Raspberry Pi розкриває улюблені звуки співочих птахів

Пратік Саху, аспірант Альбертського університету в Канаді, займається дослідженням слухового сприйняття співочих птахів у лабораторії нейроетології співочих птахів цього університету. Він допоміг розробити економічно вигідний метод вивчення слухових уподобань співочих птахів із використанням Raspberry Pi та написав цю гостьову статтю, в якій розповідає про цей проект.

Чи подобається вам слухати щебетання птахів під час прогулянки на свіжому повітрі або спів вашого домашнього птаха? Чи буває так, що іноді ви захоплюєтеся тим, як гарно вони співають, а іноді дивуєтеся, чому вони так галасують? Співочі птахи спілкуються між собою з багатьох різних причин, наприклад, щоб привабити партнерів, попередити інших про їжу чи небезпеку або просто підтримувати зв'язок з іншими птахами. Але чи знали ви, що з часом вони також розвивають уподобання до певних звуків, подібно до того, як ви можете віддавати перевагу музиці певного виконавця чи гурту?

Слухові уподобання співочих птахів

З 1950-х років дослідники вивчають процес засвоєння пісень та музичні вподобання птахів, з’ясовуючи, чи віддають вони перевагу власним пісням перед чужими, пісням батьків перед піснями незнайомців або пісням представників того ж виду перед піснями інших видів, а також інші фактори. Однак традиційні експериментальні установки — включаючи ті, що раніше використовувалися в нашій лабораторії — базувалися на дорогому, спеціально розробленому цифровому апаратному забезпеченні вводу-виводу, що робило їх відносно недоступними.

У 2025 році наша команда з лабораторії нейроетології співочих птахів розробила економічно вигідний спосіб дослідження слухових уподобань співочих птахів із використанням Raspberry Pi Zero 2 W. Ми хотіли контролювати різні параметри й навіть додавати до експерименту нові, тож замість того, щоб мучитися зі старою, погано задокументованою системою, вирішили створити власну установку, використовуючи Raspberry Pi як основний «мозок».

Відвідайте лабораторію нейроетології співочих птахів!

Налаштування аудіальних уподобань

Як ви можете собі уявити, основна увага в цій аудіосистемі приділяється відтворенню звуку — точне відтворення аудіо є одним із найважливіших її компонентів. Ми використовували HiFiBerry DAC+ Zero та 8-омні широкосмугові колонки Dayton Audio, налаштовані на частотний діапазон звуків тварин, завдяки чому система вийшла компактною та портативною. 

Співочі птахи люблять постійно сидіти на жердинках; встановивши інфрачервоні датчики на декількох жердинках (ми обрали датчики Adafruit IR Break Beam), можна запускати відтворення звуку, коли птахи перелітають з однієї жердинки на іншу, що дає їм можливість самостійно обирати, який звук пролунає. Оскільки прослуховування пташиного співу є самопідсилюючим процесом, птахи будуть шукати й повторно прослуховувати ті пісні, які їм найбільше подобаються. Це дозволяє нам визначити їхні вподобання щодо певних типів голосових проявів.

Експеримент керується простим скриптом на Python, який можна легко модифікувати, щоб налаштувати параметри вимірювання та формат вихідних даних. Оскільки Raspberry Pi Zero 2 W підтримує Wi-Fi, а доступ до Інтернету можна розширити за допомогою Ethernet через USB-хаб, за експериментом можна спостерігати віддалено через SSH. Дані зберігаються на SD-карті Raspberry Pi, і їх можна отримати за допомогою таких програм, як WinSCP.   

Доступна недорога установка

Наша саморобна установка обійшлася нам у менше ніж 200 канадських доларів (приблизно 145 доларів США) і забезпечує функціональність, схожу на традиційні системи, з можливістю розширення за допомогою додаткових компонентів, таких як аудіорекордери та модулі камер. Незважаючи на низьку вартість, установка не поступається комерційним системам як за швидкістю реагування, так і за точністю. Крім того, Raspberry Pi Zero 2 W споживає дуже мало енергії та може працювати тривалий час без збоїв. Це відкриває можливості для дослідників різних дисциплін легко вивчати слухові вподобання співочих птахів.

Ви можете ознайомитися з нашою статтею у відкритому доступі «Економічно вигідна система відтворення звуків на базі Raspberry Pi для оцінки слухових уподобань співочих птахів», щоб дізнатися більше про цю систему та про те, як створити власну.