Archive for the ‘PC・技術’ Category

オーディオ系の改良、あるいは「作り直し」作業(主に耳への問題を改善しようとしている)は なかなかキリがなく、昨年末に書いたことの ほとんどが更新となっているうえに、新しいことも増えた。ちゃぶ台返しもあった。それでも、分かったことが少しずつ増え、耳にも良い方向に進んで居るので、そのうち終わりそうな感触ではある。

それにしても いろいろなことが あり過ぎて、今回も概略程度しか書けない。いつか、それぞれの詳細を書きたい(と書いておくw)。

 

サウンドカード(ASUS Essence STX II)のDAC部: カップリング回路

  • 出力のカップリング回路(下図を参照): 随分試行錯誤して代替カップリング回路("AltCC")を調整し、ようやく、「マイベスト」や「ファイナルアンサー」は東信のUPZというコンデンサを抵抗なしにした場合でありそうなことが分かった。
    • カップリング回路周りの概略
DACの出力 → カップリングコンデンサ ―→ ボリューム → アンプ
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                                                (抵抗)
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                                                GND
  • これまでに以下のような構成で試した。
    1. ASUSのオリジナルのカップリング回路("OCC")に、外付けのカップリング回路を追加(直列接続)
      • 「ちょっと試してみよう」の乗りだったが、意外に変化があったので、以下に繋がる・・・
    2. OCCを残したまま、DAC出力に代替カップリング回路(AltCC)を接続
      • この時は、OCCを残しておいても使わなければ(出力端子に接続しなければ)影響はないと考えていた。
    3. OCCを無効にしてAltCCを使用 (現在)
      • OCCでは抵抗でGNDに繋がっているために、弱いながらも電流が流れてDAC出力に影響があったので、OCCの手前で切り離して無効にした
  •  現在のAltCCの順位(耳に合う&音が良く感じる順)※
    1. ○ 東信 UPZ(0.22μF, 抵抗なし): 馴染める音。高域は丁度良い。
      • UPZだけは、試し始めた時から ずっと悪い印象がなく、せいぜい「地味」とか「華がない」のようなものだけだった。特性からは そういうことが想像できず、全く不思議なコンデンサだ。
      • カットオフ周波数: 約9Hz
    2. △ パナ ECHU(0.1μF, 抵抗なし): 音が いい感じはするが、高域が わずかに強目で派手な感じ。
      • カットオフ周波数: 約34Hz: 高いが、実用的には問題ない。
    3. △ パナ ECPU(1μF, 抵抗なし): 悪くはないが、高域が弱目で物足りなくなる。
      • カットオフ周波数: 約3.4Hz (測っていないので推定)
    4. △- ECPU/2(2個を直列接続 → 0.5μF, 抵抗なし): わずかに耳に問題が起こる。行けるかも知れないが、あえて選ぶことはない。
      • カットオフ周波数: 約7Hz
    5. △- ルビコン PMLCAPx2 (合計0.2μF, 抵抗なし): 少し耳が痛くなる(1個(下記)よりはマシ)。高目の帯域が近く聞こえた。あえて使う理由はない。 (AltFBCのついでに買ったものが届いたので、少し試した。: 1/24 18:00)
    6. 以下は不可(耳に問題(耳閉感など)が起こる)
      • ECPU(1μF)+20kΩ: 以前(アンプのフィードバックコンデンサが有効の時)は1-2番目に良い印象だった(今はECPU/2と同じくらいかも)。
        • 他もそうだが、なぜか抵抗を付けるのは良くないようだ。
        • カットオフ周波数: 約11Hz
      • ECHUx2(合計0.2μF, 抵抗なし): 少しキツい。少し前までは一番良かったのだが、確か、アンプのフィードバックコンデンサを無効にしたら(後述)駄目になった。
        • 試し始めた時は2-3番目くらいに良い印象だった。
        • なぜか、並列接続も良くないようだ。
        • カットオフ周波数: 約11Hz
      • PARC Audio(1μF)+20kΩ: 買った時の聴感が悪くて死蔵していたもの。今回も諦めずに数回試したが、やっぱり駄目だった。
        • カットオフ周波数: 約11Hz
      • ルビコン PMLCAP (0.1μF, 抵抗なし): 耳に問題(痛みや耳閉感: どちらも軽い)が起こる。音が不自然な感じ。 (AltFBCのついでに買ったものが届いたので、少し試した。: 1/24 18:00)
      • ルビコン MPS(0.22μF, 抵抗なし): 高音が強過ぎて耳が痛くなる。シャリシャリ感がすごい。うるさい。 (AltFBCのついでに買ったものが届いたので、少し試した。: 1/24 13:38)
        • あるページの歪み測定結果で良好なので試してみたが、音は良くなかった。
          • おそらく、そのページは単一の周波数(1kHzだったか)だけで歪みを測定しているため、それ以外の帯域の歪みの発生状況が異なるためだろう。一般的な方法ではあるが、余り有効・便利ではない気がする。(僕からすれば古い方法だ)
            • 余計なことだが、その方はその実態に合わない結果をもとに何かしただろうが、失敗しなかったのだろうか?? (まあいいかw)
        • まあ、電力用なので音が悪いのも仕方ないだろう。それにしても、容量はUPZと同じで特性も他と同様なのに、音が全然違うのが謎だ。
      • WIMA MKS2もどき?(1μF)+20kΩ?: 音がひどい(高音のギラつき)。以前の聴感も悪かった。抵抗は記憶が曖昧(記録を調べるのも面倒)。
        • カットオフ周波数: 約11Hz
      • オリジナルのカップリング回路(ニチコン FG 220μF+50kΩ(推定), OCC): 不思議なことに、この件を始める前は問題ないことも多かった。
        • そう言えば、音が良く感じる時と そうでもない時があったのは、僕の耳・体調や気分の影響や気のせいかと思っていたが、本当に音が変わっていたのかも知れない。
        • 電解コンデンサなので、カップリング回路に使うのは今一つ無理があるから、その関係があるのかも知れない。
        • カットオフ周波数: 約0.0015Hz(単体の場合): かなり低い。そのため、時定数も約25秒と長い。
      • DC(直結, コンデンサなし)
        • 「コンデンサを排除すれば(≒ DC構成にすれば) いい音になる」とは全く限らず!、カップリング回路が必要なことがある。
          • そもそも、聞こえない領域を苦労して伝達・増幅して弊害を出すなんて何と馬鹿らしいことだと、今は思う。
          • でも、安直な・にコンデンサを入れると僕のようにひどい目に遭うので、そのリスクを事前に回避する意味では意味があるかも知れない。
          • が、直流付近から そのまま出しても耳に問題が起こるので、やっぱり意味がない。
          • だから、直流付近を綺麗に切る必要があるが、それは難しい。そういうところが腕の見せどころの一つなのかも知れない。
  • 耳に合うものは、DACからアンプへの接続形態、アンプのフィードバック回路によっても変わる。今は、上記のように、DACとボリュームの間にカップリング回路を入れるのが一番良い。また、アンプのフィードバック回路のコンデンサ(詳細は後述)は無効(なし)にしている。
    • カップリング回路とボリュームの順序を入れ換える構成も試したが、アンプの入力抵抗(合成抵抗)が大きくなって出力のオフセットが増大するのと、雑音に弱くなるのに加え、手持ちには丁度良い容量のコンデンサがないので止めた。
  • ボリュームやアンプの入力抵抗やフィードバック回路とAltCCのコンデンサの関係で、カットオフ周波数やアンプのオフセットや全体的な超低域の挙動が変わるようだ。

※注: カップリング回路は前後の機器(回路構成)によって特性・挙動が変化するうえに、僕の耳は変な音に過敏なようなので、上に書いた感想や順位は僕の環境だけのもので、一般的なものではない。

だから、良く「コンデンサの聴き比べ」(オペアンプなども)とかあるけど、全く同じ環境でないと、そういうのは余り宛てにならないと思う。傾向をつかむ材料にはなるかも知れないが(全く違うかも知れない)、おそらく同じ結果にはならないと思う。そういう点で、事前検討なしでコンデンサやオペアンプを気軽に交換するのには賛成しない。

交換するにしても、一気に全部交換するなんてのは全く良くない。コンデンサの役割も効き方も全部同じではない。全部交換してしまったら、どこが効いたか/効かなかったか分からないではないか。

それにしても全く不思議なことは、上のどの回路もカットオフ周波数以外の特性(位相、歪み、雑音)は ほとんど変わらないのに(下にグラフを載せる)、耳が駄目とか高域が強いだの弱いだのといった、聴感の違いが生じることだ。想像だが、動的な特性や、(単純な正弦波でない)複数の音が混じった場合の特性(例: 混変調歪み)に違いがあるのだろうかと思う。

それぞれのコンデンサの特性(例: tanδ, 周波数-インピーダンス/位相特性)が関係しているのかも知れないが、知識が足らず、分からない。

 

DAC(TI PCM1792A)のフィルタとJACK(Linuxのサウンドシステム)のサンプリング周波数

  • 元: 44.1kHz /slow → 前回: 96kHz/slow → 今: 44.1kHz/sharp
    • 96kHz/slowで問題なかったものの、高品質なアップサンプル(speex-float-10)は負荷が高く、全体的な負荷が高い場合に音切れすることがあるので、止めた。
    • なぜか、耳の問題はDACのカップリング回路/AltCCやアンプのフィードバックとも関係があり(超低域の変動に関係があるようだ)、そこらを改良した今は44.1kHz/sharpでも問題ない。

さまざまな苦労の甲斐あって、ようやく、「普通」(デフォルト)の設定で問題なくなったようだ。

今までは その普通の設定で耳が駄目だったので どうしてかと思って居たし、他の人は良く大丈夫だと不思議に思って居た・・・

駄目だったのは決して気のせいや思い込みではなく、以前は44.1kHz/sharpにするだけで耳閉感が起こった(何度試しても同じ)のだが、原因が確定していないだけに証明が難しい。

それにしても、DACのフィルタやサンプリング周波数が耳の問題の起こり方に関係するのは謎だ。少し前までは以前書いたサンプリング定理を誤解した方の話から、ナイキスト周波数付近のAM変調成分が超低域に出て、それが耳に影響しているのかと思って居たが、そこまで高域が出ていなくても起こるので、そうではなさそうだ。

それに、元々44kHzではslowが良かったのだが、それだとエイリアシングの漏れが多いので、超低域に出るAM変調成分もsharpより多いはずなので、耳の問題が ひどくなるはずだ。だから、AM変調成分と耳の問題は関係なさそうだ。

それよりはDACチップの特性が気になって居る。データシートには可聴域外(20Hz以下, 20kHz以上)の雑音などは書いてないので、どうなっていようがTIは我関せずだ。

「我関せず」と言えば、Scarlett Solo Gen.3のフォーカスライトも同じようなスタンスで、仕様は20Hz-20kHzなのだが、30kHz以上で雑音が増大することを指摘しても、可聴域外だから全く問題ないと言われた。聞こえなければ いくら雑音を垂れ流してもいいのだろうか?

雑音といえども、仕様として書いている範囲外に それほど小さくない音を出すのは問題ないのだろうか? その論理なら、アンプが数百kHzで発振して とんでもない音量で超音波を出しても、壊れなければ問題ないことになりはしないか?

