[10/1 8:18 この問題は解決した。原因と対処を最後に示す。]
面倒なことは、いつも突然やって来る。昨日、ふと、SpotifyとGMB(gmusicbrowser)を切り替えると音量が違うのが気になっていたので、それを可能な限り合わせたくなって、テスト信号を作って再生したら、思わぬことに気付いてしまった。
MP3のスイープ信号を再生したら、GMBからの音がおかしかったのだ。特定の周波数(例: 5.5kHz)が小さくなった。以下に問題の波形(問題の起こった5.5kHzの正弦波の再生波形の比較)を示す。上は問題がある場合、下は問題のない場合である(左チャネルだけを抜粋した)。なぜか変調が掛かっている感じで、音量が小刻みに振動している。そのために音が濁って聞こえる。
興味から、この変調波の周波数を調べたいのだが、普通にスペクトルを出しても出ず、なぜかLPFでも抽出できない(LFP後のスペクトルが出ない)。目視では24Hz程度と分かるが、なぜLPFで取れないのだろうか。振幅がとても小さいのか(そうなら、こんなに振れない気がする)。まだまだ知識が足らないようだ。。。
↑ 分かった! スペクトルを拡大したら、5.5kHz付近に2つの山があった。それらが干渉していたのだ。2つの差は約25Hzで、上記の目視と一致した。でも、なぜこういうことが起こるのだろうか? 新たな謎だ。
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- GSTでのMP3の音質劣化? (MP3の5.5kHzの正弦波の再生波形。上: 問題のある場合、下: 正常な場合)
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- 問題がある波形のスペクトルの5.5KHz付近の拡大 (左: 本来の山、右: 異常な山)
参考のため、実際の音(再生音を収録したもの)をこちらに置く。最初が問題のある場合、次が問題のない場合である。音量が大きいが、小さくしても現象は変わらなかった。多くの環境で再生できるようにMP3にしたので、環境によってはどちらも同じように(問題があるように聞こえる)可能性がある。
同じ音でもFLACのファイルを再生する場合は問題が起こらず、出力系をJACKからPulseAudioに換えても問題は起こった。それから、同じMP3のファイルを他のプレーヤー(例: XPlayer)やGstreamer(以下、GST)の再生プログラム(gst-play-1.0)で再生しても同じ現象が起こるが、問題の起こらないプレーヤー(例: Spotify, AlsaPlayer)もあるので、GMBが再生に使っているGSTのMP3デコーダ(デフォルトのもの)に問題がある可能性が高いことが分かった。
更に試したら、madというデコーダを使うと問題が起こらなくなることが分かった。以下に、gst-launch-1.0での例を示す。下記太字の"mad"を"decodebin"に変えると、問題が起こる。
gst-launch-1.0 filesrc location=test.mp3 ! mad ! audioconvert ! autoaudiosink
結局、GSTのデフォルトのデコーダ(decodebin?)に問題があるようなのだが、仮にGSTのバージョンが古いせいだとしても、OSのパッケージのものを使っているため、それより新しいものにバージョンを上げるのはかなりの手間(自分でコンパイルする)なので、上の例のようにGMBで使うMP3デコーダを変更するようにした。
MP3デコーダはmad以外にmpg123audiodecやavdec_mp3でも問題が起こらなかった。ただ、gst-launch-1.0で使う場合にはmadしか音が出なかった(他はprerollのエラーが起こった)。これは、僕がGSTの使い方を良く理解していないせいだ思う。
それで、3つの中では(名前から)一番品質が良さそうな(イメージの)avdec_mp3を使うことにした。ただ、何か問題があった時やデフォルトのデコーダで試したい時に手軽にデコーダを変更できるように、GMBの拡張設定で変えられるようにした。
他に分からなかったのは、GSTのパイプライン(上記のコマンド例のようなもの)でMP3デコーダを指定する順番が最初でないと うまく動かなかった(再生開始しない)ことだが、これも僕がGSTを良く理解していないせいだと思う。
