Archive for the ‘PC・技術’ Category

今頃FBを退会だって? 僕なんて、そんなことは5年も前に気付いて止めたよ。だから僕に右往左往してるって言われるんだよw

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以前にも書いたことがある気がするが、近頃、以前にも増して音の違いが分かるようになった気がする。その原因は、音の出力系をグライコ(DEQ2496)からJACKとPC内蔵DACに切り替えたからとは思えないが、気付いた時期とは一致している。

例えば、以下のようなことがある。

  • ビートルズの2009年ステレオリマスターと"Millennium remasters"(海賊盤。"Dr. Ebbetts"と呼ばれているものの更なるコピー)の音の違いが一瞬で分かる(「音が悪いなあ」と思ってプレーヤーを見ると、後者。ちなみに、リマスターを買った当時は、後者の方がいい音だと思っていた。なお、1988年に出たCDは分からない)。
  • 小泉今日子 「ヤマトナデシコ七変化」の「クシャーン」という、何かが潰れるような音がリアル(正確には、実際にはリアルでないことも分かるのだが、リアルっぽく聞こえる: 「カニかま」がちゃんとそれと分かり、銘柄が判別できるような感じw)。
  • 同 "The Stardust Memory"のサ行の音の悪さ(「潰れ気味」と書けばいいのか。DeEsserの設定不良?)。

まあ、機材や再生環境に関しては、DEQ2496を導入した時から必要充分な状態になったと思っているので、短期的には体調の変化(音に敏感になっている?)、長期的には経験値が上がったということなのかと思う。あ、環境については、JACKに切り替えた時に部屋の特性に対する補正を再調整したのが効いている可能性はあるか。

いずれにしても、昔は劣悪(と言っても、当時はそれなりにいいものを揃えていたつもりだった)な機材や再生環境で、原音(レコードやCDに記録された音)に忠実な再生なんて夢のまた夢だったし、経験が少ないために脳がついて来られなかったのだろうか、聴いても音や歌詞が判別できないことが多かった。

だが今は、(とりあえず)忠実な再生が出来る機材や環境が手に入って、手軽にいい音で再生でき、脳も(老化するばかりでなくw)継続的にバージョンアップできているようなので、うれしい限りだw

 

PS. 驚くべきことに、今、ビートルズの2009年モノラルリマスター("Please Please Me")を聴いてみたら、全然音が悪くない。買った当時は、音(振幅)が変に圧縮されて聞こえて嫌だったのだ。これは、機材・環境の改善の効果かも知れない。だとしたら、随分長い時間を無駄にしていたことになる。もう少し確認してみたい。

確かに音は悪くないのだが、やっぱりステレオ盤の方が好みだ。ステレオ盤の方が抜け感(今はやりの用法ではないw)があって、心地良い気がする。

PS2. 上で1988年のビートルズのCDの音は分からないと書いて気付いたのだが、Dr. Ebbettsはレコードから音をダビングしているから音が悪くなっている一方、本物のCDはオリジナルのマスターテープからデータを作っているから音の劣化がないということではないだろうか。

ということは、今、(どういう訳か)みんながありがたがっているアナログ盤(レコード)もそんなものではないだろうか? まあ、今のレコードは制作者がそれ用にマスタリングしているのだろうから(全くご苦労なことだ)、それなりの意味はあるのだろうけど。

まあ、好みの問題だ。ストレートな音を好むか、アナログ媒体のフィルタを通した音を好むかの違いだろう。後者が好きなのなら、聴けばいい。僕はレコードやテープといったアナログ媒体自体には全く価値を感じないし、音がいいなどとも思わないし、好きでもない。

「コーヒーを純水(H2O)で淹れるか湧き水で淹れるかの違い」と書くと、なんか違う気もするしw、「MT車とAT車の違い」、あるいは、「電気自動車とエンジン車の違い」と書いてもやっぱり違う感じだ。

さらに話が逸れるが、将来、モーターの車が普通になったら、「エンジン車のまろやかな加速がいいんだよなあ」とか言って乗る人が出て来そうだw

  • Dr Ebbetts

    Dr Ebbetts

    Please do not use Dr Ebbetts as a label unless it …

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暇があると、特にやりたくはないのだが、つい、JACKのイコライザ(の種類)による耳痛の原因を調べ出してしまう。今日は、以下のことをした。

  1. DEQ2496("DEQ")とJACKのイコライザのDIN dual tone特性の比較
  2. 耳の痛くなるイコライザの一部を無効にした場合の確認
  3. JACKのイコライザの作り(実現方式)の調査
  4. JACKのイコライザ同士やDEQとの波形の差の測定

1では、DEQとFIL-pluginsの4バンドPEQ("PEQ4")とCalf Jack Hostの8バンドPEQ("Calf")で有意な差はなかった。だから、混変調歪みが原因ではなさそうだ。

2では、Calfの低域(120, 200Hz)の広く深い減衰設定を無効にし、代わりにPEQ4のその部分を使ったら、耳痛が出なかった。そのため、Calfでの広く深い減衰設定が問題らしいことが分かった。

3でPEQ4とCalfのプログラム(ソースコード)を確認したら、重要なことが分かった。耳の痛まないもの(PEQ4)と痛むもの(今回はCalfを調べた)では、フィルタの実現方式が異なっていたのだ。

  • PEQ4: 格子(lattice)型IIRフィルタ ("2nd order resonant filter implemented with Mitra-Regalia style lattice filter" → 典拠)
  • Calf: 双2次(biquad) IIRフィルタ(直接I型) ('"traditional" Direct I form' → 典拠)

IIRフィルタの実現方式の特徴を調べたところ、方式によって演算誤差の影響が異なり、直接型は誤差の影響を受けやすく、余り使われていないとのことだった。

余談: 大学で勉強したので、上のような話は調べるまでもなくスラっと出て来ないといけないのだが、当時(今もw)、フーリエ変換やFFTまでは問題なかったが、「z変換? はぁ?」となり、難しい式を見ただけでお腹いっぱいになって「パス」していたw だから、今回も、「ソースを読んだ」と言っても、コメントから判別した程度だ。

