为什么我非得折腾出“昏暗之声”?
老规矩,先聊聊我干这事儿的背景。很多朋友知道,我在后院有一个小小的工具间,放着不少零零碎碎的宝贝。我之前为了图省事,在那边装了一个廉价的监控设备,带麦克风的。白天,它能捕捉到我搬东西或者修剪草坪的声音,勉强算个警报系统。
可是一到晚上,那玩意儿简直就是一坨屎。周围环境稍微一安静,它的麦克风自带的底噪就跟开party一样,嗡嗡嗡响个不停。尤其是在凌晨,周围除了风声啥都没有的时候,那噪音阈值直接顶满,你想指望它监测到有人偷偷摸摸撬门的声音?做梦去,那点细微的声音完全被底噪给淹没了。
我琢磨着,这不行,我得打造一个专门针对低光、低噪环境的音频监测系统。它必须聪明,能自动把持续的背景噪音过滤掉,只对突然出现的、异常的、不该有的声音报警。这个项目,我内部就叫它“昏暗之声”。
实践的开始:扔掉旧货,接上新脑子
第一步,我直接把那个带麦克风的廉价摄像头给拆了下来,丢进了储物箱。光靠软件降噪是治标不治本的,硬件底子不行,再好的算法也白搭。
我从抽屉里翻出来一块树莓派Zero W,这玩意儿功耗低,性能跑个实时音频分析足够了。关键是麦克风的选择。我上次在深圳华强北淘了一块高灵敏度的MEMS麦克风阵列板,一直没用上。这回正我决定拿它来做采集端。
- 焊接:我把麦克风板上的I2S接口,用飞线连接到了树莓派的GPIO引脚上。我的烙铁手艺一直很糙,这回也折腾了快一个小时,硬是把四根细如发丝的线稳稳地焊了上去。
- 驱动:我接着下载了新的Linux内核驱动,针对这个特定的MEMS阵列做适配。驱动搞定之后,我通过命令行工具测试了一下,好家伙,灵敏度高是高,但连隔壁老王家半夜打呼噜的声音都快能听见了。
这下麻烦来了。我虽然解决了底噪的问题(MEMS阵列的底噪小得多),但它又带来了新的问题:它太敏感了。如果我把阈值调高,它又会错过那些轻微的异常声。如果调低,它一晚上能给我发几百个警报。
深入调试:学会“倾听”和“忘记”
我意识到,光靠硬件不行,核心在于软件算法得过硬。我的目标不是记录所有声音,而是只对“突发”和“异常”的声音响应。
我坐下来,写了一个基于Python的小脚本。我没有用什么高大上的机器学习,我就用了最土的办法:计算短期平均声音能量(SSE)和长期平均背景噪音(LBN)。
我的逻辑很简单:
如果 SSE 超过 LBN 某个固定倍数(比如5倍),并且这个峰值持续时间小于 2 秒,那它就是异常声。
我跑了几天的数据,发现这招还真管用。当工具间里只有持续的空调风扇声时(LBN稳定),即便是轻微的“咔嚓”声,SSE也能瞬间拉高,触发报警。但如果环境音持续升高(比如下雨),LBN也会慢慢地跟上去,避免了误报。
但是,我发现了一个小小的漏洞。有几次,我半夜收到了警报,但我跑过去看,什么事儿都没有。我检查了录音文件,发现那声音是我的UPS电源在做自检时发出的轻微“嘀”声。这种声音,虽然是异常的,但它是规律的。
的实现与“日志”
为了解决那个规律性的噪音,我增加了一个“排除列表”模块。我把所有已知且规律的噪音,比如UPS自检、水泵启动、甚至是楼上邻居凌晨两点的冲水声(这简直是固定节目),全部记录了下来,让系统在这些时间段内或针对这些频率进行弱化处理。
经过这一系列硬核的筛选和调整,我的“昏暗之声”系统终于稳定了。
当工具间真正陷入黑暗和寂静时,它不会被持续的嗡鸣声所干扰,而是真正地在“倾听”。它能分辨出钥匙插入锁孔的轻微金属摩擦声,或者是放在架子上的工具突然滚落的声音。它不是一个被动的记录仪,它是一个主动的“声音守卫”。
这回折腾下来,最大的收获不是这个小小的报警系统本身,而是我重新捡起了过去那种为了解决一个实际问题,必须从硬件驱动到软件逻辑全都自己捋一遍的乐趣。我的工具间能睡个安稳觉了,我也能踏实了。下次再有什么新折腾,我再给大伙儿详细记录下来。