Vraag je je ook weleens af welke vogelsoorten er allemaal je tuin bezoeken? Met een Raspberry Pi en een microfoon kun je de hele dag het geluid in je tuin opnemen. De software BirdNET-Pi herkent daarin vogeldeuntjes en toont je handige statistieken van wanneer welke vogels te horen zijn. In deze masterclass bouwen we een Raspberry Pi in een waterdichte doos in en installeren we er BirdNET-Pi op.

Vraag je je tijdens een wandeling weleens af welke vogel dat speciale deuntje laat horen? Om die vraag te beantwoorden, zou je BirdNET eens moeten kunnen proberen, een app voor Android en iOS die vogelsoorten kan onderscheiden aan de hand van geluidsopnames. Onder de motorkap draait een neuraal netwerk van onderzoekers van Cornell University dat op geluiden van drieduizend vogelsoorten is getraind. Je neemt enkele seconden van het deuntje op je mobieltje op, de app analyseert die vervolgens en benoemt daarna de vogels waarvan het geluid daar het meest op lijkt.

Patrick McGuire heeft een versie van BirdNET gemaakt die op de Raspberry Pi werkt. De software luistert continu naar het geluid van een usb-microfoon en herkent daarin realtime vogelgeluiden. Dat werkt op een Raspberry Pi 4B, 3B+ en Zero W 2. Om van alle mogelijkheden te kunnen genieten, is een Raspberry Pi 4B wel aangeraden.

Raspberry Pi OS Lite installeren

BirdNET-Pi vereist de 64bit-versie van Raspberry Pi OS. Je dient de Lite-variant te installeren. Dat gaat het eenvoudigst met het programma Raspberry Pi Imager. Klik op Selecteer OS / Raspberry Pi OS (other) / Raspberry Pi OS Lite (64-bit). Klik dan op Kies opslagapparaat en kies de microSD-kaart die je in je kaartlezer hebt gestoken.

Open met een klik op het tandwiel rechtsonder de geavanceerde instellingen. Geef je Pi een hostname, schakel ssh in en stel een gebruikersnaam en wachtwoord in. Stel ook het wifi-netwerk in waarmee de Pi moet verbinden en stel de juiste tijdzone in. Klik daarna op Opslaan en op Schrijf om het besturingssysteem op het microSD-kaartje te installeren. Wanneer dit klaar is, steek je het kaartje in je Raspberry Pi en start je die op.

BirdNET-Pi installeren

Wacht nu even tot je Raspberry Pi is opgestart. De eerste keer kan dat een tijdje duren. Log daarna in op je Raspberry Pi via een aangesloten toetsenbord en beeldscherm, of via ssh via het netwerk. Update de pakketbronnen en upgrade alle pakketten met deze twee opdrachten:

sudo apt update

sudo apt dist-ugprade

Voer daarna het installatieprogramma van BirdNET-Pi uit:

curl -s https://raw.githubusercontent.com/mcguirepr89/BirdNET-Pi/main/newinstaller.sh | bash

De installatie duurt even. Op het einde herstart de Raspberry Pi automatisch. Log daarna opnieuw in en schakel de Pi uit met de opdracht sudo poweroff.

Microfoon

Voordat we de software verkennen, gaan we eerst de hardware in orde brengen. Allereerst ga je ook zoek naar een geschikte microfoon. Op het discussieforum van BirdNET-Pi op GitHub vind je enkele suggesties voor microfoons, zoals de RØDE VideoMic NTG. Je kiest of een usb-microfoon of een usb-audiokaart waarop je dan via een 3,5mm-aansluiting een microfoon aansluit.

Wat je ook doet, gebruik altijd een usb-verlengkabel, want als de microfoon of geluidskaart zich te dicht bij de Raspberry Pi bevindt, levert dit elektromagnetische interferentie op in de microfoon en daardoor ruis in het audiosignaal. De kwaliteit van de vogelherkenning lijdt daaronder.