 

アンプ(BA3886, 自作(キットを改変)): フィードバック回路

  • 前回: サーボ基板が使い物にならないので撤去した。 → 今: サーボの代わりのフィードバックコンデンサ※も容量が大き過ぎて耳に問題を起こすようなので、変更しようとしている(→ 代替フィードバックコンデンサ, "AltFBC")。それでも駄目なら撤去する。
    • ※超高域でのゲインを下げて発振を防ぐため、フィードバックループとGNDの間の抵抗(下図のRi)の前にあるコンデンサ(下図のCi)。

フィードバック回路の説明図 (TI LM3886のデータシートのFig. 1): 図中のCiが本文のフィードバックコンデンサ

      • オリジナルのキットの容量は100μFと大きい(抵抗Riは1kΩ)。 → カットオフ周波数: 約1.6Hz (推定) (上図のTIのサンプルでは約7.2Hz)
      • なお、僕はゲインを下げるために抵抗Riを2.5kΩにしている(抵抗Rfは22kΩ)。 → カットオフ周波数: 約0.64Hz (推定)
    • 替わりのコンデンサAltFBCはルビコンのPMLCAP(10μF)を注文中で(→ 結果は後述: 1/25 16:51)、今はコンデンサなし(抵抗をGNDに直結)で試しているが、オリジナルより随分良い。
      • 問題がないならコンデンサなしでいいのだが、直流まで増幅するために出力のオフセットが大きくなるためか、入力を開放した状態で電源をoffにするとポップ音が出るのが気に入らず、小さいコンデンサで試そうとしている。
      • それから、キットでは100μFに並列にWIMA(0.1μF, 外見は上記の1μFのものより本物らしい)が付いており、実害がないのは分かりつつも、ボーカルの「かすれ」(後述)の原因ではないかという疑いや、上記の「もどき」で懲り懲りなので、一緒に排除したい。
        • 同様に、出力に付いている発振防止回路のコンデンサ(WIMA 0.1μF)もPMLCAPに交換する予定だ。
    • このような状況から、前回同様、あのキットを作った人の見識や技術力に疑問がある。
      • 以前も疑ったが、別の人が作った(考えた)ものに安易に自分の色付けをしたり、良かれと思って(逆効果な)変更をしたのかも知れない。
      • フィードバックコンデンサの容量以外にも、「ん? 分かってない?」と思われるものがある。あとで詳しく書きたい。
        • これらは今にして気付いたことで、そのキットを選ぶ時には知識が全く足りなくて、何の疑問も感じなかった。。。
        • そういう点で、今のアンプが とりあえずちゃんと音が出ているのは、結構な僥倖かも知れない・・・

(1/25 16:51) 届いたPMLCAP(10μF)をAltFBCに試したところ、意外にも※AltCCの0.1μFと同様に耳に問題(痛みや耳閉感)が起こって駄目だった。

※フィードバックコンデンサも音に影響があるのが意外だが、上に自分で書いているように、フィードバックコンデンサでも耳に問題が起こることを疑って交換したのだから、「何を寝ぼけてるんだ!」で、何に換えても いい訳は ない。

そもそも、フィードバックコンデンサはアンプのゲインを決める(低い周波数ではゲインを減らす)ので、出力する音自体を通しては居ないものの、言ってみれば出す音を決めているので、音に影響しない訳がない。

特性を測ると、低域(概ね60Hz以下)の歪みが大きいのと15kHz辺りに雑音があるのが気になった。ただ、前者は他の場合にも出ることがあるが問題のないことが多く、後者は基板や配線などが悪いのだが、やはり他でも出ていて問題ない。コンデンサを直列・並列にしたり、部品の取り付け方や配線を いろいろ改良してみたが、耳の問題は解消できなかった。だから、上にも書いているが、普通の測定では測れない違いがあるのだろうと思う。

一つ気になるのは、PMLCAPはメーカーの技術情報でも低域の歪みが大きいことだ。特に、今回のように直列に使う場合が良くなく、500Hz以下で増大するようだ。* (→ 参照: PMLCAPのテクニカルノート: P.7 「高調波歪み率」のグラフ(右側))

*実は、それが気になってAltCCに使うのを止め、同じくメーカーの情報で、通常使用時の振幅での歪み率が かなり小さい(→ 仮に低域で増大しても問題ないレベル)ECPUにした経緯がある。

そのグラフの形は僕の結果に少し似ている(歪みが増大し始める周波数は違う)ので、それが原因なのかも知れない。が、上にも書いたように、元々のフィードバックコンデンサやコンデンサなしの場合にも同様な歪みが出ることがあるので、それが耳の問題の原因なのかは確かではない。

結局、フィードバックコンデンサを改良する手立てが何もなくなってしまい、苦し紛れ、あるいは、いつもの思い付きで、試しにAltCCで却下したECPU(1μF)を2個並列にして使ってみたら意外に良く、今のところ耳の問題は起こっていない(いつものことだが、コンデンサを換えると「耳の感じ」の違いが劇的なので驚く)。ただ、合計容量が2μFと小さいため、カットオフ周波数が34Hzと高くなり、「ちゃんと」するには4-5個並列にしなくてはならず(→ カットオフ周波数は17または13Hzと、「まあ許せる」値になる)、なかなか大変だ。

とはいえ、偶然ながら(耳の問題を減らすため)部屋の特性補正フィルタで33Hz以下は切っているから丁度良いし、そもそもスピーカーの再生可能低限は42Hzだ。その関係もあって、この状態で低音が足りないとは全く感じないので、実用上の問題は全くない。気分の問題だ。

それにしても、「気分の問題」なのに、実用上不要な帯域までサポートして耳に問題を起こして、結局気分が悪くなるのは全く矛盾しているし、一体何のために頑張っているか分からないな・・・ うむ。

(1/25 19:09) まあ、(自称)技術者なので、制作するからには、「なんか分かんない・偶然だけど、丁度いいからいいや」じゃなくて、ある程度自分で考え・理解し・求めたとおりに動くものにしたい。それに、今の環境が変わっても そのまま使えるような汎用性を持たせたってバチは当たらないのではないか? というのを免罪符にするw

結局、仕事じゃなくて趣味で作っているってのが一番大きいw

それで、もう一回だけ別のコンデンサを試すことにして、パナのECQEを注文した。正直言って余り期待していないが、アンプで もう一箇所交換したい、出力の発振防止回路(Zobelフィルタ)用コンデンサにPMLCAP(MPSも)が使えなくなった(音が悪いため)ので、一緒に買い直すことにした。それが駄目なら、AltFBCはECPUを追加して4-5個並列にし、発振防止回路は現状のWIMAで我慢か。

(1/25 21:48) ちょっと思い付いて、PARC Audio(1μF)を上の暫定AltFBC(ECPUx2)に追加して、合計3μFにしてみた。これだとカットオフ周波数は22Hzになり(実測値は約24Hzだった)、少し「世の中のレベルに追い付いていそう」になる(それだけ。表面だけのこと)。

試す前から、「良いことはなく、あるとすれば悪いことだろうな・・・」と思って居たが、本当にそうだった。: 試聴開始して1分で少し耳が痛くなった。3分で耳が駄目なので止めた(あと、聴きたくなくなった)。

付ける前より音が良くない感じなのは確かだが、何が悪いのかは表現できない。ただ、外したら、明らかに音が違う(良い)ので驚いた(というか、安心した)。高域の抜けが良い感じ、あるいは、曇りが さっと晴れるような感じだ。

一応書いておくと、PARC Audioを けなすつもりはなく、逆に、「きっと、何かいいところがあるのだろう」と思って何度も試しているが、毎回駄目で がっかりしている。ネットでは良い感想が多いようなので、使う環境・回路の違いや僕の耳が過敏なせいだろうか。

これに限らず思うのは、音の良さで売るのなら、せめて詳しい特性を公開して欲しいとは思う。グラフ一つすらないってどうよ。「音の良さは数値には出ない」という考えなのだろうが、買う方としては一体何を宛てにすればいいのだろうか?: 良くある健康食品みたいに、「個人の感想」を信じろと?

 

前回以降に出た新たな問題

  • アンプのフィードバックコンデンサの影響 (上にも記載)
    • サーボを外した少しあとでフィードバックコンデンサを有効にしていたが、それで大分音が悪くなったようだ(当初は気付かなかったが、以降、耳の問題が増えた)。
      • 無効にしたら耳の問題が随分改善した。聴感的にも、音がすっきりした気がする。
    • ただ、この状態だと直流まで増幅するため、アンプの出力のオフセットが増大するのと、DACの超低域の変動(推測)の影響が防ぎ切れない感じ(推測)はある。
  • オーディオインタフェース(ScarlettやASUS)のADCの入力カップリングコンデンサの影響
    • 大容量のようで、アンプ出力のオフセットの電荷が溜まって、あるいは、時定数が大きいために音(超低域)がふらつく(推測)のが良くない感じ。
      • ScarlettやASUSの振幅-周波数特性の下限は それぞれ20Hzや10Hzなので、そもそも対応範囲外の領域を測ろうとしていたので無理はあるのだが、接続した先に影響を及ぼすのは いかがなものか・・・
    • それが測定対象のアンプに影響を及ぼし、耳に問題を起こしていた。
    • そのため、再生音の超低域の特性を正しく・頻繁に測定することができず、今は聴感(耳に問題が起こるかどうか)だけに頼っている。
      • これを良しとはしていないが、測定できる機器がないので仕方ない・・・
      • この問題が分かるまでは、低音(80Hz)の正弦波や実際の演奏(クラシック, ポップ)の超低域(録音には入っていなさそうな帯域: 約0-20Hz)の振幅から、試しているAltCCのコンデンサの変動抑止能力を調べ・比較していた。 → 破棄した測定結果の一部を最後辺りに載せる。

 

再生音と耳の問題について

当初はDACの超低域の変動*が耳の問題を引き起こす一因と考えていた。それが、試行を続けているうちに、それらやカップリング回路と耳の問題は余り関係がなく、耳や身体の調子によって起こり(要するに「不可避」)、起こったら治るまで待つしかない感じなのか※と諦めモードになっていた。

*この稿を書く時、あるいはカップリング回路の調整をしていて思ったのは、現代のデジタル技術の粋()であるDACでも昔のレコード時代にあったサブソニックフィルタの類が要るのかということだ。おそらく同じ現象・問題だと思う。でも、誰も言わないのを見ると、僕のDACが劣化して変動が大きくなっているのだろうか?

