树莓派学习手记——使用Python录音

摘要：有的时候我们想让树莓派能够录音，以实现语音控制等功能。所以今天我们总结一下用在树莓派上使用录音的过程。准备硬件树莓派上自带的接口只能作为语音输出口，不能接麦克风。

有的时候我们想让树莓派能够录音，以实现语音控制等功能。所以今天我们总结一下用在树莓派上使用Python录音的过程。

树莓派上自带的3.5mm接口只能作为语音输出口，不能接麦克风。所以我们需要另外购买USB声卡，某宝上5元左右就能买到，当然你还需要一个麦克风。总费用应该在20元以内。

使用arecord -l可以列出所有录音设备，一般输出如下：

arecord -l

 List of CAPTURE Hardware Devices 
card 1: Device [USB Audio Device], device 0: USB Audio [USB Audio]
  Subdevices: 1/1
  Subdevice #0: subdevice #0

同样地，aplay -l可以列出所有播放设备，输出中也能找到形如 Device [USB Audio Device] 的设备。

我们可以直接在命令行执行Linux自带的录音/播放命令，测试硬件是否正常：

arecord -D hw:1,0 -t wav -c 1 -r 44100 -f S16_LE test.wav
aplay -D hw:0,0 test.wav

arecord 是录音命令，其中 hw:1,0 表示 card 1: Device [USB Audio Device], device 0: USB Audio [USB Audio] 的 card 1 , device 0 ，如果你的USB声卡录音设备不是 card 1 , device 0 ，还请进行相应修改。另外，录音过程需要手动按CTRL + C结束。

aplay 是播放命令，其中 hw:0,0 表示树莓派板载音频接口，如果你把耳机插在USB声卡接口，还请进行相应修改，如改成 hw:1,0 。

*如果你发现录制的音频内没有声音，只有细微的杂音，但 arecord -l 和 aplay -l 列出的设备中确实有USB声卡。那么你可以尝试着把麦克风接口拔出来一些，只插进去2/3，或许能够解决你的问题。笔者不是很明白其中的缘由，如果你有什么想法恳请留言告知。

在Python中执行录音命令需要pyaudio模块，直接用pip命令安装：

pip install pyaudio

如果你使用pip命令下载速度很慢，或许修改pip源可以帮到你。

*如果你使用了virtualenv，一般会发现pyaudio安装失败。这种情况下你需要安装APT中的PortAudio开发头文件，然后安装PyAudio：

sudo apt-get install portaudio19-dev
pip install pyaudio

该例程修改自官方主页例程PyAudio。

import pyaudio
import wave
import os
import sys

CHUNK = 512
FORMAT = pyaudio.paInt16
CHANNELS = 1
RATE = 44100
RECORD_SECONDS = 5
WAVE_OUTPUT_FILENAME = "output.wav"

p = pyaudio.PyAudio()

stream = p.open(format=FORMAT,
                channels=CHANNELS,
                rate=RATE,
                input=True,
                frames_per_buffer=CHUNK)

print("recording...")

frames = []

for i in range(0, int(RATE / CHUNK * RECORD_SECONDS)):
    data = stream.read(CHUNK)
    frames.append(data)

print("done")

stream.stop_stream()
stream.close()
p.terminate()

wf = wave.open(WAVE_OUTPUT_FILENAME, "wb")
wf.setnchannels(CHANNELS)
wf.setsampwidth(p.get_sample_size(FORMAT))
wf.setframerate(RATE)
wf.writeframes(b"".join(frames))
wf.close()

执行后会录制一段5秒的音频，输出为同目录下的output.wav文件。

python3 rec.py

一般情况下，在树莓派上执行上述Python代码后，你会看到非常多的ALSA报错和JACK报错：

ALSA lib confmisc.c:1281:(snd_func_refer) Unable to find definition "cards.bcm2835.pcm.front.0:CARD=0"
......
......
connect(2) call to /tmp/jack-1000/default/jack_0 failed (err=No such file or directory)
attempt to connect to server failed

但你会发现其实能够正常地录音。如果你不想看到这些错误消息，可以在代码中加入下述命令隐藏错误：

os.close(sys.stderr.fileno())

使用Python录音很简单，你还可以在GPIO口上接入一个按钮，修改例程，实现按下按钮自动开始录音的功能。下一步的目标是把Python录音和Cloud Speech API语音识别结合起来。

感谢你阅读文章！