昨夜から延々と試行錯誤と対処をして、ようやく本題の音量を合わせる話に進むことができた。テスト信号とメーターで音量を比較してみたら、結局、音量正規化を行わない場合には、どちらも同じ音量で再生されることが分かった(まあ、デジタルなのだから、大きく違ったらおかしいが・・・)。僕のシステムではDACの前に部屋の特性補正用のイコライザを入れているが、両方とも音量を100%にしてもオーバーフローは起こらないようだった。ただ、念のため(論理的でない「気休め」)、イコライザの前で1dB下げるようにした。
音量正規化を行う場合には、SpotifyとGMBの音量は異なっていた(これが、気になっていた音量差である)。それぞれの仕組みや目標音量が異なるためだろう。手持ちとSpotify両方にある数曲で調べたら、曲にもよるが、1〜3dB程度Spotifyが大きかった。それでミキサー(jack_mixer)を使って2dB程度下げたら、差が1dB以下となった。これで聴感的にも合えばいいが・・・ → 残念ながら、曲によってSpotifyの正規化後の音量が違うようで、あまり合わない感じだ。
まったく、手製のシステムは不意に問題が起こって気が抜けないものだ。まあ、オーディオ道 趣味なんてそんなものだろうｗ ただ、JACKだといろいろな部品をマウスで配線して手軽に試行錯誤や確認ができるのは便利だし、いろいろな知らなかったことが分かるのはおもしろい。
それから、MP3デコーダの問題はダウンロード購入したMP3音源の音質劣化を起こすことに気付いて確認したら、確かに若干音がおかしくなっていた。具体的には、ルプーのモーツァルト ピアノ協奏曲 第21番(1975)で弦(バイオリン)の音量が大きい箇所で違和感がある。実際、今年の頭に音が悪いことに気付いて書いている(これはこっちの問題だし、苦情を言ったら確実に泥沼化して疲弊しただろうから、黙ってて良かったｗ)。今聴くと、MP3デコーダを変更すると、違和感がほとんどなくなって、すっきりした気分のいい音(曇り空がちょっとした青空になった感じ)になる。確かに、録音が古いことによる音の悪さもあるのだが、MP3デコーダの問題が大きかったようだ。
もちろん、他のMP3音源でも同じ問題があるはずだが、特定の音(例: 5.5kHz)が続く場合にしか顕著にならないようで、たまたま僕の手持ちの曲ではそのパターンが少なかったらしく、気付かなかったようだ。実際、ルガンスキーのラフマニノフ ピアノ協奏曲 第2,3番(2005, 2003)ではまったく差が分からず、以前どおりのいい音にしか聞こえない。
それにしても、ルプーについては本当に音が悪いことが分かっていたなんて、僕の耳と環境は随分良くなったものだ。つい最近まで何がいい音か分からなかったことを思うと、全く感慨深い・・・
(10/1 8:18追記) MP3の音がおかしい問題の原因が分かり、対処できた。
しつこく試したり調べていたら、ヒントになる投稿が見つかった。どうも、GSTにインストールしていたFluendo MP3 Decoder(flump3dec、パッケージ: gstreamer1.0-fluendo-mp3)が古い(その投稿が2007年なので、それより前!)うえにバグがあったようだ。そして、今(実際には2007年以前から)はそれがなくてもMP3を再生できるとのこと。僕が自分でgstreamer1.0-fluendo-mp3をインストールしたのかは今となっては分からないが、余計だったようだ(← 別のPCには入っていないので、自分で入れたようだ)。
それで、gstreamer1.0-fluendo-mp3をアンインストールして問題のファイル(5.5kHzおよびスイープ)を再生してみたら、正しい音が出た(再度インストールしたら、やっぱり駄目になった)。ルプーのモーツァルト ピアノ協奏曲 第21番も大丈夫そうだ。それで、GMBのMP3デコーダの指定も止めて、デフォルトに戻した。
いつものように最後はあっけなかったが、原因が分かって良かった。それにしても、余計なパッケージは削除して欲しいものだ(→ Ubuntuの人)・・・
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