Waterdichte installatie

Als je in je tuin vogelgeluiden wilt herkennen, dan moet je Raspberry Pi in een waterdichte behuizing zitten. We gaan ervan uit dat je een stopcontact in de buurt hebt. Zo niet, dan moet je ook een grote powerbank in de behuizing inbouwen.

Wij kiezen een universele behuizing van Hammond Electronics van 220 × 165 × 85 cm gemaakt van ABS-kunststof en boren er een gat in om een inbouw-usb-connector voor twee kabels in te monteren. Aan de binnenzijde van de behuizing sluiten we ene usb-kabel via een usb-c-naar-usb-a-adapter aan op de usb-c-voedingspoort van de Raspberry Pi, en de andere op een usb-a-poort van de Raspberry Pi. Aan de buitenkant sluiten we op de ene usb-connector een kabel aan naar een usb-voedingsadapter (let op: de kabel moet hiervoor aan beide kanten een mannelijke usb-a-stekker hebben). Op de andere usb-connector sluiten we de usb-microfoon aan. Omdat het in de behuizing warm kan worden, monteren we ook een koelelement op de Raspberry Pi.

Instellingen

Als je alles aangesloten hebt, schakel dan je Raspberry Pi weer in. Bezoek nu in je browser het adres http://IP met in plaats van IP het ip-adres van je Raspberry Pi. Voorlopig is er nog niet veel te zien, maar als alles goed is, heeft je Raspberry Pi de microfoon automatisch herkend en is hij al continu bezig om geluid op te nemen en te analyseren op de aanwezigheid van bekende vogelgeluiden.

Maar voordat we in de resultaten duiken, lopen we eerst enkele basisinstellingen na en passen die eventueel aan. Klik bovenaan op Tools en meld je aan met gebruikersnaam birdnet en een leeg wachtwoord. Klik dan op Settings.

Kijk of de automatisch ingevulde coördinaten overeenkomen met je locatie, want het herkenningsalgoritme houdt hiermee rekening, zodat het geen vogels suggereert die alleen op een ander continent voorkomen. Stel ook bij Localization je taal in (Nederlands staat ertussen), zodat je de vogelnamen niet in het Engels krijgt en telkens moet opzoeken. Klik onderaan op Update Settings.

Afbeeldingen

BirdNET-Pi kan ook foto’s bij de gedetecteerde vogels tonen. Die haalt het dan van Flickr. Daarvoor heb je een Flickr API-sleutel nodig, die je gratis kunt aanvragen. Kies bij de aanvraag voor Apply for a non-commercial key en leg dan in enkele zinnen uit waarvoor je de API-sleutel nodig hebt. Na een klik op Submit krijg je een sleutel en geheim. Met dat geheim hoef je in deze masterclass verder niks.

De sleutel is een reeks van 32 hexadecimale cijfertekens. Vul die sleutel in op de pagina Tools / Settings van BirdNET-Pi, in het veld Flickr API Key, en klik op Update Settings. Vanaf nu verrijkt BirdNET-Pi zijn interface met foto’s van de gedetecteerde vogels. Als je niet zomaar foto’s van willekeurige bronnen vertrouwt, dan kun je in de instellingen ook een specifieke Flickr-gebruiker opgeven. BirdNET-Pi zoekt dan alleen bij die gebruiker naar foto’s.

Overzicht

Keer nu terug naar de overzichtspagina. Als BirdNET-Pi al even actief is, krijg je hier bovenaan statistieken te zien met de top tien herkende vogels, in totaal en per uur. Eronder krijg je een spectrogram te zien van de meest recente detectie. Zo’n spectrogram toont de frequenties die op elk moment in het audiosignaal aanwezig zijn. Het is een soort ‘vingerafdruk’ van het geluid, en het is deze afbeelding die het neurale netwerk als invoer krijgt en waarin het naar patronen zoekt die kenmerkend voor elke vogelsoort zijn.

