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!

Heb je een pc met weinig opslagruimte dan loont het wellicht om in Windows 11 de bestandscompressie in te schakelen. Dan hebben we het niet over zip-archieven, maar de NTFS-compressie waarmee je bestanden, mappen en zelfs volledige schijven kunt verkleinen.

Eerst een waarschuwing

Dankzij compressie is het mogelijk om meer data op te slaan op dezelfde ruimte. In Windows 11 kun je NTFS (New Technology File System) aanspreken. Het nadeel van deze methode is dat het extra rekenkracht vraagt iedere keer dat je zo'n gecomprimeerd bestand opent. Hetzelfde gebeurt wanneer je na de bewerking het bestand sluit en er recompressie wordt toegepast. Gebruik deze methode dus voor data die je lange tijd niet gebruikt en waar extra laadtijd nauwelijks hinderlijk is.

Je kunt op deze manier ook een volledige schijf comprimeren, maar we raden af om dit met de opstartschijf te doen. Gebruik deze functie niet op usb-sticks en alleen op snelle schijven zoals ssd's. Het prestatieverlies zou teveel doorwegen. Bij jpg-afbeeldingen of mp3- of mp4-mediabestanden is de winst verwaarloosbaar.

Map comprimeren

Open Windows Verkenner en navigeer naar de map waarvan je de inhoud wilt verkleinen. Klik met de rechtermuisknop op de map en in het snelmenu selecteer je Eigenschappen. Open het tabblad Algemeen en klik op Geavanceerd. Bij de Geavanceerde kenmerken zie je onderaan Compressie en versleutelingskenmerken. Plaats een vinkje bij Inhoud comprimeren om schijfruimte vrij te maken. Klik op OK en klik daarna op Toepassen.

Selecteer indien nodig de optie Wijzigingen toepassen op deze map, submappen en bestanden en klik op de OK-knop. Net zoals voorheen kun je zo'n map openen en de bestanden bekijken in Verkenner. Om de volledige map te decomprimeren, open je opnieuw de Eigenschappen en volg je de beschreven stappen.

Station comprimeren

Het is mogelijk om een volledige schijf te comprimeren. Open Windows Verkenner en klik op Deze pc in het linkerdeelvenster. Klik met de rechtermuisknop op de opslagschijf die je wilt comprimeren. Selecteer onder het gedeelte Apparaten en stations de optie Eigenschappen. Daarna kun je opnieuw de optie aanvinken: Dit station comprimeren om schijfruimte te besparen.

Ring heeft de tweede generatie van zijn Floodlight Cam Pro uitgebracht. De voornaamste verbetering van deze schijnwerpercamera is de 4K-beeldkwaliteit. Dankzij twee felle ledlampen leent dit product zich goed voor het bewaken van een grote buitenruimte, zoals een oprit of diepe achtertuin.

Zodra we de productdoos openmaken, valt één ding meteen op. Ring levert geen voedingskabel of accu mee. De Ring Floodlight Cam Pro (2e gen) kun je namelijk alleen op de plek van een bestaande buitenlamp monteren. De IP65-gecertificeerde behuizing is grotendeels van kunststof. Desalniettemin voelt de constructie solide aan, dus die gaat niet zomaar stuk. Gunstig is dat je zowel de camera als beide schijnwerpers naar eigen wens kunt richten.

©Maikel Dijkhuizen

Montage

Voor de juiste montage-instructies ben je aangewezen op de Ring - Always Home-app. Overigens is dat geen straf, want duidelijke filmpjes en Nederlandstalige aanwijzingen loodsen je soepel door de installatieprocedure. Film de QR-code en volg vervolgens alle stappen. Een beetje kennis van elektra is trouwens geen overbodige luxe.

