/boot
unmounting /mnt/clone
===============================
pi@raspberrypi:~/rpi-clone $

最後に

コピーには時間がかかります。大きいことはいいことだ、ということで32GBのカードを使っているのですが、コピーに2時間15分かかりました。忍耐です。終わるまでひたすら忍耐です。

2017-01-15

Raspberry pi 3 + USB HDD（6TB）でNASを作る

Raspberry pi コンピュータ

しばらく間が空いてしまいました。
最近は買い物する度にここでネタにしていますが、今回は自宅用のNASを作ろうという話です。

NASは別に自分で作らなくても、買うことができます。ただ結構お値段がするんですよね。RAIDを組むことができたりする利点はありますし機能に応じて値段も大きく変わるのですが、安くて数万円（HDDは別で）というところじゃないでしょうか。自宅用の軽い用途のものなので、本格的なストレージがほしいわけでもありませんし。Windows PCやRaspiやSurfaceなどいろいろ使うようになるにつれてファイルサーバの必要性が高まってきました。

で、今回もなるべく安く（できればHDDの値段に近いくらいの予算で）、低機能でもいいから……　ということで探しました。

f:id:WindVoice:20170115121419j:plain

もともと、NASの本体には組み込みのLinuxが入っていたりします。もちろんファイルサーバとしてふさわしいチューニングがされていたりもするのでしょうけど、Raspberry piがあるのですから自分で作ってもいいんじゃないかな。少しだけDIYしている感じですね。

買い物

今回の買い物のキモはこちら。SATAのHDDをUSB3.0に変換するケーブルです。Raspberry pi 3はUSB3.0ではありませんが、しかし互換性があるのであってもこまらないということでこちらにしました。電源アダプタがついているのでRaspberry piの動作が不安定になることもありません。

サンワサプライ SATA-USB3.0変換ケーブル 0.8m USB-CVIDE3

出版社/メーカー: サンワサプライ
メディア: Personal Computers
購入: 7人クリック: 10回
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HDDとしては、Western DigitalのNAS用HDD(Red)です。消費電力が少なめで常時起動に向いているタイプだそうです。容量は正直なところ6TBもいらないのですが、容量単価を計算するとこのあたりが魅力的なのかなということで選択しています。今回は26,000円ほど。

WD HDD 内蔵ハードディスク 3.5インチ 6TB WD Red WD60EFRX SATA3.0 5400rpm 64MB 3年保証

出版社/メーカー: Western Digital
発売日: 2014/08/01
メディア: Personal Computers
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3.5インチのHDDを常時裸のままで放置しておくのもさすがにいかがなものかと思いましたので、ケースというかカバーも用意しました。シリコーンでできた柔らかいカバーです。なんと464円。買った時点では裸よりはマシというくらいの期待でした。放熱とかどうなのかなと思いましたが、今回使ってみて、書き込み続けてもさほど熱くならないのでWD Redとの組み合わせなら大丈夫そうです。

グリーンハウス 3.5インチHD用シリコンケースホワイト GH-CA-HD35W

出版社/メーカー: グリーンハウス
発売日: 2007/06/20
メディア: Personal Computers
クリック: 5回
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組み立て

説明無用かと思います。直感的につなぐだけ。アダプタをコンセントにつないだら、本体のスイッチをONにするとHDDの電源が入ります。
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試行錯誤

NASに入れたいファイルは、WindowsのPCにあります。ざっと計ったら1.5TB。ネットで見かけた物とか動画なども捨てずにダウンロードしてため続けているのでファイルも小さいのや大きいのやさまざまです。ともかく、最初は単純にSambaとext4で……　と思って作り始めました。

USB接続すると、普通に/dev/sdaとして認識しました。
この時点ではディスクラベルも記録されていないまっさらなHDDです。

pi@pi3:~$ sudo fdisk -l /dev/sda

Disk /dev/sda: 5.5 TiB, 6001175126016 bytes, 11721045168 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 4096 bytes
I/O size (minimum/optimal): 4096 bytes / 4096 bytes
pi@pi3:~$

fdiskは2TBまでのストレージしか扱えないそうで、最近はGPTというディスクラベルが使えるGNU Partedを使うんだそうです。ネットで探してパーティションを作ります。下の記録では無くなってしまっていますが、実際にはmklabelしてからmkpartでパーティションを作っています。

pi@pi3:~$ sudo parted /dev/sda
GNU Parted 3.2
Using /dev/sda
Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.
(parted) mkpart
Partition name?  []?
File system type?  [ext2]? ext4
Start? 0G
End? 6001G
(parted) p
Model: ASMT 2115 (scsi)
Disk /dev/sda: 6001GB
Sector size (logical/physical): 512B/4096B
Partition Table: gpt
Disk Flags:

Number  Start   End     Size    File system  Name  Flags
 1      1049kB  6001GB  6001GB  ext4

(parted) q
Information: You may need to update /etc/fstab.

