先日、なおきさんにちょっと音(彼のBoseのスピーカーと僕のの比較)を送ろうとして録音したら、その音が予想外に悪かったのでがっかりした。この「がっかり」には、録音した自分の声を聞いた時のような違和感(実際には自分の声を録音した訳ではない)もあると思うが、雑音が多いのが主因だと思った。そこで雑音を何とかしようと思った。
音の経路は以下のようになっている。
マイク → ケーブル → マイクの電源 → マイクアンプ → PCのサウンドカード
途中の各要素を順次なしまたはoffにして雑音量の変化を調べ、それぞれの要素で生じる雑音量を推定した。詳しくは省くが、マイクアンプによる雑音が約30dBと多かった。他に、ケーブルによる雑音もあったが、マイクなしで開放しているために雑音を拾っているようだ。それから、サウンドカードをマイク入力(モード)にして"MIC Boost"(ブースト)をonにすれば、音量は大きくなるものの雑音が多くなった。ただ、通常はライン入力(モード)を使っているので、今回は関係ない。
雑音に加えて、元々マイクの音量が小さく感じていたこともあって、マイクアンプを換えたくなった。調べたら、マイクの電源(コンデンサマイクなので、電源が要る)はもちろん、USBで出力できるもの(例: ZOOM U-22, Behringer UMC22)があって、それを使えば以下のように要素数が減る(3→1)うえに、デジタルで直接PCに入力できるようになるので、欲しくなった。
マイク → ケーブル → マイク電源・アンプ内蔵USBオーディオインタフェース → PC(USB)
ただ、もちろん安くない(安いものでも5千円前後)し、製品によってはLinuxで使えない可能性もあるので、安直には買えない。いろいろ考えているうちに、もう使わなくなったグライコ(Behringer DEQ2496)のRTA(特性測定)用マイクアンプの特性が良ければ使えるかも知れないと思った。ただ、これは測定用なので、アンプの出力が外に出ている訳ではないから、すぐには試せない。
そこで、時間はあるしおもしろそうだったので、基板や回路を調べて、アンプの出力が取り出せるか検討してみた。回路図については、もちろん公開されていないので、昔入手した別製品(DCX2496)のを参考にした。基板については、最初にメイン基板を見たところ、DAC, ADC, コーデックは見つかったものの、アナログ系のアンプなどが見つからなかったので、不思議に思った。
まず、どのチップにRTAの信号が入力されているか調べた。それらしいチップは3個あった。基板の左から右に、以下のようだった。
- コーデック(ADC+DAC): AKM AK4524 (IC4) → RTA入力とAUX出力?
- DAC: AKM AK4393 (IC3) → Main出力?
- ADC?: 謎(Cirrus Logic製, 型番読めず) (IC2) → Main入力?
もちろん、位置関係やチップの性格から、RTAはコーデックに繋がっているらしいことは間違いなさそうだったのだが、謎のチップが何か知りたかった。MAIN入力端子の前にあることからしてADCだとは思うのだが、検索すると、DEQ2496のADCはAK5393(AKM製)とあり、Cirrus Logicではなく形状も違うので、不思議に思った。更にCirrus Logicで調べたら、どうやら、基板のバージョンによって以下の2種類が使われているようだ。
- 古いもの: AKM AK5393
- 新しいもの(僕のもの: V2.5?): Cirrus Logic CS5381
それで、謎チップの写真を画像処理してみたが、やっぱり判別不能だった(辛うじて"38"らしき数字が見える程度。OCRプログラムを使うと分かるのだろうか?)。印刷が経年劣化しているようなのと、表面の擦り傷か鉛筆の跡のようなものがかなり邪魔だ。
-
- DEQ2496の型番の読めないチップ (ADC)
-
- 画像処理したが、やっぱり読めない。
-
- DEQ2496の入出力端子基板の裏面に部品が実装されていた。
マイクアンプの出力は、上記のコーデックチップ(AK4524, IC4)の入力ピンから取れそうではあるのだが、ピンが細くて半田付けに失敗しそうだし、LRどちらの入力ピンを使えばいいか不明だったから、避けたかった。それでマイクアンプ(のチップ)を探したのだが、上記のように見当たらなかった。コーデックの中で増幅している(= 外に出せない)のかと諦めかけたのだが、検索したら、実はアナログ系の部品は入出力端子が載っている基板の裏面に実装されていることが分かって、その基板を外して、RTA入力端子付近のパターンをテスターで探り、(以前検索して見付けた)DCX2496の回路図も参考にして、どうにかマイクアンプの回路を推定した(他に、RTA入力がLINEレベルの場合にコーデックに直結する経路もあったが、省略した)※。なお、回路を推定するよりもドローアプリで回路図を描く方が大変だったｗ
-
- RTA入力端子付近
-
- RTA入力端子付近のパターン
-