Eronder krijg je een lijst met de vijf recentste gedetecteerde vogelgeluiden. Per tijdstip krijg je de gewone en wetenschappelijke naam van de herkende vogel, met links naar de websites All About Birds en Wikipedia voor meer informatie. Je krijgt ook te zien hoe zeker het algoritme is over de herkenning. Daarnaast krijg je telkens ook de mogelijkheid om het audiofragment te beluisteren. Helemaal onderaan de statuspagina bevindt zich overigens het spectrogram van het geluidsfragment dat BirdNET-Pi op dat moment aan het analyseren is.

Audio-instellingen

Beluister zelf zeker enkele van de audiofragmenten. Merk je dat het geluid nogal zwak is, dan dien je misschien nog wat aan de audio-instellingen aan te passen. Ga daarvoor weer naar de pagina Tools en open Web Terminal. Log in met de gebruikersnaam en het wachtwoord dat je voor je Raspberry Pi hebt ingesteld en typ de volgende opdracht in:

alsamixer -m

Klik nu bovenaan rechts op F6: Select sound card, klik op je usb-apparaat om het te selecteren en druk dan op Enter. Klik dan bovenaan links op F4: Capture om van het afspeel- naar opnameapparaat over te schakelen. Klik op de balk in het midden om het invoerniveau in te stellen of pas het aan met de pijltjestoetsen naar boven en onder. Druk op Esc wanneer je klaar bent en keer terug naar het overzicht. De audiofragmenten zouden nu luider moeten zijn.

Beluister de dag

Als je wilt nakijken welke vogels het systeem vandaag heeft gedetecteerd, klik dan bovenaan op Today’s Detections. Je krijgt dan niet alleen het aantal unieke soorten vandaag te zien, maar ook een spectrogram met bijbehorend geluidsfragment voor elke detectie, inclusief het tijdstip, de herkende soort en hoe zeker de herkenning is. In het zoekveld bovenaan kun je een naam intypen om alleen de resultaten van een specifieke vogelsoort te bekijken.

Klik je bij een opname op het icoontje van het vierkantje met het pijltje dat naar de rechterbovenhoek wijst, dan kom je op een webpagina specifiek voor deze opname. Je kunt de opname bijvoorbeeld opslaan met een rechtsklik op het spectrogram. Ook handig is het slotje bovenaan rechts het spectrogram: klik je hierop om het slot te vergrendelen, dan wordt deze opname bewaard wanneer BirdNET-Pi opnames verwijdert om weer voldoende vrije opslagruimte te krijgen.

BirdNET op je Pi of je smartphone?

Spectrogram en beste opnames

Op de pagina Spectrogram krijg je een live spectrogram te zien van het geluid dat de microfoon momenteel aan het opnemen is: je ziet de frequenties continu voorbij glijden. Ondertussen krijg je ook het geluid zelf te horen. Overigens kun je ook het live geluid op elke andere pagina te horen krijgen als je bovenaan rechts op Live Audio klikt.

De pagina Best Recordings biedt je voor elke gedetecteerde soort de geluidsopname aan waarvan BirdNET-Pi het meest zeker is. Je kunt de lijst alfabetisch sorteren of op het aantal keer dat het geluid gedetecteerd werd. Ook hier kun je weer op het vierkantje met het pijltje klikken om de webpagina van een opname te openen.

Uitgebreide statistieken

Op de pagina Species Stats vraag je in de kleinste details de statistieken op. Standaard worden statistieken getoond van de tien meest voorkomende vogelsoorten vandaag. Je kunt het datumbereik aanpassen, de resolutie en het aantal vogelsoorten. Je kunt ook de uitvoer beperken tot één specifieke vogelsoort, bijvoorbeeld als je wilt weten op welke uren die soort vooral actief is.

Die urenweergave is cirkelvormig, waardoor je eenvoudig op een klok kunt nagaan welke uren het actiefst zijn, of dat nu voor alle vogels of voor de geselecteerde soort is. Selecteer je een soort, dan krijg je rechts ook nog een uitklapmenu waarmee je elke beschikbare opname tevoorschijn kunt halen om te beluisteren. Als je je BirdNET-Pi-installatie overigens al lang hebt draaien, krijg je in de grafiek met resultaten per dag ook de trends te zien door de seizoenen heen.

