Ein Whitepaper mit einer
Hochrangig überview von Audio
Optionen für Raspberry Pi SBCs
Raspberry Pi Ltd
Kolophon
© 2022-2025 Raspberry Pi Ltd
Diese Dokumentation ist unter einer Creative Commons Attribution-No Derivatives 4.0 International (CC BY-ND) lizenziert.
Version 1.0
Erstellungsdatum: 28.05.2025
Rechtlicher Hinweis
TECHNISCHE DATEN UND ZUVERLÄSSIGKEITSDATEN FÜR RASPBERRY PI-PRODUKTE (EINSCHLIESSLICH DATENBLÄTTER) IN DER VON ZEIT ZU ZEIT GEÄNDERTEN FASSUNG („RESSOURCEN“) WERDEN VON RASPBERRY PI LTD („RPL“) „WIE BESEHEN“ BEREITGESTELLT UND JEGLICHE AUSDRÜCKLICHE ODER STILLSCHWEIGENDE GARANTIEN, EINSCHLIESSLICH, ABER NICHT BESCHRÄNKT AUF STILLSCHWEIGENDE GARANTIEN DER MARKTGÄNGIGKEIT UND EIGNUNG FÜR EINEN BESTIMMTEN ZWECK, SIND AUSGESCHLOSSEN. Soweit gemäß geltendem Recht zulässig, ist RPL in keinem Fall für direkte, indirekte, beiläufig entstandene, besondere, exemplarische oder Folgeschäden (einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Beschaffung von Ersatzwaren oder -dienstleistungen, Nutzungsausfall, Datenverlust, entgangenen Gewinn oder Geschäftsunterbrechung) verantwortlich, gleich auf welche Weise diese verursacht wurden und auf welcher Grundlage auch immer die Haftung begründet ist, sei es aufgrund von Vertragsbruch, verschuldensunabhängiger Haftung oder unerlaubter Handlung (einschließlich Fahrlässigkeit oder anderweitig), die in irgendeiner Weise aus der Verwendung der Ressourcen entstehen, selbst wenn auf die Möglichkeit solcher Schäden hingewiesen wurde.
RPL behält sich das Recht vor, jederzeit und ohne weitere Ankündigung Erweiterungen, Verbesserungen, Korrekturen oder sonstige Änderungen an den RESSOURCEN oder den darin beschriebenen Produkten vorzunehmen.
Die RESSOURCEN richten sich an erfahrene Benutzer mit entsprechenden Designkenntnissen. Die Benutzer sind allein für die Auswahl und Nutzung der RESSOURCEN sowie für die Anwendung der darin beschriebenen Produkte verantwortlich. Der Benutzer verpflichtet sich, RPL von allen Verbindlichkeiten, Kosten, Schäden oder sonstigen Verlusten freizustellen, die sich aus der Nutzung der RESSOURCEN ergeben. RPL gestattet Benutzern die Nutzung der RESSOURCEN ausschließlich in Verbindung mit den Raspberry Pi-Produkten. Jede andere Nutzung der RESSOURCEN ist untersagt. Es wird keine Lizenz für andere Rechte an geistigem Eigentum von RPL oder Dritten gewährt.
AKTIVITÄTEN MIT HOHEM RISIKO. Raspberry Pi-Produkte sind nicht für den Einsatz in gefährlichen Umgebungen konzipiert, hergestellt oder vorgesehen, die eine ausfallsichere Leistung erfordern, wie z. B. beim Betrieb von Nuklearanlagen, Flugzeugnavigations- oder Kommunikationssystemen, der Flugsicherung, Waffensystemen oder sicherheitskritischen Anwendungen (einschließlich lebenserhaltender Systeme und anderer medizinischer Geräte), in denen der Ausfall der Produkte direkt zu Tod, Personenschäden oder schweren physischen oder Umweltschäden führen könnte („Aktivitäten mit hohem Risiko“). RPL lehnt ausdrücklich jede ausdrückliche oder stillschweigende Gewährleistung der Eignung für Aktivitäten mit hohem Risiko ab und übernimmt keine Haftung für die Verwendung oder Einbeziehung von Raspberry Pi-Produkten in Aktivitäten mit hohem Risiko. Raspberry Pi-Produkte werden vorbehaltlich der von RPL Allgemeine Geschäftsbedingungen. Die Bereitstellung der RESSOURCEN durch RPL erweitert oder verändert RPLs Allgemeine Geschäftsbedingungen einschließlich, aber nicht beschränkt auf die darin enthaltenen Haftungsausschlüsse und Garantien.