これと2の結果より、直接型を使っているイコライザ(Calfなどほとんどのもの)は、広く深い減衰設定を行うと誤差の影響(誤差が蓄積するのだろうか)で音質の劣化(歪み)が生じて耳が痛むのではないかと推測する。ただ、試験信号のような単音(純音)では歪みは生じず、音楽(特定のポップ音楽)で生じるのが不思議だ。 ← 試験信号でも劣化は生じているのだろうが、(下のグラフで分かるように)振幅が小さいので、周波数特性のグラフを見たり比較しただけでは識別できないのだと思う。

それで、4でPEQ4とCalfの波形の差やDEQとPEQ4およびCalfの波形の差がどうなっているか見てみた。結果は以下である。

  • PEQ4とCalfの波形に違いはあるが、PEQ4とCalfのどちらが「正しい」のかは分からないし、それらの差の振幅はかなり小さく(最大で-50dB程度(=最大音量の約0.31%))、それが聴こえて音質に影響を及ぼすのか疑問だ。ただ、曲全体を測定した訳ではないので、測定していない箇所で差(波形の違い)がもっと大きくなっている可能性はある。 → Rush "Big money"の曲全体で確認したところ、特に大きくなっている箇所はなかった。
  • 差信号の帯域は200Hz-2kHz程度(概ね、イコライザで補正している範囲)で、これが歪みになって耳を痛くしているのだろうか? ただ、耳痛の原因になると言われている帯域(例: 4kHz以上)より低いので、本当に耳痛の原因なのかは疑問だ。ただ、上と同様に、測定していない箇所で高域に歪み成分が出ている可能性はある。 → Rush "Big money"の曲全体で確認したところ、超低域(60Hz付近)の差が大きくなっていた(この付近は曲自体の振幅も大きかった)。
  • DEQとPEQ4またはCalfの波形にも違いはあるが、DEQとの差分の求め方に問題がある可能性がある(DEQと内蔵DACの出力はアナログであるうえに、振幅差や時間差があるので、差を正確に求めるのが難しい)ので、有意な差かどうかは疑問だ。

曲全体で確認した結果から、どうやら、(PEQ4の出力が「正しい」と仮定すれば、)Calfの演算誤差(あるいは音質劣化)の影響は超低音に出ているようなので、CalfにHPFを追加して超低域をカットして聴いてみたところ、わずかに耳閉感はあったものの、概ね問題なかった。

超低域の差の原因としてもう一つ考えられるのは、フィルタの遅延時間(位相)の差だ。どちらかのイコライザが低域になるほど遅延時間が長くなるか短くなるのであれば、その帯域で差を求めたら片方が筒抜けになるだろうから、グラフのような山ができるのは自然だ。これは誤差の影響でも音質劣化でもないので、耳痛の原因ではなくなる。そうであれば、最初に書いた帯域(200Hz-2kHz)が効いているのであろう。ただ、上記のように、この帯域をカットしたら耳痛が改善したので、やはり、誤差の影響はあるのではないかと思う。

イコライザの演算誤差による音質劣化が直接耳痛を起こすのか、スピーカーで混変調を起こして高域の歪みになって耳痛になるのかは分からない。なお、曲によって耳痛が起こったり起こらなかったりするのは、曲ごとに誤差が問題となる帯域の成分の量が違うからではないか。いずれにしても、Calfのような作りのイコライザは僕には使えないことが分かった。

(4/3 5:18, 7:49追記) 上記のPEQ4とCalfの差分は、演算誤差でなく、それらの設定パラメタ(フィルタの幅・鋭さ)の違いによるものが大きそうだ。というのは、PEQ4は、それをQ値でなく独自の値で設定するので、目分量で決めた。それをCalfに移植する時には、グラフの形が合うように目分量でQ値を決めたので、パラメタは厳密には同一にならず、曲線の形は一致しないから、比較的大きな差分が出ているのだ。あとで、PEQ4のフィルタの幅・鋭さとQ値の関係を調べ、より正確なQ値をCalfに設定して差分を測定してみたい。

(4/5 6:48, 7:35追記) PEQ4のバンド幅の設定値(→ BW)とQ値の関係を推定したところ、以下の式が良さそうだった。

Q= 0.45/BW

そのQ値(元の値から最大2%程度変わった)をCalfに設定したところ、特性のグラフは良く一致した。PEQ4との差分も20dB程度小さくなったが、スペクトラムの形状は余り変わらず、超低域(20-75Hz)の成分が大きい。なお、グラフで見る限り、位相特性の差はなかった。

やはり、特に超低域でイコライザ(フィルタ)の誤差が出るようだ。両方に誤差があって、どちらかが大きいはずだが、数値計算でフィルタを実現する以上、「真のフィルタ」の出力を得ることはできないから、どちらがより正しいのかを測定することはできない(それぞれの式から、誤差の理論値を求めることは可能だろう)。ただ、聴感(耳痛のなさ)ではPEQ4はDEQに近いので、PEQ4の方が誤差(別の言い方をすれば、音質の劣化度合い)が少ないと考えられる。

ただ、差分の最大振幅は約-60dBで、0.1%に相当するのだが、それが耳痛を起こす程音質を劣化させるのだろうか? スピーカーでの混変調歪みや、耳や脳内での妨害が大きいのだろうか?

いずれにしても、(特定の使い方をした時に)「音質の悪い」イコライザ(フィルタ)はあると言え、後述の結論に変更はない。

そして、すべてのものを確認した訳ではないが、多くのJACK(正確にはLADSPAやLV2)のイコライザは、安直な実装を行っている可能性がある。Calfなんて、"Studio"なんて単語が名前に入っているうえに見た目もかっこいいけれど、中身はお粗末(双2次IIRフィルタの直接I型)でがっかりした。演算誤差の影響がどの程度かは分からないが、リソース(処理速度、メモリ量)の豊富なPCで実行するのだから、多少演算量が多くなっても、誤差に強い(=ロバスト性が高い、音質劣化が少ない)方式を選ぶべきだ。おそらく、実装する時に最初に目した(あるいはどこかからのコピペ?)、処理が簡単な方式(直接型)を禄に検討・評価せずに使ったのではないか。

一方、DEQはプロ(スタジオ)用機器だからか、(PEQ4と同様に)演算誤差の影響を受けにくい方式を使っていて、それで耳痛が出ないのではないか。そして、PEQ4を見つけたのは全くの僥倖なのだが(これがなかったらJACKは使えなかったから、DEQから脱却できなかった・・・)、ページを見ると、ちゃんとした方のようなので、定石通りに作ったのだろう。