Dagelijkse statistieken en opnames

Op de pagina Daily Charts kun je per dag opvragen wat de tien meest gedetecteerde en tien minst gedetecteerde vogelsoorten zijn, samen met het aantal detecties per uur, zoals ook getoond op de overzichtspagina. Vooral die tien minst gedetecteerde soorten zijn interessant: hier vind je misschien wat zeldzame soorten tussen. Maar het zou ook een verkeerde detectie kunnen zijn.

Helaas kun je vanuit deze pagina niet rechtstreeks doorklikken naar de ermee overeenkomende geluidsopnames. Daarvoor ga je naar de volgende pagina, Recordings, en kies je daar By Species of By Date. Daar kun je dan de opnames een voor een openen om ze te beluisteren.

Logs

Wil je meer details zien over de herkenning van soorten, open dan de pagina View Log. Hier zie je dat het analysescript elke vijftien seconden wordt opgestart. Na elke periode krijg je te zien welke vogels het script herkent. Maar laat je hier niet te veel door afleiden. Het neurale netwerk zal altijd een resultaat geven, ook al is het daar heel onzeker over.

De waarschijnlijkheidsscore staat in de logs na elke herkenning. Scores onder de 0,1 mag je gerust negeren. Pas bij een score boven de 0,70 mag je ervan uitgaan dat het om een redelijk resultaat gaat. BirdNET-Pi toont ook alleen maar resultaten waarvan de score boven de 70% ligt.

Notificaties

Tot slot kun je in de instellingen ook notificaties instellen, door meer dan zeventig notificatiediensten die ondersteund worden door Apprise, waaronder e-mail, Home Assistant, PushBullet, Signal en Twitter. Op de wiki van Apprise vind je de uitleg over de configuratieregels voor de diverse diensten.

Vul op de pagina Tools / Settings van BirdNET-Pi een of meer configuratieregels voor notificaties in. Je kunt ook de titel en boodschap van de notificatie veranderen, en daarin kun je variabelen gebruiken die worden vervangen door de naam van de vogel en andere parameters. Klik op Send Test Notification om het resultaat eerst eens uit te testen.

Doe mee als burgerwetenschapper

P.S. En vergeet ook het vogelvoer niet!

Philips Hue SpatialAware is een nieuwe functie die lichtscènes afstemt op de indeling van je kamer. In plaats van kleuren 'los' over je lampen te verdelen, gebruikt Hue een ruimtelijke kaart waarbij rekening wordt gehouden met de onderlinge verhouding van je lampen. Het resultaat? De scènes voelen een stuk natuurlijker aan. Hoe zit dat precies, en hoe stel je het in?

Veel Hue-scènes bestaan vooral uit een palet: kleur + helderheid. De app houdt daarbij tot nu toe beperkt rekening met waar je lampen staan en op welke hoogte ze hangen. Het gevolg is dat een staande lamp in de hoek soms dezelfde kleur of felheid krijgt als spots boven de eettafel, terwijl je bij een scène als "zonsondergang" juist een logisch verloop verwacht dat door de ruimte loopt. In de praktijk voelt zo'n scène dan meer als losse lampen die toevallig hetzelfde thema draaien, in plaats van één lichtbeeld dat klopt vanuit een richting of 'bron'.

Je kunt het vergelijken met surround sound. Als je kanalen zonder plattegrond willekeurig aan speakers koppelt, hoor je wel geluid, maar de richting klopt niet. SpatialAware doet voor licht hetzelfde als een goede speakeropstelling voor audio: de plek in de ruimte wordt het uitgangspunt.

