Raspberry Pi で Bluetooth レシーバー (オーディオ:A2DP) を作成するための設定方法解説

2019/6 Bluetooth のファイル転送、PAN 設定について書きました。

https://ifritjp.github.io/blog/site/2019/06/15/rasp0w.html

2020/12 RaspberryPi4 の最新セットアップ方法に更新しました。

2022/1 raspberry pi os bullseye を使用した時の補足を追加。

2023/1 ssh でデフォルト pi ユーザが使えない時の補足を追加。

2023/1 raspios_lite_arm64-2022-09-26 使用時、ログンしないと Bluetooth の音楽接続できない場合の補足を追加。

RaspberryPi で Bluetooth AUDIO (A2DP) レシーバーを作成するための設定方法が Web に載っていますが、幾つかハマったポイントがあったので、そのポイントを解説していきます。

設定内容は、apt でパッケージを入れてペアリングするだけですが、ペアリングして音声が再生出来るようになるまでに、いくつかハマるポイントがあります。

OS イメージ

<https://www.raspberrypi.org/software/operating-systems/>

RaspberryPi の OS イメージは、必ず Raspberry Pi OS を使用してください。 Raspberry Pi OS であれば、 Lite でも with desktop でも and recommended software でも OK です。

ちなみに今回使用したのは現時点で最新 ~~2020-12-02 5.4~~ 2022-09-26 を使用しました。

2020/3 現在、 Raspbian Buster と RaspberryPi3 Model B の組み合わせだと、A2DP 再生時の音声ノイズを改善できません。 Raspbian Stretch でも、バージョンが異なるとノイズを改善できない可能性があります。 RaspberryPi3 Model B 以外でどうか、あるいは、RaspberryPi3 Model B の他の個体でどうかは確認できていません。

なお、RaspberryPi3 の WiFi で脆弱性が確認されているようです。

<https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1237645.html>

この記事では、末尾で WiFi を無効化しているので影響はありませんが、もしも WiFi を有効化している場合は 各自の自己責任 のもと、注意して運用してください。

Raspberry pi 4 では、ノイズの問題はありません。

最新 OS イメージ + Raspberry pi 3 でノイズが発生するかどうかは確認していません。

sshd 有効化

これは必須ではないですが ssh で作業した方が、なにかと便利なので設定しておきます。

OS イメージを書き込んだドライブ直下に、ファイル名 ssh で空ファイルを作成します。

Raspbian から作業する場合は、次のコマンドと等価です。

$ sudo touch /boot/ssh

Raspbian から作業するには、 RaspberryPi にキーボードとディスプレイを接続する必要があるので、 OS イメージ書き込み時にファイルを作成しておいた方が良いでしょう。

~~これで Raspbian を起動すれば、 ssh (id: pi, password: raspberry)が利用可能です。~~

~~※デフォルトパスワードを変える、 pi アカウントを無効にするなど別途設定してください。~~

2023/1 追記

Bullseye からは、デフォルト user/pass が利用できなくなりました。

ssh を利用するには、次の手順で user/pass を設定しておく必要があります。

なお、Raspberry Pi Imager を利用してイメージを作成する場合は、 Raspberry Pi Imager のウィザードに従えば以下の user/pass 設定手順は不要です。

user/pass 設定

以下のコマンドで、 OS イメージ内の /boot/userconf.txt に user/pass 情報を設定します。

$ echo -n 'user:' > userconf.txt
$ echo 'password' | openssl passwd -6 -stdin >> userconf.txt

上記 user, password は適宜変更してください。

これを実行すると、 userconf.txt は次のような状態になります。

user:encrypted_password

この userconf.txt を OS イメージの /boot にコピーします。

この OS イメージを起動すると、上記で指定した user/pass で ssh が接続できます。

apt パッケージ更新

まずは apt パッケージを更新します。

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get upgrade

これはお決まりのパターンなんで、特に理由がない限りやっておきます。

bluetooth 関連のパッケージ追加

$ sudo apt-get install bluez pulseaudio-module-bluetooth python-gobject python-gobject-2

2023/1 追記

bullseye の場合 python-gobject python-gobject-2 は不要

このバージョンの OS イメージでは、 bluez はインストール済みですが念のため指定しておきます。

Bluetooth の設定

次のコマンドを実行します。

pi@raspberrypi:~$ sudo bluetoothctl
[NEW] Controller XX:XX:XX:XX:XX:XX raspberrypi [default]

ここで show を入力し、 Bluetooth の情報を確認します。

show
Controller XX:XX:XX:XX:XX:XX
	Name: raspberrypi
	Alias: raspberrypi
	Class: 0x6c0000
	Powered: yes
	Discoverable: no
	Pairable: yes
	UUID: Headset AG                
	UUID: Generic Attribute Profile 
	UUID: A/V Remote Control        
	UUID: Generic Access Profile    
	UUID: PnP Information           
	UUID: A/V Remote Control Target 
	Discovering: no