ただ、多くの人がCalfなどのイコライザを使って問題になっていないということは、演算誤差の影響は実際にはなく、あっても耳痛には関係ないか、僕の使い方(設定)が常識外れで音質が劣化しているのか、僕が特に敏感なのかも知れない。あるいは、現実にはJACKのイコライザ(、あるいはJACK自体)を使っている人がほとんど居ないから発覚していないだけなのかも知れない。それはそれで、他にも問題がありそうだから、結構良くない話だ・・・

という訳で、ひとまずの結論は以下になる(したい)。

耳の痛みはイコライザ(PEQ)のフィルタの作り(実現方式)に起因する可能性が高い。

  • 具体的には、定説通り、双2次IIRフィルタの直接型は良くなさそうだ。
  • イコライザの使い方にも依存し、低域に広く深い減衰(例: 120Hz, -9dB, 1.5oct)を設定するのは良くなさそうだ。

 

PS. DACなどで、フィルタを切り換えて音が変わる・変えられるというのは、こういうことがあるのだろう。ただ、前にも書いたが、それは売りにするものではなく、(すべての場合に最適なものがないから)仕方なしにやるとか、おまけでしかないと思う。元々いいものを使っていれば、切り替える必要なんてない。車のタイヤで言えば、オールシーズンタイヤで充分なら交換は不要で、無理ならノーマルとスタッドレスで切り替えざるを得ないのと同様だ。

それから、ハイレゾ化(アップサンプル)すると音が変わると言われるのも同様だ。その時に使うフィルタの作りがイマイチなために、音が(劣化とまでは言わないが)変質することもあるのではないか。ニセレゾなんて、元々ない音を追加して本当に変質させているしねw

PS2. JACKの自由に配線できる機能のおかげで、耳痛の原因を調べるためのいろいろな実験(確認)が手軽にできた。が、それは実は本末転倒で、耳さえ痛くならなければ、実験など不要だったのだ。でも、やっぱり、いろいろ遊べるのは好きだw

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スマフォでGPMを聴くが、音量は「最大」にしたら何とか足りたものの、(グライコで調整しても)音が悪くて不満。そこで、ふと思い付いて、仕事用に持参したノートPCでテザリングして聴こうとするが、インストールしていたVivaldiやFirefoxではFlashプラグインがどうのこうので、結局、Chromeをインストールした。いろいろ手こずったが、今はいい音でK.488が聴けているので、満足。やっぱり、こうじゃなきゃダメだ。

それにしても疲れたw

PS. もちろんポリーニで、寝る前の締めだ。

(3/29 20:22追記) 昨夜、PCをスリープにしておいて今朝復帰させたら、電池残が半分以下に減っていた。それで小一時間聴いたら、もう電池がなくなって停まってしまった(こうなるとは思ってなかったので、ACアダプタは部屋に持って来なかった)。まったく、重くて大きいだけのダメPCだ(某林檎社製)。仕方ないので、続きはスマフォで聴いた。スマフォにしても、テザリングすると電池消費率が大きかった(約10%/h)。

まあ、それは仕方ないのだが、思い付いたことがある。大抵のホテルには外部入力端子付きのTVがあるから、ケーブル(ミニ-ピンまたはミニ)を持って行けば、TVに繋いで音楽が聴けそうだ。これなら音質は問題ないし、テザリングは不要なので電池に優しいし、クソ重いPCを持って行かなくても大丈夫だ。次回は是非試そう。

 

(3/31 7:11 少し加筆)

PS2. 実は、少し前までは、音量不足と音質を改善するため、ポータブルスピーカーを買おうと思っていた。が、スマフォにケースを付けたら音量が大きくなったように感じられ、音質も少し良くなったように感じられたし、イコライザアプリを見つけたし、スピーカーは結構大きくて重いので、持ち歩きたくなかったので、「次回」(=今回)試してから決めようと保留した。

そうしたら、軽くてかさばらず、0円で済むケーブルのアイデアが出たのは、大変ありがたい。野宿などしないので、大抵は問題ないw あ、実家はケーブルを伸ばさないと駄目だし、寝る部屋にはTVがないな・・・ (3/31 7:19)

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昔、「カーナビのTVを映らなくする方法」を書いたが、近頃「いいね!」して下さった方が居たので、関心のある方は居るようだ。それで、先日、更に完璧を目指した話を書く。

フロントガラスに貼ってあるTVのフィルムアンテナ(4枚)を剥がして捨てた。それだけで充分だったのだが、アンテナとケーブルを接続していたコネクタ(カプラ?)がぶらぶらして目障りだったので、コネクタのちょっと手前でケーブルを切断して、ケーブルはトリムの中に押し込んで、すっきりさせた。

これで完全にTVは映らなくなった。「TVを受信できる設備」がない状態(さすがに、アンテナを付けていないものを受信設備だと強弁することはないだろう)だから、いつNHKが確認に来ても(実際には、「確認しろ」と言ってもなぜかしないが)、胸を張って見せらせる。「(B-CASカードをどこかに隠していて、)観る時に挿すんでしょ」と疑われる心配もない。

フィルムアンテナを剥がしたあとに糊が残ったが、昔使って仕舞っておいたシール剥がし剤(「ディゾルビット」、オレンジ油系)を使ったら、綺麗に落ちた。塗って2分くらい置くといいようだ。その後、爪で擦って糊を取り除いた。スクレーパーを使うと良さそうだった。

なお、窓ガラスには赤外線カットフィルムが貼ってあるので、シール剥がし剤の影響で曇ったりしないか心配だったが、今のところ大丈夫だ。

それから、将来、車を手放す時に、再度アンテナを配線し直さないとカーナビのTVが映らないのが問題になる可能性があるが、車もナビももう新しくないので、それで査定価格が下がることはないと考えた。あのナビはもう地図が更新できないので、ちゃんと使いたい人は新しい製品に交換するだろうし、そうでない人は「あればいい」だろうから、大丈夫だろう。

 

PS. NHKのやり方が悪どいので、僕は、(法ではそうでないが、無料で観られる)民放を観る気も起こらないし(元々観る気はないけど)、カーナビだってTVなしのがあればそれにしたいし、全部TV付きだったら、いっそのことスマフォのナビでもいいかとも思うし、TVが観られるスマフォの類も買わないし、(今は滅多に売ってないが)TV付きPCディスプレイだって買わない。仮に、動画ストリーミングサービスを観るにしたって(観ないけど)、ディスプレイにTVは買わない。