pi@pi3:~$

で、そのあとはext4でフォーマットです。さらに/smbディレクトリに自動でマウントされるように設定します。

pi@pi3:~$ sudo mkfs.ext4 /dev/sda
mke2fs 1.42.12 (29-Aug-2014)
Found a gpt partition table in /dev/sda
Proceed anyway? (y,n) y
Creating filesystem with 1465130646 4k blocks and 183144448 inodes
Filesystem UUID: 72fa8af4-ea42-4319-9987-3e0be3cf542d
Superblock backups stored on blocks:
        32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208,
        4096000, 7962624, 11239424, 20480000, 23887872, 71663616, 78675968,
        102400000, 214990848, 512000000, 550731776, 644972544

Allocating group tables: done
Writing inode tables: done
Creating journal (32768 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done

pi@pi3:~$ sudo mount -t ext4 /dev/sda /smb/
pi@pi3:~$ df -h
ファイルシス   サイズ  使用  残り 使用% マウント位置
/dev/root         28G  5.9G   21G   23% /
devtmpfs         459M     0  459M    0% /dev
tmpfs            463M     0  463M    0% /dev/shm
tmpfs            463M  6.6M  457M    2% /run
tmpfs            5.0M  4.0K  5.0M    1% /run/lock
tmpfs            463M     0  463M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/mmcblk0p6    63M   21M   43M   33% /boot
tmpfs             93M     0   93M    0% /run/user/1000
/dev/mmcblk0p5    30M  398K   28M    2% /media/pi/SETTINGS
/dev/sda         5.5T   58M  5.2T    1% /smb
pi@pi3:~$
pi@pi3:~$ sudo vi /etc/fstab
pi@pi3:~$ cat /etc/fstab
proc            /proc           proc    defaults          0       0
/dev/mmcblk0p6  /boot           vfat    defaults          0       2
/dev/mmcblk0p7  /               ext4    defaults,noatime  0       1
/dev/sda        /smb            ext4    defaults        0       0
# a swapfile is not a swap partition, no line here
#   use  dphys-swapfile swap[on|off]  for that
pi@pi3:~$ sudo chown pi /smb

NASにするためにSambaを設定するわけですが、いつもここで躓きます。何が正しい設定かわからん……

試行錯誤の結果、とりあえず/etc/samba/smb.confはこんな風にして動いています。PCのWindVoiceユーザが/smbディレクトリにアクセスするとき\\pi3\nasというネットワークフォルダ名に見えます。アクセスするときはRaspberry piの内部ではpiユーザの権限で読み書きされます。ですから/smbディレクトリはpiユーザの所有権にしておくことが必要です。

[nas]
   comment = NAS Directories
   path = /smb
   browseable = yes
   read only = no
   valid user = WindVoice
   force user = pi
   public = yes

結果

ここまでで一応使えるようになるのですが、心配はしていたのですがやっぱり遅いですね。

Wi-Fiネットワークのせいなのか、USB2.0のせいなのかはっきりしませんが、書き込み速度が1.5MB/sec程度になっています。先ほども書いたのですが、ファイルはなんだかんだで1.5TBもあり（それを何とかしろということだとは重々承知しているのですが）、1.5MB/secでコピーしていては12日もかかってしまいます。これで動画読み取りとかできるのでしょうか……

しかたないので、上記の方法はいったん諦め、Windows PCにUSB3.0接続してNTFSフォーマットしたあと、ファイルをコピーしています。USB3.0接続なら大きいファイルの場合で50MB/Secから最大70MB/Sec程度の速度がでているので、今日のうちにはコピーが終わりそうです。

最近はLinuxでもNTFSがスムーズに使えるので、コピーが終わってからRaspberry piに接続してNASにしようと思います。便利な使い方はもう少し追求しないといけませんね。

2016-11-20

Smart Video Car Kit for Raspberry pi（消費電力が測れない編）

Raspberry pi コンピュータ

引き続きSmart Video Carをいじって遊びます。
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もうちょっとスマートにコントロールしたい

前回の最後にスクリーンショットを載せましたが、Smart Video Carの操作はなんといいますか、「簡易な」という表現がぴったりの見た目です。現代的なゲーム世代には到底受け入れられそうにありません。マウスでボタンをクリックして操作するということは、一度に一つの操作しかできないという意味でもあります。非常にプリミティブな前進、後退、ハンドルを右に、左に、上向け、下向け……　など、ひとつひとつやるのでは眠くなってしまいます。

このあたりソースコードではどうなっているのかなということで調べました。

まずはWindowsから直接コントロールしよう

コントローラの役をしているクライアントプログラムは、Pythonで動いています。Raspberry piとTCP接続して、前進、後退などのコマンドを送るという単純な仕組みで動作しています。Windows版のPythonをインストールしてWindows PCにもSunFounderのGitHubサイトからソースコードをダウンロードしておけばOKです。Surfaceなので64bit版をインストールです。

www.python.org

あとはRaspberry piでサーバプログラムを起動して、Windows PCからクライアントプログラム（接続先IPはRaspberry piに変更）を起動すれば、GUIがWindows上に表示されます。