いや、手持ちの別の機器(Scarlett)でも、別のDACの試用でも同様なことはあったから、今でもあるのではないか? ということは、多くの人は感じないのか。

※ただ、起こりやすい(誘発する)・起こりにくいものや音が悪いものは確実にある。どうしてか・何が違うのかは まだ分からない。あと、体温や身体の活度にも関係ありそうだ。: 朝など、体温が低いとなりやすい感じだ。

が、近頃はそうでもなさそうなことが分かって来た。大きなコンデンサによる超低域の変動(DACのカップリング, アンプのフィードバック, ADCのカップリング※)は耳に効くようだ。

※ADCについては全くの想定外で、それまでの超低域の変動成分の測定結果を破棄する羽目になった(ちゃぶ台返し)。その変な測定結果のために、上に書いたように「余り関係がない」と思いつつあった。

不思議なのは、こういう話を聞いたことがないことで※、僕の耳に問題・原因があるのだろうと思う。ある種の音に過敏なのではないだろうか。そして、過敏という点で似たようなことが過去にもあったことを思い出す。

  • アンプ(ビクター A-X5)のライン出力にビデオデッキ(三菱, 電源off状態)を繋いでいると、ピアノ曲(内田のK.333 (1985)の頭辺りの単音(音が少ないの意)で鋭く弾く部分(記憶が あやふやになっているうえに今聴くと印象が違うが、おそらくこの辺り)で歪みを感じた。
    • 修理に来た人(当時はビデオも訪問修理してくれたようだ)は分からず・・・
    • 推測だが、ビデオデッキがoffの場合、入力部にある素子(コンデンサ? トランジスタ?)がアンプの信号に影響を与える(クリップさせる)のではないか。
  • 電子ピアノ(カワイ PW800)に、1個だけ音が歪んでいるキー(中央のA辺り)があった。
    • やはり、修理に来た人は分からず・・・
      • 自分でも、故障ではないし、修理(調整)もできないだろうなと思いつつも問い合わせてみた。
    • 明らかに隣のキーとは音の感じが違っていたのだが・・・

※検索していて近いと思い、ヒントになったのは、低周波音での健康被害である。僕が「耳閉感」と書いているのは その症状である。

 

現状・効果

まとめると、ASUSのDACのカップリングコンデンサをUPZ(0.22μF)に換え、アンプのフィードバックコンデンサを無効にしたところ、耳の問題(例: 耳閉感)は滅多に起こらなくなった。ただし、上述のように、午前中や疲れている時など耳の調子が悪い時(推測)は起こることがあるが、それまでよりずっと軽い。

音も良くなったように感じるが、いかんせん、通常の特性(振幅、位相、歪み、雑音)は何も変わっておらず、機器の性能・仕様の限界のために 疑っている超低域の変動の測定もできず、客観的な比較・証明ができないので、あくまでも「個人の感想」である。

 

書いたあとに見付かった問題 (1/26 11:54)

アンプの代替フィードバック(AltFBC)や発振防止回路(Zobelフィルタ)用コンデンサなどを追加注文したあとに思い出して それらの耐圧を確認していたら、公称値が数百Vと高いものでも高周波の交流については意外に小さいことが分かった。: 例えば、今回注文したパナ ECQE 0.22μF 250VDCの交流の許容電圧は、100kHzで約5Vrms, 200kHzで約3Vrmsでしかない。アンプの出力の最大振幅は約±15V(約10Vrms)なので、最悪の場合はコンデンサが壊れるが、そこまでひどいことは なさそうだと思った(その前に耳が壊れるか、電源の容量オーバーで落ちる?)。

LM3886の超高域発振防止回路とフィードバック回路の説明図 (TI LM3886のデータシートのFig. 3): 図中のCSN, RSNが発振防止(Zobelフィルタ)用コンデンサと抵抗, Cf, Rf2が超高域のゲインを下げるコンデンサと抵抗: なお、図は単一電源のものだが、正負電源でも同様である。

とは言え、念のため、アンプが どのくらい高い周波数まで増幅できるのか調べようと、フィードバック回路中にある超高域のゲインを下げるコンデンサ(上図のCf)でのカットオフ周波数を調べようと思った。

ところが、(以前も書いたように)アンプICのLM3886のデータシートの式が謎だ。下に示す。

"External Components Description"のRf2の項にある、カットオフ周波数fcの計算式(ママ):

fc = [Rf1 Rf2 (s + 1/Rf2Cf)]/[(Rf1 + Rf2)(s + 1/Cf(Rf1 + Rf2))]

式に不明な変数sがあって困っていたのだが、たまたま全く別のフィルタの特性を計算するページを見たら、どうやら周波数らしいことが分かり※、式が何か間違っている感じだ。この式はカットオフ周波数でなく、そのフィードバックの伝達関数(G(s))を求める式なのではないかと思う。

メーカーは修正せず、ユーザーも気付いて居ないのは謎だが、分かり切ったことなので飛ばしているのか、分からないけど とりあえずそのまま作っているのか、うやむやにしているのか。

※アンプを作る時の検討でも、"s"には見覚えがあったのだが、周波数だと分かって すっきりした。周波数fに2πを掛けたものだったか? 「角周波数」? (習ったのは大昔のことだし、不真面目だったので すっかり忘れて居る・・・)

伝達関数からカットオフ周波数を求める方法が分からない(怠惰なので考えていない)が、どうやら、その式から見るに、コンデンサ(Cf)と抵抗(Rf2)によるカットオフがコンデンサのない抵抗(Rf1)だけのフィードバックによって上がるだろうから、それらを「平均」※しているのではないかと推測した。(→ その後、式の意味が分かったので、下にカットオフ周波数の求め方を書く。)

上の式で、G(s)が与えられている(何らかの定数, 想定ゲインG)として変形して、回路のゲインがGとなる角周波数sを求めるようにすると、以下のようになる。

s= ((1 - Rf1 G )/Cf) / (G (Rf1 +Rf2) - Rf1 Rf2)

また、今回の回路に合わせてRf1= Rf2= Rfとすると、カットオフの角周波数sと周波数fcは以下式で求められる。

s= (1 - Rf G)/(Cf (2 Rf G - Rf2))
fc= s/(2π) (Hz)

※データシートのサンプル回路でのコンデンサCfと抵抗Rf1, Rf2の値を上の式に当てはめてカットオフ周波数fcを求めると、

Rf= 20k, Cf= 50p, G= 0.71 (カットオフの-3dB)
s= (1- 20*1000 * 0.71)/(50/1012 * (2 * 20 * 1000 * 0.71 - (20 * 1000)2))
= 710000
fc= 710000/(2*3.14)= 113057 (Hz)

と、カットオフ周波数は約113kHzとなり、この式は当初想像した相加平均でなく、相乗平均を求めていたことが分かった。

そして、データシートの問題の式の"fc"は"G(s)"などの誤りで、説明としては以下のよう感じが正しそうだ。

... A high frequency pole (lowpass roll-off) exists at angular freq. s in the next eq., where G= 0.71 (← -3dB):

G= [Rf1 Rf2 (s + 1/Rf2Cf)]/[(Rf1 + Rf2)(s + 1/Cf(Rf1 + Rf2))]

うむ。我ながらスッキリした!!!

そして、キットとデータシートのサンプル回路(Test Circuit #2)での、単体(コンデンサ+抵抗)と合成(抵抗だけの回路との相乗平均= データシートの式を変形した式(上記)で求められる値)のカットオフ周波数を求めてみた。少なくとも単体は正しいだろう。

  • キット (15pF+22kΩ)
    • 単体: 482kHz
    • 合成: 340kHz
  • データシートのTest Circuit #2 (50pF+20kΩ)
    • 単体: 159kHz
    • 合成: 113kHz

キットの300kHz以上は余りにも高い。100kHzでも充分なのに意味が分からない。ここでも不用意に部品の値を変えている感じだ。「帯域は広ければ広いほどいい!」といった馬鹿な考え?

それで、カットオフ周波数やコンデンサの容量はどのくらいが良いのか更に検討した。LM3886のオープンループ周波数応答のグラフ(データシートのFigure 49, 下に引用)を見ると、約100kHzまでは位相は概ね90°で一定だが、それ以上はズレが増し、約3MHzで180°になる。データシートのカットオフ周波数(120kHz辺り)は これに合わせてアンプの安定性を高めようとしているのだろう。

LM3886のオープンループ周波数応答 (TI LM3886のデータシートのFig. 49)

ところが、キットは400kHz近い。まあ、その辺りでも位相は115°辺りなので実害はないだろうが、「何考えてんの?!」だ。これは超音波用アンプじゃないよ?

他と同様に実害はないけど気になるので、気に入っているUPZ※を追加注文し、運良く間に合った。そして、「パンドラの箱」が閉じられるのが更に先になったw

※50pFがないので100pFにした。: それでもカットオフは約51kHzと充分な計算だ。それでも、もし低過ぎる場合には直列接続して50pFにできるように、多目に買った(一個16円と安いので できた)。

結局、このキットはLM3886以外は ほとんど全取っ替えだ。まあ、趣味だし勉強になるから いいけど、結果的には このキットは「駄目なもの」だった気がする。さまざまな変な値の部品には作った方の意図があるのかも知れないが、そうであれば それを資料に書くべきだ。その点で、作った方は技術者では ない感じがする。

そもそも、特性が一切書いてない時点で違う。キットだって、参考特性を載せてもバチは当たらない。とは言え、どういう訳か、載せているキット(それどころか、完成品の基板でも!)は滅多にないが。

 

その他

今使っている機器以外に、今までに耳に問題の生じた機器では、上のような大容量のカップリングコンデンサによる超低域の変動が起こっていたのではないかと想像している。ただ、それ以外に、雑音(超高域など※)でも耳の問題は起こるから、更に調べる必要はある(そういうのが、この「パンドラ」のそもそもの始まりだった気がする)。

※耳の調子もあるのだろうが、測定で超高域の雑音を目にしたものの、小さいからと気にせず出していたら、すぐに耳に来た。

それから、新年に買ったデジタルテスターは、アンプやDACのオフセットやカップリングコンデンサに溜まった電圧の測定に役立っている。上記のように、手持ちのADCでは正しく測れないことが分かったためである。クリップ付きリードもフルに稼働している。測定以外に、テスト的に部品を付けたり、端子を短絡させるのにも使える。線が細くて長いため雑音は乗るが(それが上記の超高域の雑音)。

 

参考: コンデンサの超低域の振幅変動抑止能力の比較 (破棄した測定結果)

AltCCの振幅変動(ゆらぎ)抑止能力を比較するため、低音(80Hz)の正弦波や実際の演奏(クラシック, ポップ)の超低域(録音には入っていなさそうな帯域: 約0-20Hz)の振幅を測定していたが、上述のように、測定に使ったインタフェース(Scarlett)の入力のカップリング回路の影響があることが分かったので破棄した。

それでも、グラフを見ると それぞれのAltCCのコンデンサの違いが出ているようだし、聴感にも合うことが多かったので、参考までに測定結果の例を載せる。いずれもアンプのフィードバックコンデンサが有効な場合のものである。

どういう訳かコンデンサ間で差が生じており、いずれでも10Hz以下のピークは概ねECPUが一番大きく、変動抑止能力が良くなさそうだと推定していた(それは聴感に合っていた)。

そして、得られた測定結果は疑わしいものの、測定・評価方法は それなりに正しいのではないかと考えている。直流から測れるスペアナがあれば確認できる。

 

おまけ: 録音の瑕疵?について

上記の過敏な耳に関連しているかも知れないが、以前からポップ演奏のボーカルの音で ちょっと気になることがある。

  • ELO: Last train to London (1979): 0'48"辺りからのサビの"Last train to London"からの声(摩擦音)が かすれる。
    • 検索しても出て来ない。
    • 公式のAudio(上)では かすれが聞こえる(これも15kHzで切られているが、公式MVより音質が良い)。
    • YouTubeの公式MVでは かすれは小さい。高域を落としているせいか(15kHzで切られている)。
    • カップリングコンデンサによって聞こえ(かすれの強さ)方が違うように感じたので詳しく調べたら違いはなかったので、気のせいだと思う。
      • 最初のrepeat("Last-")のかすれが一番目立つ。それ以降は小さくなるので、全部同じと思って聞くと差があると感じることがありそうだ。
  • Wings: With a little luck (1978): 1'14"辺りの"And a little luck, we can clear it up"の"we"に雑音(金管楽器かシンセ?)らしきものが被る。
  • John Lennon: #9 Dream - Remastered 2010 (1974): 曲を通して、ボーカルの声(摩擦音)が かすれている。

 

という訳で、まとまりがないし、以前の伏線(じゃないけど)の回収もできないが、少しずつ書こう。

 

PS. 参照のため、すごく久し振りに内田のモーツァルトのピアノソナタ(K.333 (1985))を聴いたが、結構いい(まあ、それはそうだ)。昔は大好きだった。ただ、今聴くと音(録音)が当時の印象に比べて ちょっとくすんだ感じなのが妙だ。そういう音作りだったのか、今は僕の耳が不調なのか、オーディオが不調なのかw

あ、思い出した! ピアノの音を ちゃんと出すのはすごく難しいんだ。これもそれではないか?