つまり、彼らのせいで、彼ら以外の企業が迷惑(収入減、機会損失)を被っているのだ。TVを観なくてもいい人はまだ少ないだろうが、これからどんどん増えるのではないだろうか。すると、そういう、見えない被害の額はどんどん増えるだろう。そういうところから、NHKや国に(スクランブルにするように)圧力が掛けられないものだろうか。

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JACKが落ち着いてちょっと余裕が出来たので、例のイコライザ(の種類)による耳の痛みの問題をまた少し調べた。

まず、今までに、FIL-pluginsの4バンドPEQ ("PEQ4")なら問題ないことが分かっていて(、今もそれを使っているのだが)、その設定を他のイコライザに適用(移植)したらどうなるか試してみた。結果は、残念ながら駄目だった。以下の4種類を試したのだが、どれも、耳の痛みに通じる耳閉感があった。

次に、問題の原因を探るため、以前から疑っていた、混変調歪み(IMD)(につながる特性)を測定しようとしてみた。以前はうまく行かなかったのだが、Room EQ Wizard (REW)の信号発生器のdual tone機能で2つの周波数の音を同時にイコライザに入れ、その出力をREWのリアルタイムアナライザ(RTA)で測定した。

REWはいろいろな種類のdual toneが出せるのだが、とりあえず、一般的そうなDIN(250Hz:8Khz= 4:1)とSMPTE(60Hz:7kHz= 4:1)で試した。直感的には、DINの方が音楽再生に近い気がする。

すると、興味深い結果が出た。以下の各グラフで、黒はイコライザなし(原音)、赤はPEQ4、青はCalf、ベージュはDSP、上の群は左チャネル、下の群は右チャネルである。また、低音の山の辺りは差が出ないため、上部をカットしている。なお、TAPはかなり特性が悪かったので(高音の山が出なかった)表示しておらず、TBPWS+SBPの測定は省略した。

僕の考えでは、イコライザなしに近いもの、あるいは、山が鋭いものや2つの周波数の間が低いものが特性がいい(=耳痛が少ない)はずなのだが、実際には、特性の悪そうなPEQ4(赤)が(耳に)良く、特性の良く見えるCalf(青)やDSP(ベージュ)は駄目だ。

何種類かの測定方法で試したのだが、どうも不思議なことが多かった。窓関数(連続した信号の切り出し方)や表示方法を変えるだけで、特性(グラフの形)がかなり変わってしまった。そもそも、イコライザなしの特性が予想外に悪いのが腑に落ちない。それは、僕がこういう測定の基本を知らないためだと思う。

だから、上のグラフ自体はイコライザの特性の良し悪しを直接表している訳ではなく、各イコライザには混変調歪み(あるいは、耳痛の原因となる音質劣化)の出方の違いがあり、グラフはその違いがあることだけを示していると解釈した。そして、(グラフからは信じがたいが)PEQ4は一番劣化が起こりにくい(少なくとも、僕には一番音質がいい)作りなのだろう。

その後調べたら、パラメトリックイコライザ(PEQ)はIIR(無限インパルス応答)フィルタで作るらしいが、IIR型は演算誤差が蓄積するという情報があった。その誤差が蓄積して音質が劣化し、耳の痛みが生じているのではないかと考えている。ただ、JACKのモジュールの内部処理は浮動小数点演算のはずなのに、それでも誤差が溜まるのか、ちょっと分からない(確かに、普通の数値計算でも、いい加減な処理をしたら誤差が増大してまともな結果が出ないから、それと同様なのだろう)。処理方式で誤差蓄積量が違うという記述もあったので、最終的にはイコライザのプログラムを読むしかないが、かなりハードルが高い。それに、読んで、「確かに駄目だ」と分かったところで、僕には改良することはできないから、読んでも無駄だとも言える。

あと、PEQは「Qが鋭いと演算精度が下がる」という記述もあった。「Qが鋭い」というのは、Qの値が大きいことなのか小さいことなのか、山が鋭いことなのか分からないが(某有名オーディオ機器メーカーの広告なので、表現がいい加減なのだろうw)、いずれにしても、設定によっては音質が劣化するのだろう。そして、僕の設定(多分、低域の幅広く深い減衰)が良くないような気がして来た・・・

その、PEQの設定(使い方)の問題は、PEQやIIRフィルタの作りや式に詳しい人なら当たり前のことなのだろうが、僕は全然ピンと来ない。ただ、ロバスト性が高いイコライザがあることは確かで、PEQ4はそうだろうし、製品ならDEQ2496がそうだ。プロ用機器は、そういうところがちゃんと考えられているのかも知れない。

という訳で、現段階では以下のようなことが分かっている。

イコライザの種類(作り)と使い方によって音質は変わり(音質が劣化し)、耳が痛くなることもある。ただし、その音質劣化は普通の周波数特性では判定できず、複数の周波数の音を同時に入れるような測定(例: DIN dual tone)をしないと分からない。

これは、「物理特性では本当の音質は分からない」という説を裏付けそうだ。

なお、混変調歪みは「本当の音質」に関係している可能性があるが、今は表示している機器が少ないし、2つの周波数だけでは不十分で、無限の組み合わせでの測定が必要そうだ。

だから、オーディオ機器メーカーは、良く、「『マイスター』が何百時間も聴いてチューニングした」とか言っているのだろうか。僕の考えでは、その音の良し悪しの本質は主観的なものでなく、上記のような複数周波数からなる信号(=音楽信号)に対する特性に帰着するのだろうが、それに気付いている人が少ないのか、気付いていても、(うまく表現できる値がないので、)あえて主観的なものと表現しているのか(その方がありがたそうだから?)、分からない(僕にはどちらでも構わないが、音質は(主観的なものだから)数値とは無関係だと言われたり、それを発展させて、物理法則とは無関係な、非論理的な「トンデモ理論」を出されると、どうしても信用できない)。

もし、音の良し悪しの本質が主観的なものでしかなかったら、オーディオ機器なんて作った人の耳(あるいは運?)に依存し、その「耳」は買う人みんな違うはずだから、一般的に「音のいい製品」なんてあり得ないことになる。それだったら、本当に「何だっていい」ことにならないか? そして、誰かが「いい」と言ったものを、みんな盲信して買うのか(昔からそんな気がするがw)。