マウスではなくキーボードでコントロール

マウスのコントロールより少し便利にキーボードで操作したいわけですが、ソースコードをよく見たらもうWASDでの操作には対応していました。でもカメラの向きを操作するキーはバインドされていなかったので、この部分だけ追記しています。

ゲームコントローラで操作しようとするともう少し工夫が必要だと思いますが、とりあえずこれだけなら簡単でした。というかソースコード短いですね。ほとんど見たまんまのことしか書いていないというか……

# =============================================================================
# Bind buttons on the keyboard with the corresponding callback function to 
# control the car remotely with the keyboard.
# =============================================================================
top.bind('<KeyPress-a>', left_fun)   # Press down key 'A' on the keyboard and the car will turn left.
top.bind('<KeyPress-d>', right_fun) 
top.bind('<KeyPress-s>', backward_fun)
top.bind('<KeyPress-w>', forward_fun)
top.bind('<KeyPress-h>', home_fun)
top.bind('<KeyRelease-a>', home_fun) # Release key 'A' and the car will turn back.
top.bind('<KeyRelease-d>', home_fun)
top.bind('<KeyRelease-s>', stop_fun)
top.bind('<KeyRelease-w>', stop_fun)

# ちょっとした改良。ikjlキーでカメラの向きを変更
top.bind('<KeyPress-i>', y_increase)
top.bind('<KeyPress-k>', y_decrease)
top.bind('<KeyPress-j>', x_decrease)
top.bind('<KeyPress-l>', x_increase)

消費電力はどうなのか？

Raspberry piは消費電力が少ないことがひとつのウリなわけですが、追加のボードを使ったりDCモーターを2個つけたりしていますから、消費電力が大きくなっているはずです。これを測りたいのですがよい方法がありません。以前購入したUSB電流/電圧計で測ってみましたが、この場所ではモーターの消費電力はふくまれていませんでした。モーターを回しても数字はほとんど変わりません。4.99V - 0.28Aですから、だいたい1.4Wくらいの消費電力になりますね。

youtu.be

SunFounder(サンファウンダー)スマートビデオカーキット [並行輸入品]

出版社/メーカー: SunFounder(サンファウンダー)
メディア: エレクトロニクス
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2016-11-20

Smart Video Car Kit for Raspberry pi（試験走行編）

Raspberry pi コンピュータ

さて、前回の組み立てから間が開いてしまいました。試験走行の様子です。
f:id:WindVoice:20161120095729j:plain

インストール

メーカーであるSunFounderから、動かすためのプログラムが提供されています。これを搭載したRaspberry piに配置（git clone）しておくのが最初のポイントになります。

github.com

git clone https://github.com/sunfounder/Sunfounder_Smart_Video_Car_Kit_for_RaspberryPi.git

モータドライバ他との接続でRaspberry piのI2Cポートを使用していますので、raspi-configコマンドでポートを有効にしたり、/boot/config.txtを変更したりします。このあたりは解説の小冊子がついていますので（英語ですが）、コマンドラインをそのまま入力していけば準備ができると思います。

ほかにカメラの映像をストリーミング配信するためのMJPG-streamerをインストールしたりなどしてゆきます。

カリブレーション（調整）

サーボモータの初期の状態がとても重要です。くみ上げの段階で、サーボモータがちょうど首振りの真ん中になるようにしているのですが、プログラムも初期配置の状態を記憶しておかなくてはなりません。

カリブレーションのためのプログラムもGitHubに含まれています。Raspberry piのIPアドレスだけちょっと書き換えて動かせばOKです。Raspberry piにリモートデスクトップ接続して、このプログラムを起動すると、簡易的なGUIが起動します。 f:id:WindVoice:20161120103741p:plain

なんかよくわからない画面ですが（笑）、とりあえずこれで車が前後に正しく走るか（ケーブルの接続を間違えているとモーターが片方逆回転になったりなどするかも）、左右にタイヤが振れるか、カメラの首振りが正常かを確認します。うまくいったところでConfirmボタンです。

いざ出発

プログラムは、サーバプログラム（DCモータ、サーボモータ、カメラを制御する）と、クライアントプログラム（サーバへ動作コマンドを送信する）に分かれます。クライアントプログラムはGUIを使うので、リモートデスクトップ環境から起動する必要があります。

f:id:WindVoice:20161120104717p:plain

またストリーミングサーバプログラムも別に起動することができ、車載カメラ視点の映像をFirefoxから（なぜかIE非対応）参照することができます。

f:id:WindVoice:20161120104449p:plain

こんな感じで車をリモコン操作して楽しむ……　というのが、とりあえずデフォルトの機能でできる部分です。動作している状態の動画はこちら。

Smart Video Car Kit for Raspberry pi

今後の展開

正直なところ低機能です。工作キットですから、ここから各自でいろいろ試してみてね、というのがメーカーの意図なんだろうと思います。プログラムはPythonでできていますから読むことができますし、GUIのボタンをポチポチ押しながら動かすちょっとイケてない感じも、それが嫌なら自分で開発しよう、ということなんだろうと前向きに解釈するのがよいでしょう。

やってみたらいいかも、というToDoを挙げておきます。