Versionsverlauf des Dokuments
| Freigeben | Datum | Beschreibung |
| 1 | 1. April 25 | Erstveröffentlichung |
Geltungsbereich des Dokuments
Dieses Dokument gilt für die folgenden Raspberry Pi-Produkte:
| PI 0 | PI 1 | Pi 2 | Pi 3 | Pi 4 | Pi 400 | Pi 5 | Pi 500 | CM1 | CM3 | CM4 | CM5 | Pico | Pico2 | ||||
| 0 | W | H | A | B | A | B | B | Alle | Alle | Alle | Alle | Alle | Alle | Alle | Alle | Alle | Alle |
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Einführung
Im Laufe der Jahre sind die Optionen für die Audioausgabe auf Raspberry Pi SBCs (Single-Board-Computern) zahlreicher geworden und die Art und Weise, wie sie von der Software gesteuert werden, hat sich geändert.
In diesem Dokument werden viele der verfügbaren Optionen für die Audioausgabe auf Ihrem Raspberry Pi-Gerät erläutert und Anweisungen zur Verwendung der Audiooptionen vom Desktop und der Befehlszeile bereitgestellt.
In diesem Whitepaper wird davon ausgegangen, dass auf dem Raspberry Pi-Gerät das Raspberry Pi-Betriebssystem ausgeführt wird und dass die Firmware und die Kernel auf dem neuesten Stand sind.
Raspberry Pi-Audiohardware
HDMI
Alle Raspberry Pi SBCs verfügen über einen HDMI-Anschluss, der HDMI-Audio unterstützt. Wenn Sie Ihren Raspberry Pi SBC an einen Monitor oder Fernseher mit Lautsprechern anschließen, wird die HDMI-Audioausgabe automatisch über diese Lautsprecher aktiviert. HDMI-Audio ist ein hochwertiges digitales Signal, daher können die Ergebnisse sehr gut sein. Mehrkanal-Audio wie DTS wird unterstützt.
Wenn Sie HDMI-Video verwenden, aber das Audiosignal abspalten möchten – zum Beispielample, zu einem ampWenn Sie einen Verstärker verwenden, der keinen HDMI-Eingang unterstützt, benötigen Sie einen zusätzlichen Splitter, um das Audiosignal aus dem HDMI-Signal zu extrahieren. Dies kann teuer sein, es gibt jedoch auch andere Optionen, die im Folgenden beschrieben werden.
Analog PCM/3.5 mm Klinke
Die Raspberry Pi-Modelle B+, 2, 3 und 4 verfügen über eine vierpolige 3.5-mm-Audiobuchse, die Audio- und Composite-Video-Signale unterstützt. Dabei handelt es sich um einen analogen Ausgang niedriger Qualität, der aus einem PCM-Signal (Pulscodemodulation) erzeugt wird, aber dennoch für Kopfhörer und Desktop-Lautsprecher geeignet ist.
NOTIZ
Es gibt keinen analogen Audioausgang auf Raspberry Pi 5.
Die Klinkensteckersignale sind in der folgenden Tabelle definiert, beginnend am Kabelende und endend an der Spitze. Es gibt Kabel mit unterschiedlichen Belegungen, achten Sie daher auf das richtige Kabel.
| Wagenhebersegment | Signal |
| Ärmel | Video |
| Ring 2 | Boden |
| Ring 1 | Rechts |
| Tipp | Links |
I2S-basierte Adapterkarten
Alle Raspberry Pi SBC-Modelle verfügen über ein I2S-Peripheriegerät am GPIO-Header. I2S ist ein elektrischer serieller Busschnittstellenstandard zum Anschluss digitaler Audiogeräte und zur Übertragung von PCM-Audiodaten zwischen Peripheriegeräten in einem elektronischen Gerät. Raspberry Pi Ltd stellt eine Reihe von Audiokarten her, die an den GPIO-Header angeschlossen werden und die I2S-Schnittstelle zur Übertragung von Audiodaten vom SoC (System on a Chip) auf die Zusatzkarte nutzen.
Notiz: Zusatzplatinen, die über den GPIO-Header angeschlossen werden und den entsprechenden Spezifikationen entsprechen, werden als HATs (Hardware Attached on Top) bezeichnet. Die Spezifikationen finden Sie hier: https://datasheets.raspberrypi.com/
Die gesamte Palette an Audio-HATs finden Sie auf der Raspberry Pi Ltd. webWebsite: https://www.raspberrypi.com/products/
Es gibt auch eine große Anzahl von Drittanbieter-HATs für die Audioausgabe, zum Beispielample von Pimoroni, HiFiBerry, Adafruit usw. und diese bieten eine Vielzahl unterschiedlicher Funktionen.