それにしても、オーディオ機器の音質を測る・示す・改良するのは、なかなか奥が深いものだ。

  • bmc0/dsp

    bmc0/dsp

    dsp - An audio processing program with an interact…

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JACK(Linuxのサウンドシステムの一つ)への移行が軌道に乗ってから約2週間経ったが、大きな問題はなく、満足している。また、耳が痛くなる問題は再発していないので、解決したようだ(結局、PEQの使い方が悪かったようだ → PSも参照)。以下に、利点と欠点とその他を書く。

利点

  • 使用しているサウンドカード(ASUS Essence STX II)とアンプ(SAYA SP192AB)の機能・仕様により、システムの電源を切る前にアンプの電源を切ったり音量を絞ったりしなくても雑音が出なくなった(グライコ(Behringer DEQ2496)は電源on/off時に雑音を出す)。
    • ただし、ボリュームを全く動かさないと(摺動面の状態が悪くなって)雑音が出やすくなると聞いたことがあるので、寝る前は絞り、朝は何回か動かすようにしている(が、それでもこのアンプは雑音が出ることがある)。
  • 他のシステム(PulseAudioやALSA)と違い、(仮想的な)音の配線を(設定ファイルなどでなく)マウスでできるので、とても便利。
  • 音の処理や配線を自由に変更できるので、思い付いたことを簡単に試せるようになった(PluseAudioやALSAでやろうとすると、設定ファイルに書く必要があるので、かなり面倒)。が、ここは研究室ではなく、音楽を聴くのが目的なので、そんなに頻繁に音の実験をする訳ではない。
  • プログラム(スクリプト)との親和性が高いので、ちょっとした処理は自分で作れる。
  • イコライザの調整が楽になった(グライコの小さいディスプレイを見ながらつまみを回すのでなく、キーボードで数値を入力でき、設定をファイルに保存できる)。ただし、最終的には実特性を測定して調整する必要があり、そのためにはマイクを立てる必要があり、それはやっぱり面倒なので、ものすごく楽になった訳ではない。
  • 外部のグライコ(DEQ2496)が不要になったので、システムをコンパクトにできた(そのうちDEQ2496は片付けたい)。また、DEQ2496が壊れた時のことを心配する必要がなくなった。ただし、サウンドカードやPCが壊れた時の心配は要る。
  • PCから外部に(光や同軸やUSBで)音の信号を出さなくてもいいので、その分、(ジッターが減るなどして)音質の劣化が減るはずだ。が、実際にはそういう経路の寄与は微々たるものだろうから、分からないと思う。
    • 逆に、サウンドカードはPCの雑音や電源変動の影響を受けやすいが、聴いた感じでは全く分からない。

欠点

  • JACKの扱えるサンプリングレートは固定で、単一の値である(それ以外は変換される)。僕はCD系(44.1kHz)がほとんどなので問題ないが、DVDなど(48kHz)の音も良く聴く人やいろいろなハイレゾ(JACKが対応しているかは不明)を聴く人には余り良くないだろう。
  • 音の処理(信号処理)をソフトで行うので、その分、CPU負荷が高くなる。ただし、普通に再生している場合は、OSのload average(平均待ちプロセス数)は0.5以下、JACK関連プロセスのCPU使用率は4%程度なので、全く実害はない。
  • 間違ってウィンドウを閉じるなどして、JACKの各プログラムを終了させると、音の経路が切れて音が出なくなってしまうので、注意が要る。同様に、イコライザの設定を間違って変えてしまうと音がおかしくなる。また、JACK関連のプログラムが多くなると、アイコンが増えて表示領域がいっぱいになってしまう。
    • → 滅多に設定を変えないプログラムは、アイコンを非表示にするといいのかも知れない。
  • ごくたまに、重い処理(例: 外部HDDの取り外し)をすると音が飛ぶことがある。ただし、原因となった操作をするといつも起こる訳ではないので、JACKには関係ない可能性が高い。
    • → 音飛びを防ぐため、JACKとgmusicbrowser(以下、GMB。実際にはGstreamer)のバッファサイズを大き目にした。
  • JACK関連の詳しい情報が余りなくて(あっても誤りだったり古かったりして)、自分なりに理解して使えるようにするのに結構苦労した。更に、「これだけでいい」というソフトがなく、取捨選択や自分で作る必要があった。また、JACK自体が古く、更新がされていないようなので、将来性に不安がある。
    • が、JACKは信号処理の枠組み程度のものなので、もっといいものができれば、それで既存の(LADSPAやLV2の)イコライザは使えるだろうから、大丈夫ではないか。
  • 当たり前ではあるが、間違った配線をすると、音がおかしくなったり、出なかったり、ハウリングなどが起こったりするので、注意する必要がある。

その他

  • (グライコのAUX出力が壊れたため、代わりにオンボードのサウンド出力を使うようにしたために)ヘッドフォンの音量が不足することがある件は、jack_mixerというソフトで音量を大きくすることで解決できた。複数の出力が出せるので、スピーカーで聴く時にも(アンプの音量を変える代わりに一時的に)調整できるし、音量メーターもあるのでちょっと便利だ。
  • GMBをJACKで使うと音量が不安定になる問題があったが、Gstreamerのplaybin(これが何かは分かってない)を作る時に"soft-volume"というフラグを指定しないようにしたら直った。この意味や、これで本当にいいのかは、良く分からない。ただ、基本的に、GMBの音量は変更しない(常に100%にしている)ので、問題はなさそうだ。
  • GMBはJACKへの接続を自動では行えないようで、それで手で接続しても再生を停止すると切れてしまうので、jack-plumbingというソフトで自動接続するようにした。
  • GMBの音を(PulseAudio経由でなく)直接JACKに出すメリット(音質がいい?)があるのかは全く不明だが、余計なものを通さないので(何かしら)良いと考えて、そうしている(はっきり言って、気分の問題であるw)。
  • 以前も書いたかも知れないが、JACKの接続状態を自動的に保存するプログラムを作った。ログイン時には、JACKの各プログラムの起動後、その保存された配線を復帰させるようにしている(qjackctlは僕には使いにくいため)。
    • なお、上記のjack-plumbingと接続保存プログラムは競合するので、jack-plumbingで自動接続した接続は保存しないようにした。
  • JACKにしたのではあるが、下位(ドライバ)にはALSAが使われているので、alsamixerというプログラムでサウンドカードの設定をする必要がある(そうしないと、音が出なかったり録音できなかったりする)。分かりにくいし、煩雑な点だ。
  • JACKにしたことで音質が良くなったということはないと思う。何となく、音がいい(低音や高音が良く出ている)ように感じることがあるが、気のせいか、音量が大きくなったせいか、イコライザを調整し直したためだと思う。
  • 昔、スリープからの復帰後にJACKの音が出ないことがあったのは、使っていたプログラム(qjackctl?)が悪かったのか余計なことをしたためなのか、分からない。今は、特に何もしなくても、スリープからの復帰後にJACKの音は出る。
  • JACKはWindowsでのASIOのような位置付け(仕組みは全然違うだろう)のように感じる。