De fabrikant levert montagegereedschap mee, zoals pluggen, afdekdoppen en een schroevendraaier. Je hebt verder alleen nog maar een boormachine nodig. De montagebeugel bevat een kroonsteentje waarop je de gekleurde stroomdraden kunt aansluiten. Daarnaast heeft de montagebeugel een geïntegreerde waterpas, zodat je de beveiligingscamera helemaal recht hangt. Houd rekening met een ideale ophanghoogte van ongeveer drie meter.

©Maikel Dijkhuizen

Configuratie

Na de montage volgt de configuratie in de Ring - Always Home-app. Je koppelt deze beveiligingscamera van Google binnen een mum van tijd aan een 2,4GHz- of 5GHz-netwerk. Vervolgens downloadt en installeert het apparaat op eigen houtje een firmware-update. Helaas kun je deze beveiligingscamera niet met een bekabeld netwerk verbinden. Zorg op de beoogde locatie dus voor voldoende wifi-dekking. Bij te weinig bandbreedte schakelt deze beveiligingscamera automatisch terug naar een lagere videokwaliteit.

Je geeft tijdens de configuratie optioneel andere gezinsleden toegang tot de camera. Bepaal ook welke slimme meldingen je wilt ontvangen. Na detectie van personen, voertuigen en andere bewegingen stuurt de Floodlight Cam Pro je desgewenst pushnotificaties. Hierbij stel je zelf de gevoeligheid van de bewegingssensor en detectiezone in. Je kunt ook nog gebieden blokkeren, zodat je bijvoorbeeld geen activiteiten in een naburige tuin vastlegt.

©Maikel Dijkhuizen

Opnemen in 4K

De maximale videokwaliteit van 3840 × 2160 pixels betaalt zich uit, want de beelden zijn zeer scherp. Zo'n hoge resolutie is voor bewakingsdoeleinden eigenlijk niet per se nodig, al biedt het wel degelijk voordelen. Na maximaal 10× inzoomen zijn nummerborden namelijk nog goed leesbaar. Met een behoorlijk brede kijkhoek van 140 graden (horizontaal) bewaak je probleemloos een grote tuin of oprijlaan.

In het donker hebben de twee schijnlampen met een totale lichtopbrengst van 2000 lumen veel meerwaarde. Je ziet 's avonds en 's nachts op grote afstand precies wat er bij jouw woning gebeurt. Daarbij fungeert de Floodlight Cam Pro ook nog als veredelde buitenlamp. Voor een beveiligingscamera heeft dit model een luide sirene. Wie weet schrikt dat insluipers af. Dankzij ondersteuning voor tweewegaudio kun je op afstand een gesprek starten.

Je kijkt in de app eenvoudig opnames terug. Met behulp van de kalender en duidelijk vormgegeven tijdlijn bepaal je welk moment je wilt terugzien. Er is ook een slimme zoekfunctie ingebakken, zodat je met specifieke trefwoorden als 'hond', 'pakket' en 'rode auto' relevante opnames kunt vinden. Een nadeel is dat Ring-beveiligingscamera's geen lokale opslag ondersteunen. Wil je opnames van gebeurtenissen opslaan of 24/7 opnemen, dan heb je een betaald Ring Home-abonnement nodig.

©Maikel Dijkhuizen

Ring Floodlight Cam Pro (2e gen) kopen?

De Ring Floodlight Cam Pro (2e gen) heeft een heleboel voordelen, zoals een scherp beeld, twee felle verstelbare ledlampen, luide sirene en gebruiksvriendelijke app. Daarmee zijn alle ingrediënten aanwezig om op een laagdrempelige manier je tuin of oprit te bewaken. Daarentegen is de adviesprijs van 279,99 euro nogal fors. En daarmee ben je er nog niet, want voor het bewaren van opnames heb je een betaald Ring Home-abonnement nodig. Er bestaan als alternatief (veel) goedkopere floodlight-beveiligingscamera's met lokale opslag, al ondersteunen die veelal geen 4K-beeldkwaliteit.

Lees ook: Bedraad of draadloos: wat is de beste slimme deurbel voor jou?