USB-Audio
Ist die Installation eines HATs nicht möglich oder sucht man nach einer schnellen und einfachen Möglichkeit, einen Klinkenstecker für einen Kopfhörerausgang oder einen Mikrofoneingang anzuschließen, dann ist ein USB-Audioadapter eine gute Wahl. Dabei handelt es sich um einfache und günstige Geräte, die an einen der USB-A-Ports des Raspberry Pi SBC angeschlossen werden.
Raspberry Pi OS enthält standardmäßig Treiber für USB-Audio. Sobald ein Gerät angeschlossen ist, sollte es im Gerätemenü angezeigt werden, das angezeigt wird, wenn mit der rechten Maustaste auf das Lautsprechersymbol in der Taskleiste geklickt wird.
Das System erkennt außerdem automatisch, ob das angeschlossene USB-Gerät über einen Mikrofoneingang verfügt und aktiviert die entsprechende Unterstützung.
Bluetooth
Bluetooth-Audio bezeichnet die drahtlose Übertragung von Tondaten über die weit verbreitete Bluetooth-Technologie. Sie ermöglicht dem Raspberry Pi SBC die Kommunikation mit Bluetooth-Lautsprechern und -Kopfhörern oder anderen Audiogeräten mit Bluetooth-Unterstützung. Die Reichweite ist relativ gering – maximal etwa 10 m.
Bluetooth-Geräte müssen mit dem Raspberry Pi SBC gekoppelt werden und werden anschließend in den Audioeinstellungen auf dem Desktop angezeigt. Bluetooth ist standardmäßig auf dem Raspberry Pi OS installiert. Das Bluetooth-Logo erscheint in der Desktop-Taskleiste aller Geräte mit Bluetooth-Hardware (entweder integriert oder über einen Bluetooth-USB-Dongle). Bei aktiviertem Bluetooth ist das Symbol blau, bei deaktiviertem grau.
Softwareunterstützung
Die zugrunde liegende Audio-Support-Software hat sich im vollständigen Raspberry Pi OS-Image erheblich verändert, was für den Endbenutzer weitgehend transparent ist. Das ursprünglich verwendete Sound-Subsystem war ALSA. Pulse Audio folgte ALSA, bevor es durch das aktuelle System namens Pipe Wire ersetzt wurde. Dieses System bietet die gleiche Funktionalität wie Pulse Audio und eine kompatible API, verfügt aber zusätzlich über Erweiterungen für Video und andere Funktionen, was die Integration von Video und Audio deutlich vereinfacht. Da Pipe Wire dieselbe API wie Pulse Audio verwendet, funktionieren die Pulse Audio-Dienstprogramme problemlos auf einem Pipe Wire-System.
Diese Dienstprogramme werden in der Ex verwendetampDateien unten.
Um die Bildgröße gering zu halten, verwendet Raspberry Pi OS Lite weiterhin ALSA zur Audiounterstützung und enthält keine Pipe Wire-, Pulse Audio- oder Bluetooth-Audiobibliotheken. Es ist jedoch möglich, die entsprechenden Bibliotheken zu installieren, um diese Funktionen nach Bedarf hinzuzufügen. Dieser Vorgang wird ebenfalls unten beschrieben.
Desktop
Wie bereits erwähnt, erfolgt die Audiosteuerung über das Lautsprechersymbol in der Desktop-Taskleiste. Ein Linksklick auf das Symbol öffnet den Lautstärkeregler und die Stummschalttaste, ein Rechtsklick öffnet eine Liste der verfügbaren Audiogeräte. Klicken Sie einfach auf das gewünschte Audiogerät. Per Rechtsklick können Sie außerdem die Lautstärke ändern.files von jedem Gerät verwendet. Diese Profifiles bieten in der Regel unterschiedliche Qualitätsstufen an.
Wenn die Mikrofonunterstützung aktiviert ist, wird im Menü ein Mikrofonsymbol angezeigt. Durch Klicken mit der rechten Maustaste werden mikrofonspezifische Menüoptionen wie die Auswahl des Eingabegeräts aufgerufen, während durch Klicken mit der linken Maustaste die Einstellungen für den Eingangspegel aufgerufen werden.