上記出力のようになると思います。

この出力には、以下がないです。

UUID: Audio Sink

これがないと A2DP で接続出来ません。

以下では、Audio Sink を出すための設定について説明します。 Audio Sink がある場合は、ペアリングまで手順を飛ばしてください。

まずは、 bluetoothctl を抜けてから以下を実行します。

sudo apt-get install pulseaudio-module-bluetooth

これはデフォルトで入っているはずですが、念のため実行しておきます。

インストール後に再起動が必要です。

次に以下のコマンドを実行します。

$ sudo pulseaudio -D
$ sudo service bluetooth restart

ここで、再度 bluetoothctl の show を実行すると、次のようになっているはずです。

[bluetooth]# show
Controller XX:XX:XX:XX:XX:XX
        Name: raspberrypi4
        Alias: raspberrypi4
        Class: 0x000c0000
        Powered: yes
        Discoverable: no
        Pairable: yes
        UUID: Headset AG                
        UUID: Generic Attribute Profile 
        UUID: A/V Remote Control        
        UUID: Generic Access Profile    
        UUID: PnP Information           
        UUID: A/V Remote Control Target 
        UUID: Audio Source              
        UUID: Audio Sink                
        UUID: Headset                   
        Discovering: no

これで Audio Sink が認識されたので、 A2DP が利用できます。

sudo pulseaudio -D で安定しない場合は、以下を実行してみてください。

$ pulseaudio --start

次はペアリングです。

ペアリング方法

Bluetooth を使用したことがあれば分かると思いますが、ペアリングは次のステップで行ないます。

Bluetooth service 側のデバイスをペアリング登録状態にする
Bluetooth client 側のデバイスで検索し、ペアリングする
ペアリングを認証する

以降では、ペアリングの登録と認証手順に分けて説明します。

ペアリング登録

ペアリングを行なうには、service 側をペアリング登録状態にします。具体的には show コマンドで表示される次の状態を変更する必要があります。

	Powered: yes
	Discoverable: no
	Pairable: yes

それぞれの状態を設定するには、次のコマンドを使用します。

  power <on/off>             Set controller power
  pairable <on/off>          Set controller pairable mode
  discoverable <on/off>      Set controller discoverable mode

現状 discoverable だけ no になっているので、今回は discoverable on だけ実行します。

[bluetooth]# discoverable on

念のため再度 show を実行し、次のようになっていることを確認します。

	Powered: yes
	Discoverable: yes
	Pairable: yes

bullseye の場合、更に以下の実行が必要です。

[bluetooth]# default-agent

この状態で、 client 側で検索し、ペアリングします。

bullseye の場合、client 側でペアリングを開始すると、 以下のメッセージが raspberrypi 側に出力されるので、 ?????? の部分が client 側に表示されている数字と同じか確認して、 問題なければ yes を入力します。

[agent] Confirm passkey ?????? (yes/no): yes

emacs の shell-mode だと、上手く認証できないので console での操作推奨です。

クライアント側の OS によっては、ペアリングしただけでは A2DP 接続されていない状態になります。クライアント側で音楽再生用の接続をしてください。この接続を行なうと、再度上記の Confirm の問合せになることがあります。

この Confirm を通さないと、一定時間で切断されることになります。

一定時間経過すると、 discoverable が自動で off になりますが、 discoverable off で明示的に off にしてください。念のため show コマンドで discoverable の状態を確認します。

discoverable が on の状態だと新規にペアリングを登録可能なので、そのままだとセキュリティ上問題になります。必ず discoverable が off になっていることを確認してください。

ペアリングの認証

ペアリングすると、次のように出力されます。

[CHG] Device XX:XX:XX:XX:XX:XX Connected: yes
[CHG] Device XX:XX:XX:XX:XX:XX Connected: no

出力を見ると Connected が yes になった後に直ぐに no になっていることが分かります。

これは、ペアリングが認証されていないため、接続を持続できずに切断していることを示します。

そこで、次のコマンドでペアリングを認証します。

[bluetooth]# trust XX:XX:XX:XX:XX:XX

これでペアリングが認証され次のように表示されます。

[CHG] Device XX:XX:XX:XX:XX:XX Trusted: yes
Changing XX:XX:XX:XX:XX:XX trust succeeded

この状態で再度 client 側から接続すると、接続が維持されます。

以上でペアリング完了です。

この状態になれば、リブート後も自動でペアリングされます。

audio source の確認

ペアリング完了した状態で、次のコマンドを実行してください。

$ pactl list sources short

これで次のような出力がされます。

0	lsa_output.platform-soc_audio.analog-stereo.monitor	module-alsa-card.c	s16le 2ch 44100Hz	SUSPENDED

これは、 Audio のソース一覧を出力するコマンドです。 A2DP で接続すると、このリストに次のような情報が出力されると、 Web の解説ページには記載されていましたが、私の環境では表示されませんでした。

6	bluez_source.XX_XX_XX_XX_XX_XX.a2dp_source	module-bluez5-device.c	s16le 2ch 44100Hz	RUNNING

ここでは慌てず騒がず、 client 側の Audio 出力設定を Bluetooth に切り替えて音楽を再生してから、再度上記コマンドを実行してください。

どうでしょうか？出力されましたか？まだ、出力されない？その人は、 client が A2DP ではなく Headset で再生されていると思われます。 client 側の設定で出力を A2DP に変更してください。

