RaspberryPi3でマイクとスピーカーを使えるようにする

RaspberryPi3で音声入出力を動かしたかったのですが、まともに動くようになるまで意外と苦労したので、その備忘録です。

今回は音声の出力/入力それぞれ以下の構成で動かせるようにします。

• 音声出力：アナログ出力（ミニジャック）経由でスピーカーに接続
• 音声入力：USBマイクロフォンを接続

音声入力の設定

まずは音声入力の設定をしていきます。今回はUSBマイクロフォンを使うので、「lsusb」コマンドでUSBデバイスとして認識されているかを確認します。

lsusb

私の環境では4つほど表示されましたが、この内の「C-Media Electronics, Inc.」がマイクのようです。

次に、以下のコマンドを実行してALSAのデバイスの優先度を確認します。

cat /proc/asound/modules

どうやら、デフォルトではsnd_bcm2835（オンボードのデバイス？）が優先されているようです。今回はUSBオーディオ（snd_usb_audio）を優先させたいので、優先度の設定を変更します。

それには「/etc/modprobe.d/alsa-base.conf」を以下のように書き換えます。私の場合はこのファイル自体がそもそもなかったので、新規に作成しました。

sudo vi /etc/modprobe.d/alsa-base.conf

これでラズパイ本体を再起動した後、再び優先度を確認してUSBオーディオの優先度が上に来ていればOKです。

音声出力の設定

続いて音声出力です。ラズパイの音声出力には、アナログ端子経由とHDMI端子経由の2系統があるので、今回はアナログ端子経由で音声が出力されるように設定します。

コンソール上で以下のコマンドを実行し、設定画面を開きます。

sudo raspi-config

設定画面中、Advanced Options > Audioと辿っていけば、音声出力の設定が現れます。ここで、以下のように「Force 3.5mm ('headphone') jack」を選択すればアナログ端子から出力されるようになります。

また、上記の方法の代わりに以下のコマンドでも設定変更が可能です。

amixer cset numid=3 1

ALSAの内部設定ファイルの作成

最後に、ALSAの内部設定ファイルを作成する必要があるのですが、事前にデバイスのカード番号とデバイス番号を確認しておきます。それぞれ、音声入力は「arecord -l」、出力は「aplay -l」で確認できます。

まずは音声入力。USBオーディオの割り当てはカード0/デバイス0のようです。

arecord -l

続いて音声出力。アナログ端子の割り当てはカード1/デバイス0のようです。

aplay -l

カード番号とデバイス番号の確認ができたら、ホームディレクトリ直下に「.asoundrc」の名前でファイルを作ります。

vi ~/.asoundrc

ファイルの中身はこんな感じ。hwの後ろに続く数字は先ほど調べたカード番号とデバイス番号です。ちなみに「pcm.mic」が音声入力、「pcm.speaker」が音声出力になります。

pcm.!default {
    type asym
    capture.pcm "mic"
    playback.pcm "speaker"
}

pcm.mic {
    type plug
    slave {
        pcm "hw:0,0"
    }
}

pcm.speaker {
    type plug
    slave {
        pcm "hw:1,0"
    }
}

動作確認

最後に、音声入出力の動作確認をします。ラズパイには音声の録音/再生コマンドが用意されているので、それらを実行してみます。

まずは録音。arecordコマンドでマイクから入力された音声をファイルに保存します。

arecord --format=S16_LE --duration=5 --rate=16000 --file-type=raw out.raw

録音ファイルができたら、aplayコマンドでファイルを再生します。これでスピーカーから音声が流れればOKです。

aplay --format=S16_LE --rate=16000 out.raw

もし再生される音声が小さい場合は、「alsamixer」コマンドで入出力レベルの設定を変更してあげればOKです。私の環境の場合、デフォルトでは小さすぎたので、各レベルを最大にしました。

まとめ

ALSA周りで色々と設定が必要ではありましたが、なんとか動かすことができました。ラズパイで音声を扱えるようになるとIoTデバイスとしての使い道も広がるので面白いですね。

私はある目的のために音声入出力を動かしてみたのですが、それはまた別の記事でご紹介したいと思います(・∀・)

ではではノシ