Bluetooth
Um ein Bluetooth-Gerät zu koppeln, klicken Sie mit der linken Maustaste auf das Bluetooth-Symbol in der Taskleiste und wählen Sie „Gerät hinzufügen“. Das System sucht dann nach verfügbaren Geräten. Diese müssen in den Erkennungsmodus versetzt werden, um angezeigt zu werden. Klicken Sie auf das Gerät, sobald es in der Liste erscheint. Die Geräte sollten dann gekoppelt werden. Nach der Kopplung erscheint das Audiogerät im Menü. Sie können es durch Klicken auf das Lautsprechersymbol in der Taskleiste auswählen.
Befehlszeile
Da Pipe Wire dieselbe API wie Pulse Audio verwendet, funktionieren die meisten Pulse Audio-Befehle zur Audiosteuerung über Pipe Wire. Pacts ist die Standardmethode zur Steuerung von Pulse Audio: Geben Sie „man pactl“ in die Befehlszeile ein, um weitere Informationen zu erhalten.
Voraussetzungen für Raspberry Pi OS Lite
Bei einer Vollinstallation von Raspberry Pi OS sind alle benötigten Kommandozeilen-Anwendungen und Bibliotheken bereits installiert. In der Lite-Version ist Pipe Wire jedoch nicht standardmäßig installiert und muss manuell installiert werden, um Ton wiedergeben zu können.
Um die erforderlichen Bibliotheken für Pipe Wire auf Raspberry Pi OS Lite zu installieren, geben Sie bitte Folgendes ein: sudo apt install pipewire pipewire-pulse pipewire-audio pulseaudio-utils Wenn Sie Anwendungen ausführen möchten, die ALSA verwenden, müssen Sie außerdem Folgendes installieren: sudo apt install pipewire-alsa
Ein Neustart nach der Installation ist der einfachste Weg, alles zum Laufen zu bringen.
Audiowiedergabe examples
Zeigt eine Liste der installierten Pulse-Audiomodule in Kurzform an (die Langform enthält viele Informationen und ist schwer zu lesen): $ pactl list modules short Zeigt eine Liste der Pulse-Audio-Senken in Kurzform an:
$ pactl-Liste sinkt kurz
Auf einem Raspberry Pi 5, der an einen HDMI-Monitor mit integriertem Audio und einer zusätzlichen USB-Soundkarte angeschlossen ist, gibt dieser Befehl die folgende Ausgabe aus: $ pactl list sinks short
179 alsa_output.platform-107c701400.hdmi.hdmi-stereo Pipe Wire s32le 2ch 48000Hz AUSGESETZT 265 alsa_output.usb-C-Media_Electronics_Inc._USB_PnP_Sound_Device-00.analog-stereo-output Pipe Wire s16le 2ch 48000Hz AUSGESETZT
NOTIZ
Raspberry Pi 5 hat keinen analogen Ausgang.
Für eine Raspberry Pi OS Lite-Installation auf einem Raspberry Pi 4 – der über HDMI und analogen Ausgang verfügt – wird Folgendes zurückgegeben: $ pactl list sinks short
69 alsa_output.platform-bcm2835_audio.stereo-fallback Pipe Wire s16le 2ch 48000Hz AUSGESETZT
70 alsa_output.platform-107c701400.hdmi.hdmi-stereo Pipe Wire s32le 2ch 48000Hz AUSGESETZT
Um den Standard-Sink bei dieser Installation von Raspberry Pi OS Lite anzuzeigen und auf HDMI-Audio zu ändern (beachten Sie, dass dies möglicherweise bereits der Standard ist), geben Sie Folgendes ein:
$ pactl get-default-sink
alsa_output.platform-bcm2835_audio.stereo-fallback
$ pactl set-default-sink 70
$ pactl get-default-sink
alsa_output.platform-107c701400.hdmi.hdmi-stereo
Zur Wiedergabe alsample, es muss zuerst auf die s hochgeladen werdenample cache, in diesem Fall auf dem Standard-Sink. Sie können den Sink ändern, indem Sie seinen Namen am Ende des pactl play-s hinzufügenample befehl:
$ pactl upload-sampdas sample.mp3 samplename
$ pactl spielen-sampdas samplename
Es gibt einen Pulse Audio-Befehl, der die Audiowiedergabe noch einfacher macht:
$ paplay sample.mp3
pactl bietet eine Option zum Einstellen der Lautstärke für die Wiedergabe. Da der Desktop Pulse Audio-Dienstprogramme zum Abrufen und Einstellen von Audioinformationen verwendet, werden die Änderungen der Befehlszeile auch im Lautstärkeregler auf dem Desktop angezeigt.