画面

 

PS. 耳の痛みは、PEQの使い方(設定)以外に、PEQの仕様(中の作り?)にもよるようだ。というのは、さっき、いくつかの別なイコライザ(Calf EQ8, LADSPA DSP, TAP Eq/BW, Triple/Single band para. with shelves)を同じ特性にして試したところ、短時間しか聴いていないのだが、どれも耳閉感があったのだ。依然として謎は解けていない。 (3/25 15:05)

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先日聴いてちょっと興味を持った小菅優のページで、彼女のラフマニノフのピアノ協奏曲第2番のライブをNHK-FMでやるというのを知って、NHKはおもてなし(あるいは忖度)の国の政治家や北朝鮮並みの悪の枢軸で、最大の宿敵の一つではあるのだが、彼女のその曲はGPMでは聴けないし、ラジオは受信料を払わなくても聴ける決まりのようだから、ちょっと聴いてみることにした。

非常用のポータブルラジオで聴こうと思っていたのだが、今朝、ラジカセを持っていることに気付いて、そっちの方が音がいいだろうと思って試した。が、PCの雑音(妨害電波)のせいなのか、いくら調整してもほとんど聴こえなかった。ラジオは少しましだったが、やっぱり雑音が入って耳障りだった。それで、最後の手段、「らじるらじる」とかいうネット同時送信サービスを試したら、さすがに雑音は皆無で、音がとてもいいので感心した。

なぜ、らじるらじるが「最後の手段」かというと、それにアクセスしてラジオを聴くということは、最後にも書いたのだが、NHK TVのネット同時配信の「お墨付き」に手を貸すような気がするし、アクセスした記録が保存されて、将来、受信料請求の証拠に使われかねないという危惧があるからだ。僕は、それくらい、彼らを「金のためならなんでもする邪悪な連中」とみなして、嫌悪している。(3/21 7:26)

時間になって番組が始まったのだが、曲の前に長々とした説明があることをすっかり忘れていた。今日も、(第3楽章しか流さないので)たった12分くらいの曲に5分も費やしていたので、結構イライラした。内容はありきたりの話(作曲者や演奏者や曲の話)で、得るものはなかった(そもそも、そういうのは無関係と思っているので)。だったら、本題をもっと長く流して欲しい。例えば、全部で4曲流すとしたら、単純計算して20分も余るではないか。20分追加すれば、この曲は全曲流せそうだ。それにしても、番組の時間は長いのに、この曲も他の曲も小間切れで流しているが、ポップ音楽じゃないんだがな・・・ まがりなりにも"FM"なのに、どうしてこういう馬鹿なことをするようになってしまったのだろうか? あとでTVで流すからその宣伝のつもりなのだろうか。全くの劣化だし、FMの名折れだ。

ようやく演奏が始まった。第一印象は悪くなく、ピアノの音が綺麗だと思いきや、段々、ピアノがちょっと引っ掛かる感じがして来た。そのうち、ちょっと「下手」な感じすらして来た。。。 さすがにオケ(指揮: オラモ、BBC交響楽団)は綺麗だった。折角なので続けて聴いていたのだが、ピアノは見せ場でもちょっと遅くて(良くない遅さ)、余り「見事」ではなかった。スローなところはしっとりしているが、アルペジオはたどたどしく感じられてイマイチだった。要は乗れなかった。

結局、曲自体はいいし、オケもいいので、それを楽しむことにして最後まで聴いたのだが、終盤の音が連射される見せ場もイマイチだった。結局のところ、ピアノ演奏が曲に負けていたのだ。

彼女の弁護をするとすれば、録音のせい(ピアノが遠い感じだった)で印象が悪かったのかも知れない。ライブだから、ちゃんとセッティングできなかった可能性はあるだろう。

結論としては、これ以上彼女の演奏を聴く必要はなさそうだということになった(あくまでも個人の感想です)。

最後に、らじるらじるは、将来のNHK TVのネット同時配信の姿を示している(彼らがこんな風にやろうと思っている)と感じた。ブラウザで、特にプラグインも要らず、ログインなしで聴けるので、TVも同様にして「PCなどを持っている人は(受信設備を持っているので)全員金払え!」という理屈だ。怒りとともにため息が出る。取り越し苦労ならいいのだが・・・

だいたい、今時ラジオとかTVとか本当に必要なのかと思う。FMなんて、今日のような番組だったら、リアルタイムに聴く必要なんてなく、YouTubeの方がずっと便利だ。放送の時刻を待つ必要はなく、検索すれば出てくる無意味な説明を聴く必要もなく、当然、全曲聴けるし、音だっていい。こういう時代遅れの無駄なことのために国民から強制的にお金をむしりとって、最新技術がどうのこうのと言って浪費する団体は早く消えて欲しい。電波だってもったいないから、FMとAM 1波、それにBSと地上波TV 1波ずつを返すべきだ。

 

PS. まあ、「折角の演奏なんだから、余計なことは考えないで楽しめばいいじゃん」とも思うのだが、大好きな曲を平気な顔でブツ切りにされたら、やっぱりムカつくよ。大体、作曲者にも演奏者にも失礼だと思う。そもそも、この曲はイントロが命というところがあるのに、それを省くなんてやっぱりおかしいし、センスがないと思う。

と書いたものの、番組の内容を調べて第3楽章だけしか流さないと知った時に、聴くのを止めれば良かった気がする。要は、八百屋に魚を求めた訳で、こっちが悪かったw

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苦節3年じゃなく、教師生活25年じゃなく、41歳の春でもなくw、1か月に満たない期間ではあったが、謎が解けずに試行錯誤の連続だったJACKのイコライザの調整は、おそらく今日で終わりだ。見事、耳を痛くせずにRushの"Power windows"と"Hold your fire"を完奏できるイコライザ(PEQ)の設定ができたのだ。もちろん、前回書いたように、グライコタイプのイコライザmbeqを使えば問題なかったのだが、どうしても気に入らないので、PEQ(パラメトリックイコライザ)で実現した。