PS2. 草稿とかメモには書いたけど、いかにもなので使わなかった文言(を消化するw)

認めたくないものだな(コンデンサに音があるなんて)

いいもの(コンデンサ)もある、だけど、―

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その後、オーディオのパンドラの箱を更に開いてしまって収拾を付けるのに大変な思いをしている一方で、再び大腸カメラをする羽目になった。市のがん検診で潜血が出たのだ。前回のように2回のうち1回だった。

その医院で大腸カメラをするのは2回目なので、前回の写真を見つつ、ポリープがあったら除去することになり、その場合は一泊入院と、ちょっと面倒なことになった。

前日(昨日)は検査食が少なくて空腹に見舞われつつ、今朝は下剤、昼はカメラで苦しい思いをし、しかも、入院した場合の準備もする必要があって、疲労困憊した。

が、検査の結果、ポリープはなく、入院する必要もなくなって一安心となり、ちょっとのんびりしている。

 

ただ、いつものように いくつかの謎が生じた。きっと、検索すれば何か分かるんだろうけど、そういうのを見出すとキリがなくなって、ただでさえオーディオで手一杯なのに更に疲れそうなので、謎のままにしておく。

(以下、余り綺麗でないことが書いてあるので、食事中などや嫌な方は注意されたい。)

  • 辛い食べ物は潜血検査に影響するのか?
    • すごく辛いラーメン(カップ麺: 蒙古タンメン中本 辛旨味噌)を食べたら、その翌日の検便に潜血があった。
    • これが初めてではなく、前回検出された時も同じ(あるいはシリーズの)ラーメンを食べた記憶があり、「大丈夫かなあ?」と思いながら食べたのが見事に当たってしまった。
      • 潜血があったと知らされた時、出た検便の日を教えてもらい、食べた翌日だということを確認した。
    • 辛い物質が腸に作用(刺激)して、炎症を生むとかだろうか?
  • 酸化マグネシウムは逆効果なことがある?
    • 排便を促進するためだろうが、検査の一週間くらい前から酸化マグネシウムを飲んでいたのだが、それから便通が悪くなった。
      • スッと出なくなってしまった。
    • 体質によって副作用があるのだろうか?
  • 下剤(ムーベン: 大腸の洗浄剤?)を長く掛けて飲むと逆効果?
    • 前回もそうだったが、のんびり2lを飲んでいたら、指定の2時間では終わらず、3時間くらい掛かった。そのせいかどうかは不明だが、最後まで便が綺麗にならず、困った。
      • 医院に電話で聞いたとしても、即座にどうにかなるものではないだろうから そのまま行った。
      • 実際、検査でも少し残って居たとのことだった。
    • 短時間で飲まないと効果が薄まってしまうのだろうか?
      • その割には、ゆっくり飲むように書いてある・・・
    • あるいは、体質の関係だろうか? だとしたら、他にいいものはあるのか??
      • 上の酸化マグネシウムも効きが悪いし、前の晩に飲んだ下剤(良くバリウムのあとに出るやつ)も今一つだった。
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新年らしく(?)いろいろ買った。でも、ささやかなものでw 額は小さい。いつもと違い、(買ったものは)概ね期待どおりで満足している。

デジタルテスター

例によってオーディオ関係だ。耳閉感の原因の一つに、アンプからオフセット(直流)が出ていたり、超低域(ほとんど聞こえない領域)の変動があるのではないか考えた。※

※それらの原因は、アンプまたはその手前のサウンドカード(DAC)だが、後者を疑っている。その原因は、前回書いたように、カップリング回路のコンデンサが大き過ぎるためではないかと考えている。

それでその電圧を測りたいのだが、手持ちのテスターはアナログなので微小電圧は測れない。実際には、気合を入れれば数mVまで測れるが、内部抵抗が数十kΩと小さいので、測定対象の電力(電荷)を消費してしまい、正確な測定ができない。※

※この場合、サウンドカードのカップリング回路のコンデンサに溜まった電荷(電圧)があるなら測りたいのだが、アナログテスターではすぐに電圧が0になってしまう。

それで、以前調べたものの「まあ、アナログで充分使えているからいいか」と保留した機種を買った。カイセのKU-2600だ。聞き慣れないメーカーだったが、仕様や口コミでは結構良さそうだった。約5700円だった。※

※なぜか、ELPAから出ている全く同じものが安かったので、それにした。

他に、以前から欲しかった、ICの脚のような細いピンに引っ掛けるテストリードも買った。意外に高く、6本で約1700円もした。まあ、作るのは面倒だし、信頼性や耐久性が重要なので仕方ない。

なぜか、欲しかったミノムシ-クリップのものは余りなかった。両方クリップのは多かったが、テスターのプローブの先には付けにくいと思い、高いけど これにした。やっぱり自分で作れば(略)

すぐに届き、動作確認がてら、1μFと小さいフィルムコンデンサ(前回書いたWIMAもどき?)に溜まっているかも知れない電圧を測ったら ちゃんと出たので感動した。※ 数日前に音を通していただけだけど、20mVくらい残って居た。2個試したが、ステレオの左右に使っていたので、それぞれちゃんと別の電圧だった。

※KU-2600の直流電圧の最小レンジの内部抵抗は100MΩと すごく大きいので、こういうのを測るのも容易そうだ。同じクラスの他の製品でここまで小さいものはなかった。

テストリード(右の写真の片側がミノムシの赤と黒の細い線)は、線が細いのとクリップの動きが渋くて、意外にしょぼい感じだった。この線の細さは、以前買って壊れた(とは言え、買ってから十年くらいは経ったと思う)ミノムシ コードの会社だった気がする。まあ、そんなに多くないので壊れたら直そう。僕には細いクリップがあれば良い(本当に これが欲しかったんだ!)。

「これでオフセットがバンバン測れるぜ!」と思いきや、実は、アンプのオフセットを試しに測ったきりだ。※ というのは、定常的な直流は ほとんど出ておらず、直流付近の超低周波の変動が問題のようだからだ。そういうものをテスターで測るのは無理なので、アナログインタフェース(ADC)で測定しようとしている。

※その値(数mV)がアナログテスターで気合で測った値と(アナログ的に)合っていたので、再び感動したw

アンプからのオフセットには役に立たなかったものの、デジタルテスターはなかなか便利だ。一番いいのは、正負間違えてプローブを当てても値が読めることだ。あとは、抵抗測定の時に0調整が不要なのも地味に便利だ(「いつの時代だ」って感じw)。あとはコンデンサの容量測定が いい。(下に書いている)買ったコンデンサのチェックに役立った。

ただ、アナログと違って針では ないので、量を感覚的に把握できない欠点はある。逆に、きっちり測る場合は老眼の目には数字のほうが便利だw

他に気付いたことは以下だが、概ね細かいことばかりだ。

  • 惜しい・気になること
    • 直流電流(mA)レンジの上限が500mAで、超えるとヒューズが切れるのが怖くて使えない・・・ どうにか ならなかったのだろうか?
      • ダイオードなどを入れると精度が落ちそうだから、難しいのか。
    • コードなどの抵抗の測定値が簡単に0になるのが、却って不安になる(電流が微弱なせい?)。
    • コンデンサの容量の上限が200μFなのは、ちょっと小さい。届いた時のチェックで220μFが測れず、歯がゆかった。1000μFくらいまで測れれば、随分便利だが・・・
    • パネルやボタンの印刷が いかにも弱そうで、そのうち消えそう。
      • 今までのもの(サンワ YX-360TR)は、彫ってある文字にインクが入っているせいか、数十年経っているけど全く消えない。
    • プローブのコードが硬目。
      • すごいことに、今までのものは数十年経っているけど未だにしなやかで、割れたりする気配がない。
        • このプローブを新しいものでも使いたいけど、本体に挿し込むピンの径が違う。あと、誤差が出るかも知れない。
    • 自動電源オフの警告音がうるさい。
  • 良かったこと
    • スペアの電池が付いている(あらかじめ中に入っているものの他に!)。
    • 外側のプロテクターの後ろ側にプローブを挿して格納できる(けど面倒なのでしないw)。

3種の神器コンデンサ

これもオーディオ。前回と上に書いたように、PCのサウンドカードのカップリング回路のコンデンサが大き過ぎて超低域の変動が起こって耳閉感の原因の一つになっているのではないかと考えている。そこで、容量の小さいコンデンサでカップリング回路(代替カップリング回路)を作って試すことにした。

このコンデンサは音を通すので、いい加減なものは使いたくない。これはイメージ的な話ではなく、本当の問題だ。というのは、いい加減なものにしたら音が悪くなったのだ。どういう特性が効くのかは明確でないが、歪みは関係ありそうだ。あとは内部抵抗・インピーダンスやtanδとかいう、なかなか馴染みのない値が関係してそうだ。

そういう特性や音にはコンデンサの作り・材質が効くようで、ポリプロピレンなどのフィルムコンデンサが音が良いという定説である。

おもしろいのは、似たようなものだけどポリエステルはポリプロピレンに負けることで(実際、そういう経験がある)、きっと それぞれの素材の化学的性質が関係しているのだろうが、分からない世界だ。

当然ながら、「試聴」はできず、更に、欲しいものが全部揃っている店は ないので、一番欲しいものがある店にあるもので揃えた。以下を買った

  • パナ ECPU 1μF x5
  • パナ ECHU 0.1μF x5
  • 東信 UPZ 0.22μF x4

なぜECPUかというと、前のアンプに使われていた それを他のもの(アルミ電解, タンタル, TDK EPCOS, PARC Audio)に換えたら途端に音が悪くなり(個人の感想+使う回路による、以下同)、戻したら直ったからだ。僕が「音がいい」と言うのは、上下とか奥行きとか空気感とか そういうのが表現できるかどうか(どうしてできるのか、僕は知りたいが)は全く関係なく!w、特別驚くことはない ごく普通の音なのだが、その素直さ・自然さが いいのだ。

つまり、以前も書いたように、部品や再生機器に音や個性や主張があっては いけないと思う。

ECPUの他に ついでに試すものを買った。ECHUはECPUより音が良いという評判なので、UPZは この店の他の良さそうなもの(かつ素性が しっかりしているもの)は これだけだったので選んだ。

この店は なかなか阿漕商売上手で、パナの2種は小さいせいか5個単位でしか買えない。※ しかも単価が高かった(秋月の約2倍)。とは言え、メール便で送料が安いので、全部で1200円くらいと秋月より少し高いくらいで済んだ。

※オーディオ関係の部品の店なのに、なぜか奇数個単位だったのも不便だ。

秋月に しなかったのは、一番欲しいECPU(1μF)がなかったためだ。※ でも、それで正解だった。あとで書きたいが、第2候補のECHUの音は僕には受け入れられないものだったのだ。

