Raspberry Pi webkamera – livestream z ptačí budky

Cílem tohoto projektu je sestavit ptačí budku doplněnou o zařízení Raspberry Pi Zero W s kamerou Raspberry Pi Camera 3 NoIR a přisvětlující infračervenou diodou, což nám dá možnost pozorovat hnízdění ptactva na naší zahradě v dosahu WiFi sítě.

Pozor! Součástí sady je úkol připájet pinový male header k desce Raspberry Pi Zero, což je úkon pro pokročilé a k čemuž přijde vhod pájecí sada pro snazší a precizní práci.

Co budeme potřebovat:

Obsahem sady Zonepi ZERO spy box je vše potřebné a není nutné kupovat jednotlivé komponenty zvlášť.

• Raspberry Pi Camera 3 NoIR
• Raspberry Pi Zero W
• Micro SD karta s adaptérem
• Metalizovaný rezistor THT RM 330R 1W 1% 0309
• Infračervená LED dioda 5mm – 940nm
• Raspberry Pi Zero HDMI adaptér
• Raspberry Pi Zero USB adaptér
• Raspberry Pi Zero kamera kabel
• 20-pinový male header
• Drátové propojky Female/Female, 10 ks,

Raspberry Zero nedisponuje přebytkem výkonu, proto je v prvním kroku vhodné zpřístupnit své Raspberry Pi Zero pro vzdálený přístup po síti pomocí programu VNC.

Přístup VNC:

1. Na Raspberry v místě „Menu/Preferences/Raspberry Pi Configuration“ povolíme přístup „VNC“ v záložce „Interfaces“.
   
   
2. Na liště v pravém horním rohu se objeví nová ikona VNC, po jejímž rozkliknutí získáme IP adresu pro přihlášení z jiného počítače.
   
3. Po instalaci programu VNC na jiném zařízení (https://www.realvnc.com/en/connect/download/vnc/) se spojíme s Raspberry v záložce „File/New connection“ (ctrl+N) po zadání IP adresy, jména a hesla. Jméno, heslo a dané spojení je dobré si v počítači uložit a kdykoli příště se budeme připojovat bez nutnosti interakce na Raspberry Zero.
   
   Výsledkem bude možnost práce na našem Raspberry Pi Zero vzdáleně v prostředí Windows nebo MAC OS. Raspberry Zero pak bude moci využít svůj výkon na práci s kamerou a streamování natáčeného videa na internet.

Aktuální Raspberry Pi OS:

Před začátkem používání kamery je potřeba se ujistit, že operační systém je aktuální a máme veškeré potřebné balíčky. To provedeme v terminálu dvojicí příkazů „sudo apt update“ a „sudo apt upgrade“. Operace může trvat i desítky minut.

sudo apt update
sudo apt upgrade

Grafická akcelerace:

Pro práci s kamerou, správné fungování používaných knihoven a náhledu obrazu a videa je potřeba povolit grafickou akceleraci.

1. V terminálu spustíme příkaz „sudo raspi-config“
   
2. Zvolíme možnost „Advanced Options“
   
3. Povolíme „Glamor“ grafickou akceleraci.
   
   
4. Restartujeme zařízení

Zapojení kamery:

Kameru Raspberry Pi NOIR připojíme pomocí plochého FFC kabelu do CSI konektoru podle následujícího obrázku. Kabel je třeba zapojit správným směrem, tedy na obou stranách kontakty směrem k desce.

Zdroj (https://www.raspberrypi.com/news/zero-grows-camera-connector/)

Jednoduchý test správného zapojení kamery:

V terminálu ověříme příkazem „libcamera-hello“
Výsledkem by mělo být cca 5 vteřin otevřené okno s náhledem na obraz z kamery

libcamera-hello

YouTube online stream:

1. Založíme YouTube kanál
2. Vyžádáme přístup ke streamování videa živě v nabídce YouTube Studia
   
   První žádost je ze strany YouTube omezena čekací dobou 24 hodin
3. Po zpřístupnění sekce živého streamu získáme potřebný klíč, který následně použijeme v příkazu pro zahájení videa v terminálu na Raspberry
   
   Na konci příkazu je potřeba doplnit vlastní unikátní klíč namísto řetězce <váš klíč streamu>
4. příkaz:

libcamera-vid --inline --nopreview -t 0 --width 1920 --height 1080 --framerate 15 --codec h264 -o - | ffmpeg -f lavfi -i anullsrc=channel_layout=stereo:sample_rate=44100 -thread_queue_size 1024 -use_wallclock_as_timestamps 1 -i pipe:0 -c:v copy -c:a aac -preset fast -strict experimental -f flv rtmp://a.rtmp.youtube.com/live2/<váš klíč streamu>

Výsledek by měl vypadat nějak takto:

Připájení GPIO pinů:

Návod na připájení Male Header GPIO pinů na desku Raspberry Pi Zero.
Pro jednodušší a precizní výsledek doporučujeme použít například pájecí sadu.

Zapojení diody:

Abychom ve tmě ptačí budky byli schopni něco pozorovat, je třeba k současné sestavě Raspberry Pi Zero – kamera zapojit ještě infračervenou (IR) diodu. Ta není lidským okem viditelná a ani ptactvo nijak neruší. LED diodu bychom měli připojovat s vypnutým Raspberry odpojeným od přívodu elektrické energie.

zdroj ( https://projects.raspberrypi.org/en/projects/infrared-bird-box/5 )

zdroj ( https://electronicsmith.com/raspberry-pi-pinout-for-all-models/ )

Pomocí drátových propojek female/female připojíme k pinu se zdrojem 5V napětí (pin 2) delší nožičku IR diody (anodu). Kratší nožičku diody (katodu) propojíme s metalizovaným rezistorem 330 ohm 1W 1% a následně s pinem číslo 6 (Ground). Dioda musí být zapojena v tomto směru, aby nedošlo k jejímu spálení při opačném zapojení.

Po zapnutí Raspberry nebude patrný žádný výsledek, ale při pořízení obrázku nebo videa NoIR kamerou a při správném zapojení soustavy bude v infračerveném spektru vidět svítící dioda. Diodu následně nainstalujeme do ptačí budky pod víko tak, aby osvicovala prostor pod sebou na dně ptačí budky.

zdroj ( https://projects.raspberrypi.org/en/projects/infrared-bird-box/7 )

Tímto způsobem dosáhneme zjednodušeně nočního vidění a budeme moci pozorovat hnízdění ptactva v budce na naší zahradě z pohodlí domova.
Abychom nerušili hnízdění ptactva poté, co se nám v budce usadí, je dobré mít celou sestavu připravenou a otestovanou mimo ptačí budku již předem a následně vše spojit a připravit odpojené od elektřiny. Až budeme chtít provádět samotné pozorování, připojíme k Raspberry powerbanku, nebo k místu prodlužovačkou přivedeme elektřinu a do budky samotné už nesaháme. Vše ovládáme přes vzdálený přístup VNC z jiného počítače ve stejné WiFi síti.

---

Zdroje:

https://projects.raspberrypi.org/en/projects/infrared-bird-box/0

https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/camera_software.html