ただ、残念なことに、耳が痛くなった原因は分からず仕舞いだから、どうして解決できたのかも判然としない。今回、mbeqを実測値に基づいて調整しつつ簡素化・最適化した後で、試しにPEQ(前回使って印象が良かった、FIL-pluginsの4バンドPEQ(以下、PEQ4))を同様の特性にしてみたら、信じられないことに、耳が痛くならなかったのだ。

問題が解決できた理由を推測してみると、前にも書いたように、イコライザの使い方(設定)が悪かったのと、イコライザの特性(作り方)が関係しているのではないかと思う。今までは、右チャネルの80Hz付近の山を抑えるために、幅の狭いフィルタをそれ以外の低域の音量を下げるための広いフィルタに重ねていた(→ 参考: 図中のグラフの左の方の"P I"が"P II"に重なっている)のだが、今回はそれを止めて、フィルタが重ならないようにした(帯域の端では重なるだろうが、それは問題ないようだ)。

元々のグライコ(DEQ2496)のPEQはフィルタが重なる使い方をしても大丈夫だが(ただし、PEQの数が多いと駄目だった)、JACK(正確にはLADSPAやLV2)の多くのイコライザは駄目(混変調歪みが生じる?)なようで、そこが特性の違いなのかと思う。DEQ2496はプロ(「演奏者」という方が適切か)用なので、そういう問題が起こりにくい作りになっているのかもしれない。

一言で書けば、今回はPEQをグライコのような使い方にしたのだ。だったらmbeqを使えば良いのだが、フィルタの数(=補正処理の量)を減らして(mbeqでは6個だったのが3個に減らせた)、補正曲線をシンプルで美しくしたかったのだ。その方が音質の劣化が少ない気がする(実際、高調波歪みは少ない)し、趣味としての満足感があるw

大変マニアックだが、何をもって「綺麗」かそうでないかという話を書くと、グラフの左チャネル(上)だと、mbeq(紺)は1.2kHz辺りでの水平線との接続部が角ばっていて滑らかでなく、そこから200Hzまでの凸凹が急だし、200Hz辺りでの低域の曲線との繋がりに無理があって、滑らかでない。繋がりについては右チャネル(下)でも同様だ。そういう雑さは、mbeqがグライコだからであり、PEQ4(青)では全く問題ない。ただし、曲線の綺麗さが音質の違いに現れるかというと、まずないだろうと思うw が、一つ、急な凸凹は余り良くないとは思う。PEQはそういう点を細かく調整できるのがいい。

なお、耳が痛くなった原因が分からないので、他のイコライザでも同じ設定をすれば同じ結果になるかは分からない(設定は容易だが、試聴するのが面倒だし耳が痛くなるのは嫌なので、少なくとも今は試す気はしない)。

以下に、PEQ4の設定(識別記号="PEQ4-5")や補正後の特性を示す。僕の部屋用なので、設定自体には余り意味がない。特性はmbeq(識別記号="mbeq-2-4")や元のグライコ(DEQ2496)と比較した。

去年DEQ2496を設定してから部屋の特性が変わったようで(本棚をスカスカにしたせい?)、山の位置が変わったり(右: 80 → 144Hz)、新たな山(900Hz付近)ができていたので、それを解消するために設定を調整した。その新たな山が耳が痛くなった原因の可能性もあるが、同じ条件のDEQ2496では問題なかったので、違うだろう。

PEQは4個使った。ただし、2つ(中のSection 1と2)はそれぞれ片チャネルだけで使っているので、実際には3個である。当初は430Hzのフィルタ(Section 4)は入れずに3(2)個だけだったのだが、そこの山が気になったので追加した。

設定した特性の比較グラフは、イコライザで処理した音を(実際にDAC・スピーカーで出力してマイク・ADCで収集するのでなく、)PC内で直接分析した値(理論値)を比較している。

実測値の比較グラフを見ると分かるように、PEQ4-5ではDEQ2496と同等以上の特性が得られた。mbeqと異なり、PEQ4にはLowShelfフィルタが入っていないので、mbeqで気に入らなかった超低域(50Hz以下)の音量低下が回避できた(が、部屋の特性に起因する深い谷が55Hz付近にあるので、余りメリットがない)。また、サウンドカード(ASUS Essence STX II)のLPFは限界ギリギリ(約22kHz)まで通すため、DEQ2496での超高域(16kHz以上)の音量低下も緩和できている(ただし、僕には聴こえない)。なお、左右同時出力(グラフ: 上)での超高域の低下は、左右のスピーカとマイク間の距離差による干渉が原因である。右(グラフ: 下)の超高域の低下は原因不明で、測定に何らかの問題があったのかも知れない。

それから、今回、スピーカーの音を測定するために新しくマイクスタンドを買った。今までのカメラ用三脚を改造したものが駄目になりかかって(ポールを固定する結束バンドが緩んで来た)、マイクの固定が不安定になったためである。

新しいマイクスタンドを使って特性を測定

キクタニのMS-150Bにした。ヨドバシで約3700円だが、サウンドカードを買った時に貯まったポイントを使って約半額になった(他社では売価がもっと安いものがあったが、これが最安に近くなった)。高いだけあってしっかりしているし、つや消し塗装もちゃんとしていて、いい物だ。ただし、説明書は何もなく、組み立て方法が今ひとつ不明だったし、用途不明の金具があったりした。プロ用だからか?