僕の感想の例: 「なんとなく帯域が狭いような感じ。それでいてキツ目な感じ。ECPUと違い、高域(シンバルなど)が上品でない。」

※他に、サウンドカードの歪みの左右の差が電解コンデンサの劣化によるかと考えて全部交換しようと思ったが、調べたら劣化してなさそうなので止めたせいもある。電解コンデンサを沢山買うなら秋月のほうが良かったかも知れないが、なくなったので。

買ったコンデンサは代替カップリング回路の評価用アダプタ(基板)に実装し、時間を掛けて最終的な評価をしている。残って居るのは期待どおりのECPUに加えてUPZである。UPZ※はダークホース的で、謎に性能や音が良いのが「棚ぼた」だ。詳しくはあとで書きたい。

※UPZは秋月には なかった。もし秋月で買うとしたら、ルビコン MPS(1μF)にしようと思って居た。UPZも そうだったが、特に根拠はない。

カレンダー

去年の終わり頃に、もう紙のカレンダーは止めようと思ったのだが、PCやスマフォでは、月の一覧が微妙に不便だ。予定を見るのでなく、単に月の日の並びを眺めるだけなのだが、それがスパッとできないのは不便だ。まあ、古い人間の証拠なのかも知れない。

そういうものなので、できるだけ実用性のない、数字が目立たないもの(見る気で見ない限り、数字が目に入らないもの)が良い。去年の「きょうはニャンの日?」は良かったのだが、さすがに実用性が なさ過ぎたのか作るのが面倒なのか※、今年は出ていなかった。

※すべての日に、何の日かとそのイラストが書いてある。

散々探して、「エルコミューン マトカ 2023年カレンダー 卓上 ポエトリー」というのにした。猫は好きだけど、今回は これというのがなかったし、今は なぜか こういう ぼんやりとか癒し系のものが いい気がした。1100円くらいだった。

なお、実用性がない点で草間彌生のカレンダーは最高だったのだが、もう売っていないのと、日めくり(豪華1か月分)のため月の一覧ができない点で、大変惜しくも却下となったw

 

おまけ: コネクタの圧着工具 (試用→却下)

電子工作でJSTのXHコネクタを使うことが多いのだが、そのジャック・レセプタクル(コンタクト側)を作るのが困難だ。圧着端子なので工具がないと線を付けられない。それで、コネクタの付いているコードを買っていたが、手持ちの謎の圧着工具らしきもの(写真: 右)でできないかと思って部品を買って試したものの、全く無理だった(コンタクトが潰れてしまった)。そのため、必要な時はコンタクトに半田付けするという無謀なことをしていた。

さすがに効率が悪過ぎるので圧着工具を買おうかと思って調べたら、やっぱり いいものがない。どの製品の口コミにも(うまくできたという話だけでなく、)うまく行かないみたいなことが書いてある。

ただ、口コミを読んでいたら、エンジニアという会社が試用に貸し出してくれることが書いてあり、調べたら本当に貸してもらえるので申し込んだ。サイズが今ひとつ分からなかったので、PA-09とPA-20にした。

数日前に届いて試したら、最初はうまく行くように見えたものの、細い線がうまく圧着できず、軽く引っ張るだけで抜けてしまうことが分かった。※ 僕の試した感じでは、AWG22(結構太い)より細いものは駄目だった。

※最初は偶然うまく行ったようだが、そのあと(いくつかの太さの線を試した)は、芯線を圧着したあとに確認せずに被覆部を圧着したので付いたように見えただけで、強目に引っ張ったら抜けてしまった。

やり方が悪いかと10個前後試したが、ほとんど全敗だった。

いろいろ調べたら、基本的に無理があるという結論となった。: XHコネクタの仕様とPA-09, 20が合っていないのだ。例えば、XHの仕様は、コンタクトがSXH-001-P0.6の場合、以下のようであるが(抜粋, 重要な箇所を太字にした)、

  • AWG28: バレル高: 0.60mm, 幅: 1.50mm
  • AWG24: バレル高: 0.65mm, 幅: 1.50mm

PA-09, 20で上に合いそうなダイスの仕様は以下である。

  • PA-09
    • 幅1.4: 高さ: 0.55mm
    • 幅1.6: 高さ: 0.8mm
  • PA-20
    • 幅1.6: 高さ: 0.7mm

微妙に高さが合わない(太字)。メーカーやネットでの情報ではPA-20の1.6でできるとのことだが、圧着が0.05-0.10mm浅くなる。それで うまくできなかったと推測している。

一見、0.1mmとかなんて小さいから誤差の範囲と思えそうだが、実際の差がそれ以上になるのか かなり効くようだ。1.6は最後まで握っても駄目で、本当にユルユルだった。

いくら僕の握力が弱くても、「これ以上押せない」ってくらい押したので、不充分ということは なさそうだ。何回試しても駄目だった。

実際、0.1mmのバレル高(0.6mm)に対する誤差は17%にもなり、ちょっとヤバそうだ。

あと、そもそも線が細いので、「たかが0.1mmだからヨシ!」じゃないのではないか?: AWG28なんて直径が0.29mmくらいなので、0.1mmは35%にもなり、さすがに駄目な誤差ではないか。というか、詳しくないけど、圧着は線を潰して付けるのだから、どんなに狭くても隙間・余裕があったら駄目だろう。

なお、僕は最初は上のようなことを調べずに、勘(見た目や挿し込んだ感じ)でPA-09の1.4で試した。それは そこそこ正しく、0.05mm分深く押せたせいか うまく行ったように見えたが、実際には ほとんど駄目だった。その理由は、想像だが、幅が0.1mm狭いためにコンタクトが歪んで線が正しい位置・状態で付かないとか、純正でないためにダイスの形状が合わずに、圧着後の形状が良くなくて線がうまく押さえられないのではないか。

それにしても不思議なのは、実に多くの方(ページ)がPA-20やPA-09でXHコネクタを圧着できると書いていることだ。これも推測だが、生産時期や生産地で微妙に精度(サイズ)が異なるのかも知れない。あるいは、芯線の強度を良く確認せずに被覆部を圧着して、付いたように思っている? (抜け・抜かなければ大きな問題にはならないかも知れないが、いつか・・・)

買う前に試せて良かったが、どうしたものかと思う。他のページに「できる」と書いてある別の製品※も純正じゃないので、やっぱり駄目ってオチがありそうだ。

※買うなら、XHのバレルのサイズと工具のダイスのサイズ(特に深さ)を充分比較すべきだ。

もちろん、純正の圧着工具を買うのがベストだが、かなり高いようなので買えない。頻繁に使うならいいけど、そうでもない。だから、今は、あるページに書いてあったように、(以前のように出来合いを買って)「圧着せずに済ませる」のがベストな気がしている。

 

(1/10 5:53-9:40 少し加筆・修正、写真を追加)

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意図していた訳じゃないのだが、近頃の稿がオーディオの話ばかりになって居るとおり、延々と続いている作業に、自分でも「何でこれを始めたんだったっけ?」と確認するくらいだ。大晦日の今日ですら いじって居たが、ようやく大丈夫そう、あるいは、許せる音になった(気がする※)。

※耳や身体の調子で聞こえる音の感じ(耳に合うかどうか)が変わるので、なかなか安心できない。

→ その後、大きな問題が起こっておらず、意外にも音も随分いい感じになったので、ひとまず大丈夫そうだ。 (1/3 7:58)

細かい話は あとで書きたいが、結局、オーディオ再生系のほとんど全部(ソフトもハードも)に手を入れた感じだ。全部作り直しとまでは行かないが、そういう部分もある。主なものを以下に示す。

以下で「感じ」のような表現が多いのは、今のところは特性のような値や理論が出せず、自分の印象・感想でしか良し悪しを表現できないためである。更に、おそらく僕の耳は過敏なようなので、それに合うことが音の良し悪しとして一般的かどうかは分からないこともある。

それから、オーディオで良く見る「数値で表せない音の良さ」のような言い方に近いが、そうではない。僕としては、適切な理論・測定方法が見つからない・実施できないだけで、何かしらの値で(定量的に)音の良し悪し(≒ 忠実度の高さ)が表せると考えている。

  • サウンドカード(ASUS Essence STX II)のDAC部
    • 出力のカップリング回路: オリジナルが駄目な感じ※なので、コンデンサの手前から出力を取り出して、外付けの暫定版(AltCC2a)を自作した。 → 耳閉感・音が聞こえにくくなる症状の防止に かなり効いた。
      • ※コンデンサの容量が220μFと大き過ぎるために、超低域(直流から30Hz辺りと推測している)の変動が出力されて耳閉感を引き起こしている感じ。
      • 使ったコンデンサ*の歪み特性が今ひとつ(とは言え、今は結構いい音になっている)なので、年明けに良さそうなもの(パナのECPU)を買って正式版を作りたい。
        • *以前買って気に入らずに死蔵していた、PARC Audioのフィルムコンデンサ 1μF
        • カップリング回路は実際にはHPFになっており、カットオフ周波数は後続の回路で変化することがあるが、参考までに単体と僕の環境(()内)での値は以下になる。 (→ グラフ: 振幅特性の比較)
          • オリジナル: 0.015Hz (0.030Hz)
          • 暫定版(AltCC2a): 8.0Hz (11Hz)
        • 細かくなるが、手持ちにWIMAのコンデンサ(MKS2?)も あって試したが、ものすごく音がひどかった(高音がギラつく感じ)ので止めた。
          • 1度だけでなく、数回試して いつもそうだった。どうしてかは分からないが、電源用で音を通しては いけないのかも知れない。
          • ↑書いたあとで調べたら、偽かも知れないものが出回っているようで(→ 参照)、マーキング(ロゴなし、天面に数字)や音の悪さが僕のと合う。。。 あとでもう少し調べたい。 (1/1 13:20)
            • ↑真偽・偽物については上のページと その関連ページ以外に情報がなかった。その情報が正しいにしても そうでないにしても、メーカーのロゴのないもの・音がおかしいもの(、あるいは、同一型番で数種類の音のもの)が正規品として出回っている(いた)時点で※、そのメーカーの信頼性はマイナスだ。
              • ※僕のは店で買ったのでなくキットに入っていたものなので、実際にはWIMAでない、色と形が良く似た偽物というオチも充分あり得る。
                • ↑キットの説明書を見たら、その1μFはWIMAとは書いてなく、しかも、どうでもいいところ(音は通らない)に使われていたので、本当に良く似たものだったのか(無指定で使われたものが あれだった? 「訳あり品」??)。それで音がひどかったのかな・・・ うむ。
            • いずれにしても、僕は あの音も色も懲り懲りで(それが正規品だったのなら なおさら!!)、使うにしても どうでもいい電源だけだ。 (1/1 20:35)
      • コンデンサの音を排除したいのでコンデンサなし(直結)も試したが、DACから直流(オフセット)や超低音が出るようで※、どうしても耳に合わなかった。
        • ※理論的には、I/Vのあとのバッファ(LPF)で打ち消されるはずだが、劣化のために どこかがアンバランスになっているのではないか。
      • (他もそうだが)この件については別途詳しく書きたい。
    • 出力切り替えリレー: 接点が音に良くない(という情報・定説がある)ので、試しにI/V変換部のあとの2個を排除した(直結した)。
      • 予想通り 特性は全く変わらなかったものの、確かに音が変わった(特に高域が少し良くなった)。
    • DACチップのデジタルフィルタ: なぜか、sharp(デフォルト, 遮断特性(傾き)が急)よりslow(傾きが緩やか)が音が良さそう(「slowでないと駄目」に近い)なことが分かった。 → 音のキツさが和らぐ以外に、sharpは音が悪く感じる。
      • それらの違いは超高域(ナイキスト周波数付近)だけだと思って居たが、実際にはそうでもない感じで、超低域にも影響があるのかも知れない(まだ良く分かっていない)。 (→ 参考グラフ: 右端の落ち方が違う)
      • サンプリング周波数44.1kHzのsharpが良くなさそうなのは分かるが、(理論的にはあり得ないのだが、)どうしてか96kHzのsharpも良くない感じだ。
  • JACK(Linuxのサウンドシステム): 上のDACのフィルタの関係でサンプリング周波数は44.1kHzでなく96kHzが良いので、変えた。
    • なぜか44.1kHzのslowより96kHzのslowのほうが音が良い印象だ。
      • 44.1kHzのslowはエイリアシング成分が漏れて超高域(20kHz付近)の音が劣化するが、僕には聞こえない帯域である。それ以外に何か違いがあるようだ。
    • 本当は44.1kHzの整数倍の88.2kHzが良いのだが、サウンドカードがサポートしていないので96kHzにした。
    • 無駄にアップサンプルしているが、急なフィルタは音に良くないのは確かで、その急な部分が44.1kHzでは可聴域ギリギリ(22kHz近く)だけど、96kHzなら聞こえないところ(48kHz近く)に移る点で音に良さそうだから、全くの無駄ではなさそうだ。
      • なお、更に周波数を上げて192kHzなどにすると、DACの歪みが増えるなどデメリットがあるので、96kHz辺りが良さそうだ。
  • 部屋の特性の補正用フィルタ: 一新(簡素化)した。 → 音のボヤけが結構減った感じ。
    • 左右を別の設定(補正値)にすると良くない気がしたので、同じにした
      • 左右別に細かく補正しても意味がなく、大体合わせればいいようだ。
      • 別にすると、左右で音が変わってしまう(位相差の影響が大きそう)弊害が大きい感じだ。
      • あと、そもそも、音に対する処理は なるべく少ないほうが良い。
    • 超低域をカットするフィルタを、パラメトリックイコライザでなく緩いHPFにした。
    • 以前書いた、DACの歪みの左右差を補償する処理(HD2C)を止めた。
      • この差が本当に起こっているのか(測定時にだけ起こっているのでは?)疑問なのと、補償処理によって低域と高域の振幅と位相特性が劣化し、かつ、左右でアンバランスになるためである。
      • そもそも、歪み率が充分小さいので、左右に差があっても大きな問題でないこともある。
        • が、いつか解決したい。
  • アンプ(BA3886, 自作(キットを改変)): サーボ基板が使い物にならないので撤去した。 → 耳閉感・音が聞こえにくくなる症状の防止に結構効いた感じ。
    • (耳閉感や動作が)どうも怪しくて いろいろ調べたら、設計(回路)が「なってない」感じで、付けても大した改善がなく(オフセットや超低域の低減能力が低い)、メリットよりもデメリットのほうが多そうなので外した。
      • まあ、良く分からず・考えず・テキトーな売り文句を信じて買った僕が悪い。: 微小なアンプの出力オフセット(数十mV)を補正するだけのために、出力に常に補正信号を加算するのは愚の骨頂でしかない。
      • これに ついては(も)いろいろ書きたいが、長くなるので別にしたい。