Wat SpatialAware anders doet

SpatialAware draait de aansturing om. Je scant je kamer met de camera van je telefoon of tablet, waarbij de Hue-app augmented reality gebruikt om vast te leggen waar je lampen zich bevinden: links of rechts, hoog of laag, plafond of vloer. Op basis daarvan slaat de Hue-app een ruimtelijk model van de kamer op, dat automatisch wordt bijgewerkt als je later lampen toevoegt. Kies je daarna een ondersteunde scène, dan verdeelt Hue kleur en helderheid bewust op basis van die posities. Daardoor krijgen plafondlampen en lampen op ooghoogte niet meer zomaar dezelfde tinten, maar spelen ze een eigen rol in het totale lichtbeeld.

Wanneer zie je het meeste effect

Heb je maar een paar Hue-lampen in je kamer, dan is het effect heel beperkt. Maar heb je in je kamer meerdere lampen op verschillende posities en hoogtes staan en/of hangen, dan is SpatialAware wel een mooie toepassing. Denk aan een woonkamer met plafondspots, een staande lamp naast de bank, een ledstrip achter het tv-meubel en sfeerverlichting in een kast. Dan valt er echt iets 'ruimtelijks' te verdelen en zie je sneller dat de scène als één geheel aanvoelt.

Bij scènes die op de natuur geïnspireerd zijn, zie je het verschil vaak als eerste, omdat dit soort scènes draait om een geleidelijke overgang. Denk aan het idee van een horizon: aan de ene kant warm en dieper van kleur, alsof de zon net ondergaat, en richting plafond juist lichter en koeler, zoals een heldere lucht. Zonder ruimtelijke logica kan zo'n verdeling op willekeur lijken, waardoor de sfeer niet helemaal klopt. Met SpatialAware kan Hue dat verloop koppelen aan de posities van je lampen, zodat de kleuren zich logischer verdelen en de scène als één geheel voelt.

©Philips Hue

Zo stel je Hue SpatialAware in

Open in de Hue-app de kamer waarin je SpatialAware wilt gebruiken en start de scan. De app begeleidt je terwijl je de ruimte filmt, zodat de posities van je lampen worden vastgelegd. Daarna sla je het ruimtelijke model op. Voeg je later lampen toe of verplaats je ze, dan scan je die kamer opnieuw zodat de kaart weer klopt.

Voor welke scènes kun je SpatialAware gebruiken?

Op dit moment werkt SpatialAware met ongeveer de helft van alle 'geremasterde' scènes uit de Scene Gallery. De nadruk ligt op natuur-scènes (bijvoorbeeld Savanna Sunset, Lake Placid en Mountain Breeze). Het belangrijkste om te onthouden: niet elke scène krijgt meteen SpatialAware. In de app hoort per scène zichtbaar te zijn of de functie wordt ondersteund.

©Philips Hue

Dit heb je nodig

SpatialAware werkt alleen samen met de Hue Bridge Pro. Daarnaast heb je een smartphone of tablet nodig waarop de Hue-app geïnstalleerd is (downloaden voor iOS | downloaden voor Android), zodat er een scan gemaakt kan worden. Zonder die scan is er geen ruimtelijke kaart en kan SpatialAware niets verdelen.

Wat zie je in de praktijk?

De winst zit vooral in samenhang: scènes ogen netter en meer 'zoals bedoeld', omdat hoogte en positie van je lampen meetellen. Kleur en licht worden daardoor logischer verdeeld. Plafondlicht en sfeerverlichting zitten elkaar minder in de weg, omdat ze niet meer automatisch dezelfde tinten en felheid toebedeeld krijgen.

Hue SpatialAware: praktijkvoorbeeld

Op de foto (klik erop om hem groot te openen) zie je boven de Lake Mist-scène zonder SpatialAware en daaronder dezelfde scène mét SpatialAware. Als je kijkt naar de thumbnail van het scènevoorbeeld links onderin, dan zie je dat het voorbeeld in de onderste afbeelding beter klopt met wat je in de kamer ziet: de kleuren zijn verdeeld alsof je naar een horizon kijkt. Onderaan zitten warmere, oranje tinten, die geleidelijk opschuiven naar blauwere tonen richting 'lucht'.