Dieses Example reduziert die Lautstärke um 10 %:
$ pactl set-sink-volume @DEFAULT_SINK@ -10%
Dieses Example stellt die Lautstärke auf 50 % ein:
$ pactl set-sink-volume @DEFAULT_SINK@ 50%
Es gibt viele, viele Pulse Audio-Befehle, die hier nicht erwähnt werden. Die Pulse Audio webSeite? ˅ (https://www.freedesktop.org/wiki/Software/PulseAudio/) und die Manpages zu den einzelnen Befehlen bieten ausführliche Informationen zum System.
Bluetooth
Die Steuerung von Bluetooth über die Kommandozeile kann kompliziert sein. Bei Verwendung von Raspberry Pi OS Lite sind die entsprechenden Befehle bereits installiert. Der nützlichste Befehl ist bluetoothctl, und einige BeispieleampNachfolgend finden Sie Dateien zur Verwendung.
Machen Sie das Gerät für andere Geräte erkennbar:
$ bluetoothctl erkennbar auf
Machen Sie das Gerät mit anderen Geräten koppelbar:
$ bluetoothctl koppelbar auf
Nach Bluetooth-Geräten in Reichweite suchen:
$ bluetoothctl scan on
Scannen deaktivieren:
$ bluetoothctl scan off bluetoothctl verfügt auch über einen interaktiven Modus, der durch die Verwendung des Befehls ohne Parameter aufgerufen wird. Das folgende Beispielample führt den interaktiven Modus aus, in dem der Listenbefehl eingegeben und die Ergebnisse angezeigt werden, auf einem Raspberry Pi 4 mit Raspberry Pi OS Lite Bookworm: $ bluetoothctl
Agent registriert
[Bluetooth]# Liste
Controller D8:3A:DD:3B:00:00 Pi4Lite [Standard] [Bluetooth]#
Sie können nun Befehle in den Interpreter eingeben, die dann ausgeführt werden. Ein typischer Vorgang zum Koppeln und anschließenden Verbinden mit einem Gerät könnte wie folgt aussehen: $ bluetoothctl
Agent registriert [Bluetooth]# erkennbar auf
Die Änderung auffindbar war erfolgreich
[CHG] Controller D8:3A:DD:3B:00:00 Erkennbar auf [Bluetooth]# koppelbar auf
Die Änderung der Paarung war erfolgreich
[CHG] Controller D8:3A:DD:3B:00:00 Koppelbar auf [Bluetooth]# Scan auf
< könnte eine lange Liste von Geräten in der Nähe sein >
[Bluetooth]# Paar [MAC-Adresse des Geräts, aus dem Scan-Befehl oder vom Gerät selbst, in der Form xx:xx:xx:xx:xx:xx] [Bluetooth]# Scan aus
[Bluetooth]# verbinden [gleiche Mac-Adresse] Das Bluetooth-Gerät sollte nun in der Liste der Senken erscheinen, wie in diesem Beispiel gezeigtampDatei aus einer Raspberry Pi OS Lite-Installation:
$ pactl-Liste sinkt kurz
69 alsa_output.platform-bcm2835_audio.stereo-fallback Pipe Wire s16le 2ch 48000Hz AUSGESETZT
70 alsa_output.platform-107c701400.hdmi.hdmi-stereo Pipe Wire s32le 2ch 48000Hz AUSGESETZT
71 bluez_output.CA_3A_B2_CA_7C_55.1 Pipe Wire s32le 2ch 48000Hz AUSGESETZT
$ pactl set-default-sink 71
$ paplayample_audio_file>
Sie können dies jetzt als Standard festlegen und Audio darauf wiedergeben.
Schlussfolgerungen
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Audioausgaben von Raspberry Pi Ltd-Geräten zu erzeugen, die den meisten Benutzeranforderungen gerecht werden. Dieses Whitepaper beschreibt diese Mechanismen und bietet Informationen zu vielen davon. Wir hoffen, dass die hier vorgestellten Tipps dem Endbenutzer bei der Auswahl des richtigen Audioausgabeschemas für sein Projekt helfen. Einfache BeispieleampEs wurden zwar Dateien zur Verwendung der Audiosysteme bereitgestellt, der Leser sollte jedoch für weitere Einzelheiten die Handbücher und Manpages zu den Audio- und Bluetooth-Befehlen zu Rate ziehen.
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