 

以上の成果として、耳のトラブル(耳閉感・音が聞こえにくくなる症状、音が悪く感じる現象、痛み)が起こりにくくなるとともに、随分音が良くなった感じだ。前者は確認継続中だが、音の良さは従来比2-3割増しくらいか。試した中には効果のないものや逆効果なものもあったが、上に書いたものは全部効果があった。

どういうふうに良くなったかというと、(毎度書いているが、)音がクリア・ストレートに聞こえる、以前は分からなかった繊細な部分が聞こえる(≒「情報量が増した」)、高音が良いといった感じである。

ただ、そういう感想は、音が悪くなっている場合(例: 歪みが増した)にも出るので難しい。その場合は、長く聴くと耳が痛くなったり、キツく感じたり、不自然な感じがして来るので分かる。

そして、CDなどには想像以上に さまざまな音が入って居るようだが、残念なことに長らく気付かず、こうして再生系を改良して初めて気付く。そういうことが今までに何度もあったことに驚くとともに、一体全体どのくらいの音が入っているのか考えると恐ろしいものがある。

ただ、いつも書くが、一つ明記したいのは、どれも音を「自分の好み」にするためでなく、スピーカーから出て来る音が自分の耳に合わなくて(例: 耳閉感が起こることがある)聴き続けられなくなるのを解消しようとして やっている。だから、音源(収録された演奏)の音は可能な限り そのまま出し(それが僕の「いい音」の定義)、音と一緒に出て来る(まだ明確にできていない)「耳に悪い要素」を減らす方向だ。

僕は、スピーカーから出すのは音源そのものだけにしたいと考えている。だから、音源の音が悪かったら悪いままで聴くより仕方ないと考える(あるいは、リマスターされるのを待つ)。

そういえば、以前、ダウンロードで買った曲の音が悪くて、自分でリマスターもどきをしたことがある。個人的には、明らかに音源の音がおかしいなら、再生系で音を変えるよりは音源自体を直すほうが ありかと思う。

それから、以前(サウンドカードを買った時)は問題なかったのに、どうして耳のトラブルが起こり出したかを考えると、サウンドカードの劣化、アンプを交換して特性が変わった(かなり向上した)こと(+余計なサーボがあったこと)、自分の耳の調子の変化(経年的なものと日々の時間的なもの)が絡み合っているのではないかという仮の結論になっている。が、まだ続きそうだ・・・

 

(1/3 7:58) 最初に追記したように、その後、耳の問題が ほとんど起こっていないので、現在の構成・設定で ひとまず大丈夫そうなことが分かった。そして、随分 紆余曲折して見付けた、耳閉感の原因の一つ(超低域の変動)が正しかったようで一安心だ。なお、耳の問題の原因は他にもあると推測しており、追って それらの確認を再開したい。

 

という訳で、まさに取って付けますが、来年も(こんな感じと思われますが、)よろしくお願いします。

 

(2023/1/1 7:52-12:19 加筆・修正, 写真・図を追加, 構成を改良; 13:20, 20:35 WIMAについて加筆; 1/3 7:58 現状で問題なさそうなことを追記)

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(オーディオ関係が続いて飽き飽きだけど、これは計測・測定関連の話なのでヨシッ!

ってこともないw)

 

数日前の夜、オーディオ関係で「サンプリング周波数」+αだったかで検索していたら「サンプリング定理の誤解とCD規格の大罪」という すごい題のページ(以下、ページのサイト名を略して「HKページ」とする)が見つかり、驚くことが書いてあった。ちょっと見ると もっともらしくて「えっ?」と思うのだが、どうにも信じがたいので追試(というのか?)して、それが正しくないことを示す。

おそらく、既に多くの方が同様なことを されていると思うが、興味があったので自分なりに考え・確かめた。そして、HKページにはコメントが書けないので、ここに書く。メールは敷居が高いし、ここに書くほうが自分の再勉強のメモになるので。

それに、そのページには公開日がないが、ページ中のWindowsの画面中のデバイス名やPCの機種などを見る限り2010年頃と想像され、おそらく書いた本人も忘れているだろうからコメントする必要はなさそうだ。

あと、僕の他の同様の稿と同じく、分かっている方には「当たり前のこと」で読むまでもないし、噛み砕いたつもりだけど専門用語や必要な基礎知識は それなりにあるので、一般の方には「チンプンカンプン」で、どっちにしても余り意味がないが、まあ、自分の記録になるし、「謎」の調べ方の参考にはなるかと思う。

ただ、僕も もうサンプリング定理を正しく覚えていないし、(例によって)改めて調べ直すのも億劫なため、理論よりも実践的に検証したので、不完全なことはあるだろう。

HKページの主な主張は以下である。

  • 楽音をサンプリングした場合、波形は完全には復元できない。
    • 復元できるのは周波数成分情報のみ。
  • サンプリング定理は正弦波を復元する保証はしていない。
  • (そのため・その例として) ナイキスト周波数に近い正弦波をサンプリングして出力すると、AM変調が掛かったような音になってしまう。
    • 例: サンプリング周波数が4kHzの時に1990Hzの正弦波をサンプリングすると、低周波の包絡線が現れる。
      • それを出力すると、「ピロピロ」という音になってしまう。

全部間違いという訳ではないが、僕からすると、以下がおかしい。

  • 周波数成分情報しか復元できないというが、その「周波数成分情報」とは一体なんだろうか?
    • 例えば、振幅や位相は保存できないということ? じゃあ、デジタルデータには時間ごとの周波数とか角度しか記録されていない??: どこでそんな器用なことを?・・・
    • そもそも、「サンプリングした」デジタルデータというのは ある(一定)間隔で振幅(大きさ)を記録したものだから、少なくとも振幅は復元できるのではないか?
  • サンプリング定理は正弦波のことを述べているので、逆に正弦波しか保証していないんじゃなかったか? 上と同じく、正弦波でなく周波数だけを復元できるものは一体何?
    • 得体の知れない特殊な信号??
    • (余弦波(cos)とかいうオチはないよねw)

そして、HKページの、「サンプリングした波形」※に そのページの図のような低周波の包絡線が現れることと、出力すると「ピロピロ」という音になるのが、どうにも信じられなかった。

※Audacityで生成した正弦波をでSoundEngine Freeでリサンプルしたようだ。(どうして そんなことをしたのかは不明)

そもそも、すごく高い音が「ピロピロ」になるんだったらCDも何も聴けたものじゃないはずで、実際には そうなっていないのだから「論外も いいとこ」と思えるが、根拠・証拠なしに決めつけたり切り捨てたりするのは科学的でない。それこそ良く居る*マニアと同じことだ。

それで、HKページの主張する、正弦波が「ピロピロ」音(包絡線による音?)になる現象が起こるか実験して確かめたが、最初は起こらなかった。

(以下、「アップサンプリング」、「アップサンプル」はオーバーサンプリングと同じ。「リサンプル」はサンプリングレート変換、「リサンプラ」はサンプリングレート変換するもの、サンプリングレートコンバータ・SRCのこと。)

まず、HKページと同様の手順※を実行すると、確かに波形に包絡線ができた(→ データの波形: 一番上, 再生波形*)が、再生しても その包絡線に起因する(「ピロピロ」という)音は出なかった。スペクトラムにも包絡線(約1.4kHz)の山は見られなかった(あとで書くが、これには見落としがあった: 実は1.4kHz辺りと その高調波に小さい山があるが、微小なので取り込み時の雑音と思って無視した)。

※一般的なサンプリング周波数の44.1kHzと そのナイキスト周波数に近い正弦波(20.6kHz)を使った。

*書いたあとで波形を見たら なんか妙だ。: というのは、サンプルされた点はグラフ中の点だけなのに、なぜか正弦波の波形が表示されているのだ。想像だが、表示プログラム(REWのScope)が「うまくやっている」(少し前までの軌跡を残している?)のではないか?