それでも駄目な場合、次のコマンドを実行してください。

$ sudo service bluetooth restart

/etc/rc.local の編集

デフォルトの起動状態では Audio Sink が有効にならないので、 Audio Sink を有効にするために /etc/rc.local に次の処理を追加します。

sleep 10 # 10 は環境によって変更する
pulseaudio -D
service bluetooth restart

2023/1 追記

raspberry pi os の raspios_lite_arm64-2022-09-26 では、上記では上手くいきませんでした。

上記の代わりに、以下を実施してください。

以下を実行

$ sudo systemctl --global disable pulseaudio.service pulseaudio.socket

at をインストール

$ sudo apt-get install at

下記を /etc/rc.local に追加

echo "/usr/bin/pulseaudio -D --log-target=journal --exit-idle-time=-1" | at now

なお、 raspios_lite_arm64-2022-09-26 では、ユーザがログインすると pulseaudio が起動するようになっています。

その設定を、 sudo systemctl --global disable pulseaudio.service pulseaudio.socket で無効化しています。これをしておかないと、 boot 時に起動している pulseaudio とログイン時に起動される pulseaudio がバッティングして、ログアウトすると bluetooth 接続が出来なくなってしまいます。

なお、ログイン時に pulseaudio を起動する設定に戻すには、 rc.local に追加した行を削除するのと、以下を実行してください。

$ sudo systemctl --global enable pulseaudio.service pulseaudio.socket

pulseaudio 出力先変更

pulseaudio の出力先は、次のコマンドで確認できます。

$ pactl list sinks short
0	alsa_output.usb-Burr-Brown_from_TI_USB_Audio_CODEC-00.analog-stereo	module-alsa-card.c	s16le 2ch 44100Hz	RUNNING
1	alsa_output.platform-soc_audio.analog-stereo	module-alsa-card.c	s16le 2ch 44100Hz	SUSPENDED

デフォルトの出力先を変更する場合は、 /etc/pulse/default.pa に出力先名を設定します。

set-default-sink alsa_output.usb-Burr-Brown_from_TI_USB_Audio_CODEC-00.analog-stereo

これでリブートすれば出力先が切り替わります。

一時的に出力先を変更する場合は、以下を実行します。

$ pactl set-default-sink 0

ここで 0 には、 pactl list sinks short で表示されている番号を指定します。

WiFi を無効化

Bluetooth は WiFi と干渉します。 RaspberryPi3 の WiFi を有効にしていると、干渉ノイズが入ります。

干渉ノイズが気になる場合は、WiFi を無効化します。

WiFi 無効化は /boot/config.txt に次の設定を追加します。

# WiFi off
dtoverlay=pi3-disable-wifi

/etc/pulse/daemon.conf の設定

2018/5/29 追記

/etc/pulse/daemon.conf に追記し、リブートさせます。

resample-method = trivial

この設定をしないと、多くの場合にノイズが発生します。

/etc/bluetooth/main.conf の設定

2018/6/7 追記

Client によっては、ペアリングできないことがあります。その場合 /etc/bluetooth/main.conf に次を設定します。

Class = 0x240404

Amazon Fire TV とペアリングする場合、この設定が必要でした。

ボリューム (AVRCP Absolute Volume)

client 側のボリュームを変更しても、音量が変わらない場合があります。

私の環境では、ボリューム最小(ミュート)から 1 上げると最大の音量になる現象でした。

これは、 AVRCP Absolute Volume (絶対音量) というものが影響しているらしく、この設定をオフにする必要があります。

なお、 pulseaudio ではこの問題を認識しているようなので、将来的にはこの問題はクリアになると思います。

https://gitlab.freedesktop.org/pulseaudio/pulseaudio/-/merge_requests/239

windows

次のレジストリに 1 をセットしてください。

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\ControlSet001\Control\Bluetooth\Audio\AVRCP\CT の
名前: DisableAbsoluteVolume
値: 1  (DWORD)

※再起動が必要

android

開発者オプションで絶対音量機能を off にしてください。

「To install the screen reader press control alt spce」音声出力が定期的に出力される

2022/1 追記

raspberry pi os bullseye にすると、次の英語の音声が数秒ごとに出力されます。

To install the screen reader press control alt spce

以下を実行し Raspberry Pi を再起動すると、再生されなくなります。

sudo mv /etc/xdg/autostart/piwiz.desktop /etc/xdg/autostart/piwiz.desktop.bak

公開技術情報

Raspberry Pi で Bluetooth レシーバー (オーディオ:A2DP) を作成するための設定方法解説

OS イメージ

sshd 有効化

user/pass 設定

apt パッケージ更新

bluetooth 関連のパッケージ追加

Bluetooth の設定

ペアリング方法

ペアリング登録

ペアリングの認証

audio source の確認

/etc/rc.local の編集

pulseaudio 出力先変更

WiFi を無効化

/etc/pulse/daemon.conf の設定

/etc/bluetooth/main.conf の設定

ボリューム (AVRCP Absolute Volume)

windows

android

「To install the screen reader press control alt spce」音声出力が定期的に出力される

参考