双树莓派实现“隔空”同声传译

文/山东省招远第一中学 牟晓东

小时候，我们都玩儿过手工版的“传声筒”：底部挖孔的两个空铁制罐头盒子，通过一根长长的细管儿或棉线连接起来，进行“你说、我听”和“我说、你听”的同步“传话”。不过，如果通话双方使用的是不同的语种，这种简易设备就无法实现“同声传译”了。现在，通过树莓派和古德微机器人“积木”模块语句等进行开源硬件编程，再借助于网络进行语音信号的传输及处理，可以非常方便地制作出一个“隔空”同声传译机：一方说中文、另一方讲英文，实现中英文双语的双向语音及文字的互译和传输，从而可以进行无障碍的实时交流。

1.实验器材及连接

所需的实验器材包括：树莓派及古德微扩展板各两块，全向麦克风两个，音箱两个，LED灯两支。

通讯双方的实验器材及连接方式均完全一致，分别将扩展板正确安装于树莓派上（注意四周要均匀小心用力）；然后，将全向麦克风插入树莓派的USB接口，音箱插入树莓派的音频输出圆孔；最后，将LED灯按“长腿正、短腿负”的规则插入扩展板的5号插孔，给树莓派通电，启动操作系统（如图1）。

 

2.中文通讯端编程

通过浏览器访问古德微机器人网站（http://www.gdwrobot.cn/），登录账号（luke007）后点击“设备控制”进入“积木”编程区开始编写程序：

（1）编写控制LED的“灯闪烁”函数

新建一个名为“灯闪烁”的函数，实现的功能是控制插接在5号GPIO接口的LED灯，当程序被语音唤醒后闪烁两次作为响应信号。先从“循环”中选择“重复‘10’次执行……”模块语句，修改为“2”；再从“智能硬件”-“常用”中选择“控制‘2’号小灯‘亮’”，作为循环体的第一个模块语句，并改为“5”号；接着加一个“等待0.1秒”，作用是控制LED灯持续亮0.1秒；最后，再添加一个“控制‘5’号小灯‘灭’”和“等待0.1秒”，实现LED灯“亮0.1秒、灭0.1秒，再亮0.1秒、灭0.1秒”的闪烁功能（如图2）。

 

（2）语音唤醒“Wakeup”函数

新建一个名为“Wakeup”的函数（注意必须是这个名字），其中的第一个模块语句是“播放本地音频‘/home/pi/temp/ding.mp3’”，作用是播放树莓派操作系统/home/pi/temp目录中的ding.mp3音频文件，即发出“叮”的一声；接着，调用刚刚编写的“灯闪烁”函数；然后，分别建立名为“语音输入”和“语音转文字”两个变量，将“语音输入”变量赋值为“将‘3’秒的语音输入保存到‘/home/pi/temp/record.mp3’”，作用是将用户通过全向麦克风输入的语音生成MP3文件并保存至树莓派的temp目录中，命名为“record.mp3”；将“语音转文字”变量赋值为“把语音‘语音输入’转换为文字，识别语言为‘普通话远场’”，作用是将变量“语音输入”（对应刚刚生成的“record.mp3”音频文件）进行语音转文字的识别操作；接着，通过“输出调试信息‘语音转文字’”模块语句，实现在程序LOG调试区输出显示识别转换出的文字信息。

再建立变量“汉译英”，赋值为“将‘语音转文字’翻译成‘英文’”，作用是将识别出的中文文字信息翻译成英文，然后也是在LOG调试区输出显示；接着，从“物联网”-“常用”中选择并设置好“向‘luke008’发送主题‘C2E’的数据‘汉译英’”模块语句，其中的“luke008”对应着英文通讯端的账号（中文通讯端账号是“luke007”），主题“C2E”的意思是“中文对英文”（Chinese to English），可自定义；该模块语句的作用是将变量“汉译英”中保存的英文翻译文字信息发送至英文通讯端（如图3）。

 

（3）调用Wakeup函数进行数据处理

首先，从“人工智能”-“语音识别”中选择“小度小度关键词唤醒，请创建一个Wakeup新函数”模块语句，作用是通过“小度小度”关键词来唤醒执行对应的“Wakeup”函数；接着，从“物联网”-“常用”中选择“监听主题‘E2C’并设置初始值‘0’”模块语句，作用是监测英文通讯端发送过来的“E2C”主题数据（English to Chinese）；然后建立一个“重复当‘真’执行……”循环结构，通过“如果……执行……”选择结构对“物联网是否收到新数据”进行判断，条件成立的话，建立变量“对方的中文译文”并赋值为“获取主题‘E2C’的数据”，也就是对应英文通讯端在经过“英译汉”后的文字信息；接着，选择“人工智能”-“语音识别”中的“播放语音‘对方的中文译文’发音人为‘0’语调为‘5’语速为‘3’”模块语句，实现对方语音信息译文的语音播放功能（如图4）。

程序编写完毕，点击“保存”按钮将程序保存为“汉语输入端”。

 

3.英文通讯端编程

同样是访问古德微机器人网站，并且登录账号（luke008）后进行“积木”编程区开始编写程序。英文通讯端的程序与中文通讯端几乎完全一致，可先通过下载luke007代码后、用上传或分享的方式在编程区打开，然后进行少量的修改。

“灯闪烁”函数保持不变；在“Wakeup”函数中，先将变量“语音转文字”的赋值模块语句中的识别语言改为“英语”；再使用变量“英译汉”来替换之前的“汉译英”，将“发送主题”模块语句改为“向‘luke007’发送主题‘E2C’的数据‘英译汉’”；主程序中的“监听主题”中将“E2C”改为“C2E”，将“对方的中文译文”变量替换为“对方的英文译文”，其值为“获取主题‘C2E’的数据”（如图5）。

其它的不必作改动，将程序保存为“英语输入端”。

 

4.测试树莓派“隔空”同声传译的效果

将两个树莓派分隔开至少数米的距离，防止同时语音唤醒；接着，分别在两个编程界面中点击“连接设备”按钮，出现五个绿色对勾后表示连接成功，再点击“运行”按钮进行测试。

在中文通讯端对着麦克风喊话：“小度小度”，音箱会先发出“叮”的一声回应，接着LED灯会闪烁两次，说明已经完成了语音唤醒；然后继续喊话：“小朋友，你好！”，这时会先在程序LOG调试区显示语音识别的结果：“小朋友，你好！”，接着又会显示对应的英文翻译：“Hello，children”；在英文通讯端也会很快收到该英文翻译“Hello，children”并同样显示在LOG区，接着将它转换为语音形式并通过音箱进行语音的播放；再对着麦克风喊话：“小度小度”，音箱同样也会先发出“叮”的一声回应、LED灯闪烁两次，然后继续喊话：“Hello,I’m learning to program”。由于编程时设置了3秒的语音输入限制，语音信息后面的单词“program”被忽视，此时LOG显示区只输出了“Hello,I’m learning to”和中文翻译“你好，我在学习”。同样，中文通讯端也是如此。

继续测试，比如中文的“好好学习，天天向上”被翻译为“Study hard and make progress every day”，英文的“Programming is fun”和“Programming is funny”则分别被翻译为“编程是风扇”和“编程很有趣”，“Good morning”当然就对应“早上好”啦（如图6）！

相关源代码可关注“壹零社”公（）众（） 号下载。