こういうことは ちゃんとプログラムの資料を調べれば分かるだろうが、テキトーに使っている。良くないことだ。

次に、HKページにアップロードされている、音がおかしいというファイルをダウンロードしてAudacityで見ると、確かに包絡線が出た(→ データの波形: 下側)が、再生しても「ピロピロ」という音は出なかった。(→ 再生波形) スペクトラムにも包絡線らしき山は見当たらなかったが、実は包絡線の周波数の計算を誤って見落としていた。: 包絡線の周波数は10Hzで、山はあった。(→ 超低域のスペクトラム: 10Hzに山: これも最初はHKページでの取り込み時の雑音だと思い込んだ。) ただ、その音が出ても「ピロピロ」とは聞こえないはずだ。

更に、サウンドドライバ(サンプリング周波数: 96kHz)でのアップサンプリングの影響を避けるため、HKページの条件に近い45kHzの正弦波でも試したが、包絡線の成分は出なかった。アナログを経由しないと出ないかと思って試したが、それでも出なかった。

それで、念のためにブラウザ(Vivaldi)で音がおかしいファイルのリンクをクリックして再生したら、確かに「ピロピロ」という音が出た※(ただし、僕には「ピピピ」に聞こえる)。 それから、ダウンロードしたファイルを別のプレーヤーアプリ(例: Audacious)で再生したら、最初の一瞬だけ音が出て あとは無音だった。

※ブラウザによって動作が異なり、Chromeでは音がせず、Firefoxは再生せずにダウンロードダイアログが出る。

挙動の違いの原因を推測すると、そのファイルのサンプリングレートが4kHzと(現代のPC環境には)異常に低いためだろう。: ブラウザが内部でリサンプル(例: 4kHz → 44.1kHz)処理をしているとしたら、それがうまく働かないためではないか。

→ 僕の環境で性能の悪そうなリサンプラを探して試したら※、ようやく「ピロピロ」が再現した。残念なことに、再生波形をキャプチャしたデータはなく、スペクトラムだけしかない。

スペクトラムを見ると、音を「ピロピロ」にしているのは、基本波より50dB以上小さい(1/316以下)400Hzの高調波4本に思えるが、どうにも信じられない。高調波の数が多い分、効くのか。他に2kHz以上のエイリアシング成分も効いているのか。

※Audaciousで出力をJACKに、プラグインSample rate converterのリサンプル処理を"Skip/repeat samples"にし、HKページの問題のデータ(サンプリング周波数: 4kHz)を再生した。

一方、ダウンロードしたものをプレーヤーアプリで再生した場合は、サウンドドライバ(僕の環境ではPulseAudio)や再生するアプリのリサンプラが使われるのだが、信号の周波数(1.99kHz)がリサンプラのLPFのカットオフ周波数(2kHzの少し下)より高いために ほとんど全部カットされるのではないか。

ただ、リサンプラがアップサンプル前にLPFを掛けるのか、ちょっと自信がない。 → アップサンプル後にLPFを掛けるのかも知れない。いずれにしても、実際のリサンプル処理は良く分からない。

そして、最初にダウンロードしたファイルを正常に再生できたのは、Audacityに取り込んだ時に「うまく」アップサンプルされてしまったためと想像する。再度試したら、どうも、Audacityのプロジェクトのサンプリングレートが4kHzなら小さい音※で再生できる(ただし、「ピロピロ」でなく普通の音)が、それ以外(例: 44.1kHz)では音が出なかった。

※音が小さくなるのは、Audacityは上記同様にアップサンプル前にLPFを掛けているが、そのカットオフ周波数が高目なために「少し」通ったためだと推測している。

つまり、「ピロピロ」という音は実際にはないのだ。それは再生時のリサンプル処理が良くなくて発生したのではないか。つまり、実験(手順・方法)の誤りだ。よって、最初から問題はなかった。

はい論破。

 

では終われないw

というのは、不思議なことがあるのだ。: 確かに、その主張どおりに波形に包絡線が現れて いかにも変調されているように見えるのに、スペクトラムには包絡線の周波数に山が出ず(上述のように、実際には小さく出ていた)、再生した音も正常だったことだ。それで、どうしてそうなるのかを考えた。

この時点で、僕はHKページの作者と同様な誤解をしていた。それは、最初に書いたように、サンプリング定理を正しく覚えていないためだった・・・

この問題は、確か 学生の頃にも、取り込んだ波形を見て不思議に思い いろいろ調べたり実験して納得した気がするが、すっかり忘れてしまった・・・

それで、試しに包絡線のあるデータ(20kHzの正弦波(サンプリング周波数: 44.1kHz) → グラフ: 上)を一旦アナログにし※、高いサンプリングレート(約4倍, 96kHz)で取り込んだら包絡線が少なくなって「まあまあ まとも」な波形になった(→ グラフ: 下)ので、サンプリング定理では「そういうもの」で、デジタルデータがおかしく見えても、アナログに変換すれば ちゃんとした波形になると理解した。(が、あとで気付いたが、実際には、スペクトラムには小さいものの、おそらく包絡線の成分が4kHzに出ている。詳しくは後述する。)

※試しては いないが、アナログにしなくても、高い周波数にアップサンプルすれば同じ結果になりそうだ。

そして、その後の検討と試行により、包絡線の問題は(おそらく)解決した。 (以下、理論派の方には耐えられないだろうが、フーリエ変換とDFTを同様のものとして扱っている。)

  • デジタルデータに包絡線が現れるのは問題ない。: そういうものなのだ。(単なる「見た目」の問題?? が、上を見るとそうでもなく、「仕方ないことで、実用上は問題ない」という辺りか。)
  • アナログ信号として出力する時にsinc関数(現実にはLPF)を適用すれば、本来の周波数の「ちゃんとした正弦波」になる。
    • sinc関数(LPF)は複雑なので、いくつかのサンプルの移動平均と考えても大きな間違いではない(LPFの多くは係数付きの移動平均だ)。
    • (今は簡単に実験できないが、)そのまま出したら きっと駄目だろう(それが「ピロピロ」?)。
  • 包絡線を持つ信号(デジタルデータ)のスペクトラム(振幅)を見ても、包絡線の周波数に成分がないのは錯覚で、出ている。が、どうしてか予想外に小さい。 (← sinc関数(現実にはLPF)を適用しているため?)
    • だから、包絡線の音は聞こえないのだろう。
  • 更に調べたところでは、AM変調(この場合は過変調に相当すると考えた)やDSBのように、スペクトラムでは基本波の両脇に包絡線の帯域幅の広がりが出るはずだが、実データを見ると ほとんど出ないのが謎。
    • AMなどのアナログ信号処理とデジタル信号処理の違い? そんなことない?
    • 最初は、以下のように誤った理解をしたが、そうではない。: フーリエ変換して振幅を求める時に絶対値または自乗されるので、同じ周波数成分の正負の信号は打ち消し合わない。
      • すごく大雑把に言うと、重畳されている包絡線の信号は正負で同じ振幅なので、フーリエ変換して振幅を求めると打ち消し合って なくなる。
        • 現実には、ナイキスト周波数付近では正負の成分は1サンプルずれているが、振幅は概ね同じなので、概ね打ち消し合う。
      • 普通のスペクトラムでなく、実部と虚部を出せば包絡線の周波数に山ができるのだと想像する。
    • ※変調関係で参考にした資料: 資料1, 資料2, 資料3, 資料4, 資料5, 資料6
      • 余談だが、学生時代にサボっていたせいか、こんなに難しいことを学んだ記憶がない・・・

 

それから、HKページの主張にも正しいことがある。: サンプリング定理(実際にはフーリエ変換だったか)は正弦波のことしか言っていないので、元のアナログ信号と全く同じ波形は再現できないことだ。それは、アナログで元の信号の高周波成分ををLPFでカットするのと同様なことで、デジタルではサンプリング周波数で決まる上限の周波数(ナイキスト周波数)までしか表せないから、仕方ない。

また、更に うろ覚えだが、信号のタイミング(位相)も完全には再現できないのではないか。というのは、ナイキスト周波数に近い領域では たった2つ+αのサンプル(点)で信号の1周期を表すことになり、1周期未満の微妙な時間のズレは表現できないからだ。 ← これは正しくない。位相も保存できる。というのは、フーリエ変換すると実部と虚部ができ、そこから振幅と位相が求められるが、ナイキスト周波数近くの位相は正しくないという話は聞いたことがないからだ。

直感的な理解は、ナイキスト周波数近くの正弦波で、頂点がサンプリング時刻から少しずれている場合には、隣り合った2つのサンプル(点)で表され(→ 参考: 波形※)、それでズレ・位相が表現できることだ。もし、頂点がサンプリング時刻ぴったりなら、1サンプルで表され、位相は0か180°だ。

※画面を見ていると、この点が波形上で動くのが おもしろかった。そして、それがHKページの問題が再現しないことに関係しているのかと思った。

だから、HKページの主張の「波形は完全には復元できない」は正しく、正弦波の集まりでしか復元できない。

例えば、ナイキスト周波数近くの矩形波や三角波の形は崩れる(未確認)。

あと、これと関連した良く見る誤解は、通常とハイレゾオーディオのグラフの波形を比較して、サンプリング周波数や分解能(ビット数)が低い・粗い(少ない)とギザギザになってしまうという主張・宣伝だ。上と同様に、デジタルで見るからギザギザな訳で、アナログにする時にsinc関数(LPF)を掛ければ滑らかになる(滑らかさは そのフィルタがどのくらい良いかに掛かっている)。ただ、値のないところは繋げているだけなので、周波数も分解能も高い・細かいほうが元の信号を忠実に再現できる(可能性が高い)ことは確かだ。

だからと言って、細ければ音がいいとは限らない! 細かい区切りが変動したり、それらに いい加減な値を入れたら いい音どころはないし、前の稿に書いたように、勝手に作った隙間や細かくして折角できた広い空間にゴミを詰め込む会社がある。

そして、「ギザギザだから変な音・悪い音」とは限らない。実際、上に出した、包絡線が出ている、いかにも変な音がしそうな外見のデータの音は全く変じゃない。

例: 変な見た目(上) → 実際の波形

 

理解し切れていない・調べ切れていない点があって若干消化不良だが、とりあえずは(当然のことながら)サンプリング定理に大きな問題は ないことが分かり、HKページの主張の大半は正しくないことが分かった。

茶化すのは良くないが、HKページの中身は題の「サンプリング定理の誤解」だったから、その点は間違っていなかった。

 

そして、僕の喉に引っ掛かった小骨的なものをクリアできた。

 

PS. HKのページの下のほうを見ると いろいろな計測器が出て来るが、そういう ちゃんとしたものを使われていた方が、デジタル信号処理の基本を理解されていないのは随分妙だ。ただ、他にもそういう方を結構見るので、アナログの経験が長い方はそうなのだろうか? もしかして、アナログとデジタルは似たようなものと考えている? そう決め付けることはしないが、そんな傾向があるのかも知れないと思った。

(12/23 10:56) 勝手なイメージだが(「そんなことないわボケ!」と言われても仕方ない)、アナログの方は時間軸・波形で考えることが多そうだし、オシロのような時間軸の測定器(しかもコンピュータベースでない)を好んで使っていそうだ。

他には、長い経験に自分の勝手な思い込みが根拠なく裏打ちされてしまって、考えが誤っている可能性に思い至らないことがあるのかも知れない。

HKページで その例を一つ挙げれば、直線補間が最良のように思われていることだ。各自の好みは良いけど、そういうところから本文に書いた間違いが始まっているようだ。実際、HKページの一番上のグラフの赤線は直線補間だろう。

やっぱり、技術者だったら、常に疑う・確認する、証拠に基づく態度を忘れてはいけないな。

 


以下は、HKページのリサンプラが不充分なことに気付く前に書いたものだが、メモとして残す。

[下書き1: 注: ページの筆者は一旦アナログにして取り込んだ訳でなく、単にリサンプルしただけのようだ。]