- 推定した、DEQ2496のRTAマイクアンプの回路図※
※この回路図はあくまでも推定で、誤りがあるかも知れないので、注意すること。
オペアンプによる増幅回路を直列接続して増幅率を稼いでいるようだ。倍率は約42倍(= 約32dB; 前段: 約6倍, 後段: 約7倍)と推定したが、計算方法はうろ覚えなので間違っているかも知れない(ただ、調べると、マイクアンプの増幅率としては妥当な感じだ)。
早速、マイクアンプの出力が取れる箇所(オペアンプ4580(IC6)のピン1)とGNDにケーブルを接続して、PCのサウンドカードの入力に接続してみた。
-
- RTAマイクアンプの出力を取る箇所 (赤丸のどちらか)
-
- RTAマイクアンプの出力を取り出した。
-
- RTAマイクアンプの出力をPCに入力した。
特性を調べたところ、残念ながら、DEQ2496のRTAのマイクアンプは今ひとつだった。主な問題は以下のとおりである。
- 通常構成より雑音が多い: 低域: 約+3dB(120Hz), 高域: 約+5dB(4kHz), 最大: 約+10dB(15kHzの山) (AC電源系雑音を除く)
- 雑音の出方が良くない(素直でない)。(15kHz付近に山があるなど)
- 通常構成より音量が増える訳ではない。
なお、通常構成のマイクアンプは、オーディオテクニカ AT-MA2である。
参考のため、DEQ2496のRTAのマイクアンプおよび通常構成で、マイクがない場合の雑音の特性を以下に示す。DEQ2496では入力を開放にしたためにAC電源系の雑音(50Hzの倍音)が増えていたようだが、それ以外の雑音量も多く、雑音の分布(電源系を除けばフラットだからいいとも考えられる)や15kHz付近の山※が好ましくない。
※15kHzの雑音源は不明だが、MIDI(送信レート= 31.25Kbps → 1/2は15.6kHz)のクロックに関係があるのかも知れない。MIDIの信号も(デジタル音声信号も!)アナログ入出力と同じフラットケーブル(写真中央の灰色の帯)で繋いでいるのは、余りにも無神経に思える。
-
- DEQ2496のRTAアンプの雑音 (マイク非接続)
-
- 従来構成(アンプ= AT-MA2)の雑音特性 (マイク電源off; 赤= ピーク)
この原因は、マイクの信号レベルがかなり小さいのに、パターン※や配線(上記)や配置や部品＊(他と同じオペアンプを使っている)に気を遣っていないからではないかと推測する。まあ、マイクの音を再生する訳ではないし、これでも雑音量は-70dB前後に収まっているから、スピーカーからの再生特性測定用としては許容できる範囲ではあろう。
※今気付いたが、MAIN入出力に付いているGNDのジャンパ線(写真右側の縦の黒いケーブル4本)のような対策が効くのかも知れない。
＊部品に関しては、確かにこういうところなら、流行りの「オペアンプ交換」は効きそうだ。もし、同じ仕様でローノイズ型のものがあれば、改善されるかも知れない。ただ、15kHzは無関係なので、焼け石に水かも知れない。
仕方ないので、諦めてケーブルを外して元に戻した。この時、フラットケーブルの雑音防止のフェライトコアの止め金を固定する樹脂が剥がれて金具がすぐに外れるようになってしまったので、マスキングテープに替えた(写真の右側の黄色。中央は剥がれた樹脂)。
-
- 作業光景
-
- フェライトコアの止め金をマスキングテープで固定した。
-
- 諦めて元に戻した。
結論としては、DEQ2496のRTA用マイクアンプを使っても音量が上げられる訳ではないうえにアンプの特性が悪い(雑音が多い)ので、苦労してまで使う意味はないということになった。そして、(そもそもやろうと思っていた、)マイクアンプを換えたりマイクアンプ内蔵のUSBオーディオインターフェースにしても、音量が上がらない可能性はありそうだ。それでも性懲りもなくｗ、マイクアンプ内蔵のUSBオーディオインターフェースを試したい気はしている。
PS. 先日そそくさと片付けてしまった作業机があった方が、こういう時には便利なことに気付いた。が、こういう作業は余り頻繁にしないので、どうするか迷っている。
PS2. 作業した日(昨日)は、昼頃に思い付いて、空腹にも関わらずやりたくなって すぐに始めてしまったものだから、昼食を食べ損ねたｗ
PS3. サウンドカードのMIC Boostは、雑音が多過ぎて本当に使えない。まあ、限られた部品でやっているから(もしかしたら、ソフトでやっている?)仕方ないのだろう。
PS4. 最初は、RTAのマイクアンプの出力をDEQ2496のアナログ(MAIN)入力に入れて、MAIN出力をPCに入れることも考えていたが、疲れたのと、仮に音量が上がったとしても雑音の点で意味がないので止めた。
(11:41 加筆修正)
naoki: 2019-09-09 10:51
個人的には作業光景の写真がいいですねえ。「ドクターれんとの科学サービス 24時間営業」みたいな感じですw
れんと: 2019-09-09 11:14
●いいですね! 「それが仕事になるといいなぁ」とか思っちゃいましたｗ