Raspberry Pi Zero とカメラモジュールで作るライブ配信実験機

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Raspberry Pi Zero と
カメラモジュールで作る
ライブ配信実験機
Tetsuyuki Kobayashi
2018.4.25 Streaming Conference #2

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 The latest version of this slide will
be available from here
 http://www.slideshare.net/tetsu.koba/presentati
ons

3. 3
Who am I?
 20+ years involved in embedded systems
 10 years in real time OS, such as iTRON
 10 years in embedded Java Virtual Machine
 Now GCC, Linux, QEMU, Android, …
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 @tetsu_koba

4. はじめに
 ラズパイの H.264 ハードウェアエン
コーダが意外にいけてる
 ラズパイを堅牢にする工夫はいろいろ
あるが、今回は省略。

5. ライブ配信実験機

6. 本日話すること
 ラズパイの H.264 ハードウェアエン
コーダ
 YouTube Live に配信してみよう
 応用編 1: BGM を流そう
 応用編 2: 加速度センサーで設置角度
を自動設定しよう

7. ラズパイの H.264
ハードウェアエンコーダ
 1920x1080 30fps 可能。
 これを使えば CPU の負荷はオーディ
オのエンコードとネットワーク処理だ
け。
 専用コマンド (raspivid) の他に
GStreamer と ffmpeg から使用可能

8. 映像の入力
 USB の WebCam からの映像入力では
フレームレートが出ない
 640x480 20fps くらい
 おそらくメモリの帯域が足りない
 専用カメラモジュールならば OK
 専用コマンド (raspivid) を使うとカ
メラ入力を直接 H.264 エンコーダに
つなげられるらしい

9. YouTubeLive に配信してみよう

10. 必要な部材
 Raspberry Pi Zero WH ケースセット
 Raspberry Pi カメラモジュール
 電源 (microUSB: モバイルバッテリー可 )
 microUSB B オス to USB A メス変換ケー
ブル
 ネットワーク ( 以下のどれか )
 USB Ethernet アダプタ
 内蔵 WiFi
 スマフォで USB テザリング

11. Raspberry Pi Zero WH
ケースセット
秋月で 2,680 円 ( 税込み )

12. Tips
 ピンヘッダのピンが邪魔でカメラ用
ケースのフタが閉まらない !?
 「そんなのはニッパーで切ればいいん
ですよ」 by 同僚の電気エンジニア

13. カメラモジュール
 ラズパイ純正のカメラモジュールはい
くつかの種類がある
 初代は少し安く入手できる 3,080 円
 使用時に赤 LED が点灯
 v2 は SONY 製 4,300 円
 ピント調整の治具が付属
 そのほか赤外線カメラもある
 ソフトウェア的にはどれもほぼ同じ。

14. YouTube 側の準備
 YouTubeLive の「いますぐ配信」を
使うのが簡単。
 エンコーダの映像フォーマットに合
わせてくれるので設定の不一致が起
こらない。
 live_dashboard のページで調べてメモ
 RTMP の URL ( サーバー URL )
 stream key ( ストリーム名 / キー )

15. ラズパイ側の準備
 sudo apt install ffmpeg
 次のページのスクリプトで
STREAM_KEY だけ自分のものに修正
する
 マイクは無いので無音をエンコードし
ている
 画像解像度はデフォルトの
1920x1080

16. youtube.sh
#!/bin/sh
STREAM_KEY=your_stream_key
ping -c 5 a.rtmp.youtube.com || exit $?
raspivid -o - -t 0 -rot 270 -fps 30 -b 4500000 |
ffmpeg -re
-ar 44100 -ac 2 -acodec pcm_s16le -f s16le -ac 2 -i /dev/zero
-r 30 -f h264 -i - -vcodec copy -acodec aac -ab 128k
-f flv rtmp://a.rtmp.youtube.com/live2/$STREAM_KEY
/boot/youtube.sh
これらのコードは gist で公開
tetsu-koba/00_raspberrypi_livestream

17. エラーが発生したらリトライ
#!/bin/sh
green_led=/sys/class/leds/led0
led_green_ok(){
echo timer > $green_led/trigger
# pi zero seems to swap on and off
echo 3000 > $green_led/delay_off
echo 200 > $green_led/delay_on
}
led_green_error(){
echo timer > $green_led/trigger
echo 50 > $green_led/delay_on
echo 50 > $green_led/delay_off
}
mount -o remount,ro /
mount -o remount,ro /boot
while true; do
led_green_ok
./youtube.sh
led_green_error
sleep 10
done
/boot/run.sh
残念ながら
純正ケースでは
フタを閉めると
LED は見えない

18. 電源を入れたら自動で配信開始
#!/bin/sh -e
[ -x /boot/run.sh ] && (cd /boot; ./run.sh ) &
exit 0
/etc/rc.local
tmpfs /tmp tmpfs defaults,noatime,mode=1777 0 0
/etc/fstab に以下の行を追加

19. 応用編

20. BGM を流そう
 内蔵マイクが無いが無音はさみしい
 SD カード内に置いた音声ファイルを
BGM として繰り返し流す
 音声ファイルはあらかじめ AAC に変
換して /boot/audio/ に置く
 ffmpeg -i music.mp3 music.aac
 AAC のエンコードが不要になるの
で CPU の負荷が軽くなる

21. 加速度センサーで設置向きを自動認識
 映像の回転角度を 0, 90, 180, 270 の 4
つを指定可能。
 加速度センサーの値から、この 4 つの
うちのどれがよいかを自動判別する
 3 軸加速度センサー [ATD345] 販売
価格 : 395 円 ( 税別 )
 http://www.aitendo.com/product/9548
 判別するのは電源 ON の後の最初の 1
回のみ。 ( 手抜き実装 )

22. 加速度センサーを追加
ATD345
camera module v1

23. youtube.sh
#!/bin/sh
STREAM_KEY=your_stream_key
AFIFO=/tmp/afifo.$$
ping -c 5 a.rtmp.youtube.com || exit $?
rm -f $AFIFO
mkfifo $AFIFO
ROT=`/home/pi/axd`
raspivid -o - -t 0 -rot $ROT -fps 30 -b 4500000 |
ffmpeg -loglevel warning -re -f aac -i $AFIFO -r 30 -f h264
-i - -vcodec copy -acodec copy -bsf:a aac_adtstoasc
-f flv rtmp://a.rtmp.youtube.com/live2/$STREAM_KEY &
while true; do
cat /boot/audio/*.aac
done >> $AFIFO
/boot/youtube.sh

24. 設置向きの判定
 i2c につながった加速度センサーの設
定、測定値読み込み、設置向きの判定
を行う部分は golang で書いた。
 tetsu-koba/00_raspberrypi_livestream
 参考
 組み込みLinuxでのGolangのススメ

25. スマフォの USB テザリング
 以下のサイトを参考に。
 Raspberry Pi 2でAndroidのUS
Bテザリングを使う
 Raspberry Pi 2でiPhoneのUS
Bテザリングを使う

26. 最後に
 ここで書いたことは基本的に他の
Raspberry Pi シリーズでも適用可能。
 RTMP の URL と stream key が入手で
きるサイトなら同様にいけるはず。
 エラー発生時のリカバリは手抜き。実
験用。
 デモは懇親会の時に。

27. 27
Q & A
@tetsu_koba
Thank you for listening!