なお、ブーム型のマイクスタンド(アコースティックギターで使うような物)は安かったのだが、脚(3本の棒)の設置場所を食うし、組み立てと分解(大き過ぎて、分解しないと恐らく収納できない)が面倒なことに気付いたので、ストレート型にした。

 

PS. こうやって特性が簡単(?)に測定・調整できるのはいいのだが、作業中はマイクの位置を動かしてはいけないので、椅子に座ってPCを操作することができず、マイクスタンドの脇に膝立ちせざるを得ないのが辛い。測定・調整用のサブPCでもあるといいのか? ああ、スマフォで(操作)できるといいな・・・

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あれから更にいろいろ試したが、結論(どういう訳か、「Steve HarrisのMultiband Eq. (以下、mbeq)が最適」)は余り変わっていない。「余り」というのは、一つだけ、新たにいいものが見つかったのだ。それは、FIL-plugins(またはfil-plugins)の4バンドPEQ(以下、PEQ4)だ。

PEQ4はwebでの情報が少なく、バンド幅の設定もおかしい(オクターブでもQでもない)ので期待していなかったのだが、比べてみると、mbeqと同じくらいいい(耳に痛くない)。mbeqは超低域をカットしてしまい、たとえそれが聴感上問題ないとしても(趣味的に)好ましくないので、PEQ4で問題なければ使いたいと思って、しつこく試している。

PEQ4はバンド幅の設定の仕方がおかしいので、パラメタの調整には苦労したが、元の特性とそっくりにできた(グラフの形状が同じなので、今回は載せない)。試してみると、いつも使っているRushの"Power windows"はキツかったものの、その他ではほとんど問題ない。ただ、mbeqが最高なのはどうしても否定できなかった。

現在までに試したイコライザと評価は以下のとおりである。○△×などは評価で、基本的に上が良い。その次は僕が設定に使っている識別記号で、()内がイコライザの名前や説明である。

  1. ○ jr-mbeq-2 (Steve HarrisのMultiband Eq, "mbeq")
  2. △+? jr-PEQ4-1 (FIL-pluginsの4バンドPEQ, "PEQ4")
  3. △ jr-DSP-EQ-4 (bmc0のdspのDouble-pole peaking filterのeq, "DSP")
  4. △- calf-butty-PEQ+HPF-1 (Calf Jack Host(以下Calf)の5バンドPEQと高域通過フィルタ)
  5. △- calf-butty-PEQ+LS-2 (Calfの5バンドPEQとLowshelfフィルタ)
  6. ? jr-mbeq-3 (mbeq-2で6kHz付近を落としたもの)
  7. ? jr-PEQ4-2 (PEQ4-1で6kHz付近を落としたもの)
  8. ? jr-DSP-EQ-3 (DSP-EQ-4で6kHz付近を落としたもの)
  9. × butty-hpf-2 (calf-butty-PEQ+HPF-1を若干変更したもの)
  10. × calf-butty-PEQ+HS-12 (Calfの5バンドPEQとHighshelfフィルタ)
  11. × jr-tap-eq-bw-1 (TAP-pluginsの8バンドPEQ, バンド幅指定付き)
  12. × Calf EQ30 (Calfの30バンドEQ)
  13. × jr-TBWS-1 (Steve Harrisの3バンドPEQ)
  14. × jr-tap-eq-2-1 (TAP-pluginsの8バンドPEQ, バンド幅指定なし)
  15. × Calf EQ5 (Calfの5バンドPEQ)
  16. × EQ4Q (EQ10Qの4バンドPEQ)
  17. × jr-DSP-EQ-1 (dspで200Hzだけ幅広く落としたもの)
  18. × jr-DSP-EQ-2 (DSP-EQ-3で最初に全体を-3dB下げたもの)
  19. × carla-x42-1 (x42の4バンドPEQ)
  20. × jr-ls-1 (dspでLowshelfフィルタだけにしたもの): 耳は痛くないが、低域が不足して駄目だった。

DSPが意外に良く(dspのパッケージはいろいろな処理ができて便利なので、機会があれば活用したい)、Calf Jack Hostは手軽なのだが駄目だった。EQ10QもTAP-pluginsも駄目だった。

いろいろなイコライザを試すのと同時に、なぜそれらで音(耳の痛み)に違いが出るのかを考えた。結論は出ていないが、以下の点を疑っている。

  • イコライザ(PEQ)の使い方が良くない。
  • 混変調(正しくは「相互変調」とのこと)歪み(IMD)が生じている。
    • 6kHz付近に出る?
    • 超低域によるもの?
    • イコライザの作りによって生じる?
  • イコライザの作り(計算式またはプログラムの実装)が悪い。

PEQの使い方については、設定図を見ると分かるように、低域(右チャネルの80Hz付近)で2つのフィルタが重複している。このように使うと、(イコライザの作りによるだろうが)歪むのかも知れない。あるいは、図の低域(200Hzが中心)のように幅広く使うのが良くないのかも知れない。そして、それらに起因する歪みが6kHz付近に出る(だから、そこを下げると痛みが減る)のではないか。

その証拠に、mbeqはグライコタイプでフィルタが重複しない(実際には隣り合うフィルタは重なっているはずだが)ので、音が悪くないのではないかと思っている。

が、どちらも、検索した限りでは、「悪い使い方」として出て来なかった。もしかしたら、イコライザの常識なのかも知れない。

混変調歪みについては、超低域をそのまま出すと、イコライザかスピーカーで歪みが生じるのではないかと考えた。ただ、グライコ(DEQ2496)のPEQでも同じ条件なのに問題なかったので、スピーカーは関係なさそうで、イコライザの作りによりそうだ。

その証拠に、mbeqはたまたまにせよ超低域をカットしているので、音が悪くないのではないかと思っている。

そのイコライザの作りによる音の違いについては、あるとしかいいようがない。使っている計算式(この辺りは難しくて苦手で、全然知識がない)が適切でないのか、それをプログラムにする仕方が適切でないことが考えられる。後者の気がする(ほとんどのイコライザはオープンソースなので、プログラムを見られるが、面倒そうなので止めておく)。

ただ、誰も文句を言っていないので、すごく微妙なことなのか、僕がしているような特定の使い方で発現するのではないか。なお、イコライザの処理中のオーバーフローを疑って入力レベルを下げてみたが、効果がなかった。内部では浮動小数点で処理しているから、計算自体に問題はないのだろう。

という訳で、DACやフィルタやデジタルアンプを変えたら音が変わる現象は「ありまーす」になるw ただ、それは全然褒められることではなく、単なる処理の違い、しかも、処理が良くないために起こるのであって、何を使っても音が変わらないのが当たり前のことだと思うのは、変わりない。

だから、DACなどでフィルタを選べるのを売りにする会社なんて、単なる優柔不断な腰抜けだと思う。男なら(女でも)、最高の一個で勝負して欲しい。

追って、スピーカーの音を実測して各イコライザの「音(特性)の違い」を調べ(果たして測定できるのだろうか?)、最適なもの(mbeqかPEQ4)を決め、実測値に基づいて微調整をしたい。

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