Dat zie je vooral terug in de verdeling over de lampen. In de bovenste versie lijkt het alsof vooral één ledstrip de scène draagt, waardoor de rest van de verlichting minder meedoet. In de onderste versie vormen de lichtpunten meer één geheel: het licht boven en achter de deur links is nu bijvoorbeeld één duidelijke kleur in plaats van dat het bestaat uit meerdere losse tinten. Dat oogt rustiger en gelijkmatiger. Tegelijk voelt die onderste versie ook wat koeler, waardoor Lake Mist misschien niet de meest uitgesproken scène is om het verschil te demonstreren, maar je ziet wel goed wat SpatialAware doet: het maakt van losse kleuren een verdeling die beter past bij het idee achter de scène.

©Philips Hue

Privacy en veiligheid

Voor SpatialAware scan je je kamer met de camera. Die 3D-scan wordt vervolgens opgeslagen in de Hue-app. Of de kaart volledig lokaal blijft of ook opgeslagen wordt in de cloud hebben wij niet kunnen achterhalen. Ga er dus niet automatisch vanuit dat alles op je telefoon blijft. Als voorzorgsmaatregel kun je de Hue-app alleen cameratoegang geven op het moment dat je de scan doet en daarna kijken in iOS of Android of je die permissie weer wilt beperken. Kan er gevoelige informatie in beeld komen (bijvoorbeeld post, documenten of een whiteboard) tijdens het scannen? Berg dat dan even weg tot na je scan.  

JBL brengt met de BandBox-serie zijn eerste audioproducten uit die specifiek gericht zijn op het maken van muziek. De BandBox Solo en Trio zijn bluetooth-speakers die tegelijkertijd functioneren als versterker voor instrumenten. De opvallendste toevoeging is het gebruik van kunstmatige intelligentie om audiosporen in realtime te scheiden, wat het meespelen met bestaande nummers makkelijker moet maken.

De kern van de nieuwe serie is de zogeheten 'Stem AI'-technologie. Hiermee kunnen gebruikers specifieke onderdelen van een liedje, zoals de zang, drums of gitaar drums in realtime op het apparaat zelf kunt isoleren of verwijderen uit elk nummer. Voor muzikanten biedt dit praktische voordelen: je kunt een gitaarpartij isoleren om precies te horen hoe deze gespeeld wordt, of de partij juist wegdraaien om zelf mee te spelen over de originele begeleiding.

Voor één muzikant

De instapversie is de BandBox Solo, een compacte speaker met een vermogen van 18 watt RMS. Het apparaat beschikt over één ingang die geschikt is voor een gitaar of microfoon. Gebruikers kunnen via de JBL One-app diverse digitale versterkers en effecten zoals reverb, chorus en phaser instellen, waardoor externe effectpedalen in veel gevallen overbodig zijn. Daarnaast functioneert de Solo als audio-interface: via de usb-c-aansluiting koppel je hem aan een laptop om direct opnames te maken in muziekproductiesoftware (DAW).

Voor meerdere muzikanten tegelijk

Voor wie meer aansluitmogelijkheden of volume nodig heeft, is er de BandBox Trio. Dit model levert 135 watt vermogen en is uitgerust met een ingebouwde vierkanaalsmixer. Hierdoor is het mogelijk om met meerdere mensen tegelijk te spelen, bijvoorbeeld een zanger en twee instrumentalisten. De Trio onderscheidt zich verder door een verwisselbare accu die tot tien uur speeltijd biedt en een LCD-scherm voor directe feedback. Ook heeft dit model meer fysieke knoppen, zodat je het geluid tijdens het spelen kunt aanpassen zonder direct de app erbij te hoeven pakken.

Prijs en beschikbaarheid

De JBL BandBox Solo en Trio zijn vanaf februari verkrijgbaar. De BandBox Solo heeft een adviesprijs van 249,99 euro. De grotere BandBox Trio kost 599,99 euro. Een belangrijk detail voor vroege kopers is dat de 'looper'-functie, waarmee je laagjes muziek over elkaar opneemt, bij lancering nog niet beschikbaar is; deze wordt volgens JBL pas in oktober via een update toegevoegd.