どうしてなのかを推測したら、HKページの実験方法が誤っているからのように思えた。というのは、いくつか妙なことがあるのだ。

  • サンプリング周波数44.1kHzで作った正弦波(1.99kHz)をサンプリング周波数4kHzで取り込んでいる。
    • 再生は44.1kHzなのか、4kHzなのか? → 44.1kHzと考える。
    • 僕なら、サンプリング周波数44.1kHzで21kHzくらいの正弦波を作って再生し、同じサンプリング周波数で取り込む(実際、そうして実験して再現できなかった)。
  • それを4kHzで取り込むとして、そんな低いサンプリング周波数が可能なデバイスはあるのか?
    • HKページの画像中の"YAMAHA AC-XG"から、デバイスはYMF753(AC'97)らしきことが分かり、ドライバ(AC-XG WDM)のデータシートには可能なサンプリング周波数は8k-48kHzとあるので、4kHzでのサンプリングは無理そうだ。

だから、実際には どういうサンプリング周波数で取り込まれたかは分からないが、正しくない周波数で取り込んだために音がおかしくなったのではないか。また、その変な周波数がリサンプルされて更に音がおかしくなったことも推測される。

HKページの著者は音がおかしいファイルを再生すると、「ピロピロ」という音が出ると書いているので、再生系がおかしいのだろうか。サポートされないサンプリング周波数4kHzのファイルを無理に再生しているために音がおかしいのか。

ちなみに、僕の環境では、必ず再生系が対応するサンプリング周波数にリサンプルされるために問題ないのだろう。

[下書き2: 注: この文章には大きな問題はないが、「ピロピロ」音が ないことが分かる前に書いたものなので、使わずに残った。]

いろいろ試した結果、HKページの測定方法が誤っていたために誤解し、それに基づいて書いたのが大きいだろうという結論になった。

が、あとで分かるが、それ以上に、デジタルデータを出力する時にsinc関数(現実にはLPF)を適用することを考慮していないのが大きかった。

 

(12/23 5:12 わずかに加筆・修正)

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近頃はオーディオネタばかりで自分でも飽き・疲れているものの、他にもまだ耳閉感の原因調査やDACの2次歪みやフィルタや特性補正フィルタの調整関連、次期DACの話など書きたいことが溜まっている。が、それらの検証・確定に時間が掛かって居るので、別の手軽なものを書く。 (それでも なんか長いよw)

 

昨夜、どうしてだったかは定かでないが※、再生中の音楽(グールドの「ゴルトベルク」(1981))のスペクトラムを見てみたら15kHzに山があった。FMのパイロット信号*のようなものだ。以前も気付いたのだが、同じアルバムでも、トラックによって あるものとないものがある。想像だが、このアルバムはビデオ作品も同時に制作されているので、音をビデオの処理系に通すと付いてしまうのではないか。@

※耳閉感の原因調査の一環だったか、DACや補正フィルタの設定変更の効果の確認だったか。

*今まで15kHzだと思っていたが、実は19kHzだった。

@調べると、ディスプレイの水平同期周波数は15kHzとかなので、それが混じる??

それから、そのアルバムはソニーなのでSBM(Super Bit Mapping)との関係が気になり、以前から謎だった その仕組みを調べたら、分かりやすく書かれたページ(FIDELIX 「アナログ約60dB、デジタル90dB以上というDレンジは比較不可(その2)」*)があった(ページの下のほう)。技術的に正確ではない理解だろうが、要するに、振幅の分解能をCD(16ビット)以上に細かくするため、音を高周波(ただし、CDなので22kHz以下)でPWMしているようだ。音を濁すことで、何ともおぞましい・・・

それにセコい! ギリギリ可聴域※のたった10kHz未満の帯域をケチって音質向上を目指すなんて・・・ 僕からすれば、いくら聞こえにくいと言っても、本来・メインの帯域を別の用途に使ったら音質低下になると思う。

※自分たちで可聴域に合わせてCDの仕様を20kHzまでと決めたのに、勝手に狭くしていいの?? まさに御都合主義ではないか。

あと、PWMみたいに振幅を変えるにしたって、どうせ「一番下のビットは微小で聴覚への影響はほとんどないから変動させても問題ない」とかいう論理なんだろうが、自分たちで必要だと思って決めた16ビットを狭めてどうするよ??

全くの想像だが、MQAも同様のことがあるのではないか?

*FIDELIXの技術情報のページは大変ためになった。一部を除いて僕と指向や考え方が合っている(もちろん、レベルは あちらのほうがずっと高い)ので、頷きながら読んだ。

なかなか おもしろかったのは、オーディオ(・ステレオ)は音が悪くなるほどBGMになってしまうという記述だ。

なお、僕はBGM向きのシステムを否定しない。そもそも各自の好みの問題だし、システムには それぞれの用途がある。それに、音の悪いBGMなんて なかなか耐えられないから、ある程度の質は必要だ。

だから、真意は、音の良さを突き詰めると真剣に聴かざるを得なくなって、それはBGMには向かないということなのだろう。

というのは、僕のシステムはBGMに向かないのだ。: 作業しながら だらだら聴くのは なんか難しい(大抵、作業・思考の邪魔になって停める)し、ちゃんと聴くと短時間(例えば、ポップ音楽なら数曲、クラシックだと1楽章)で満足してしまって、休憩したり寝て残りは翌日に回したりすることが結構あるのだ。

そもそも体力が落ちているとか、音が悪くて疲れるせいなのかも知れないが、音が良くて聴き込んでしまうからかも知れないと想像していたのだ。(同様なことは以前にも書いた。) だから、自画自賛的に言えば、僕の今のシステムは音が良いほうなのかも知れない。

もう一個、疲れる原因として、演奏の音質の良し悪しが分かってしまうことがある。BGMで音の悪いものが流れて来ると、疲れたり嫌になってしまうのだ。

 

それから おもろくなって、いろいろな録音演奏(CDなどの、電子的に収録されて配布された演奏、要するに生演奏以外)を調べてみたら、以下のような種類の雑音などがあった。

  • クソお粗末なノイズシェイピングらしき雑音 (約15kHz以上で増大する)
    • SBMなどの「高音質化」処理の弊害だろう。
    • 元々の素材の関係(テープや機材が古いなど)で、本当の雑音の場合もあるかも。 (→ これがそうかも: 5k-13kHzくらいまでの山はテープのヒス、それ以上はノイズシェイピング?)
    • デジタルTVでもあったが、収録・制作にそういう機材が使われている?
    • 手持ちのオーディオインタフェースScarlett SoloのCirrus LogicのコーデックのDAC(30kHz以上に同様な雑音: グラフの緑)がマトモに見える・・・
  • 露骨な高域カット: 15kHzなど
    • スペクトラムが不自然な形状の場合もあり。
    • ダウンロード販売版にあった。 → 実はCDと同じ音ではなく、ダウンロード購入するのは得策ではなさそうだ。
      • 買うなら、デモ版で確認したほうが良い。
        • が、デモ版が何を元にしているのか不明なので、分からなさそう・・・
    • なぜか、同じ演奏の配信版(Spoitfy)には ないことがある。
  • 15kHzの山: ビデオ系?
    • VHS Hi-Fiを経由したものにもあり。: 上に書いたようにTVの水平同期周波数が混じっているようだ。
      • Hi-Fiビデオはビデオの回転ヘッドで録音・再生しているため、ヘッド切り替えの雑音だろうか。
        • 当時、そういうのがある(から駄目だ)と聞いた(けど聞こえないので無視した)覚えがある。
    • SBMと書かれたCDでも、上のノイズシェイピングではなく15kHzに山のあるものがあった。
  • 16kHz近くの山: MDソフト? CD-Rレコーダ?
    • 検索してもMDにそういう規格は見つからないし、あるMDレコーダの仕様では周波数特性は20kHzまでとなっているので、このソフト固有のものかダビングに使ったCD-Rレコーダ(一瞬、PCでないものを持っていたことがある)か、その時の再生に使ったMDプレーヤのものだろうか。
      • そう言えば、このソフトには元になったTV番組の名前(「百恵復活」(1992))が付いているので、その関係と思えなくもないが、単なるベスト盤だから違うだろう。

今回調べた限りでは(以下同)、当然ながら、レコードカセットテープを取り込んだものには なかった。カセットテープはFMから録音するとパイロット信号が入りそうだが、上に書いたように19kHzなので、まず録音されない(当時の機材はラジカセだったし、律儀にMPXフィルタ(付いていたら)を入れていたかも知れない)。

以下に、今回測定した、演奏の冒頭の一部のスペクトラムを載せる。縦軸は振幅(音量)、横軸は周波数、赤線はピーク、黒線はリアルタイム値である。 (ポイントは どのグラフも右端だけだし、赤と黒の片方でいいのに、手抜きをして見せ方が悪いのは御容赦。それぞれの曲名などは記録しているが、特に意味がないので ほとんどを省略した。)

レーベルでの傾向としては、大変大雑把な言い方だが、レコード時代は海外のものを(手を掛けず)なるべくそのまま出していたように見受けられた、日本のワーナー系はノイズシェイピングのような雑音がなくて(余計なことをしてなくて)良さそうだった(ただし、現在の海外の本家ワーナーは そうでもなく、雑音のあるものがあった)。

ただ、メディアへの記録は素直でも、音作りでは「海苔弁」のものがあったりするから、必ずしも音がいい訳ではない。

一方、SBMを出しているように、ソニー系は(レコード時代もそうだったが、)余計なもの満載感が強い。※ そして、いかにも古風で自然派と思われたデッカにも雑音があった(そういえば、以前、繋がった楽章をフェードout/inして切ってしまった曲をダウンロードで売られたから、近頃は駄目になってしまったのかも知れない)。なお、グラモフォンは いかにも素直・実直そうなので調べていない。が、近頃はいろいろ頑張ってしまっているから どうだか。

※レコード時代に余計なことをしていたと言えば東芝EMI(今は もうないのか・・・)も気になるところだが、測っていない。余計なことの被害(?)を受けていたビートルズの手持ちは(その余計を嫌って)輸入盤(CD, EMIまたはCapitol)のみなので そっちしか見なかったが、問題はなかった。

 

音の良し悪しについては、上のような雑音やパイロット信号などの有無と その演奏の音が良く聞こえるかの相関は余りない。要するに、僕のこれまでの印象とも合うが、上のような雑音があろうがなかろうが、音の良し悪しには関係ない。

例えば、今回測って驚いたのだが、異常なスペクトラムの演奏(ルガンスキーのラフマニノフのピアノ協奏曲 第2番 (2005))を、今まで全く問題なく聴いていたのだ。

だから、確かにそこらは僕には聞こえない領域なのだろうけど、聞こえなくても感じる気がする(耳閉感の原因の一つかと考えて調査中)ので、そういう余計なものは嫌だ。

実際、何か分からないけど音が悪い感じ、聴くのが嫌な感じがしていたもの(ミヒャエル・ポンティ: 「ラフマニノフ:ピアノ曲集」(2010))には、高域に雑音があった。その雑音が音の悪さの原因とは限らないが、可能性はある。

結局、人は自由に「どこの周波数まで聴く」という設定は できないので、現代の録音演奏を聴くには、例えば僕のように15kHz以上が聞こえないほうが幸せそうだ。

なお、そういう周波数には聞いて分かる音は入っていない(聞こえないので想像w)。電子楽器を除けば、シンバルとか いかにも高い音も、基本波は数kHzだ。

 

そして、

聞こえない(聞こえにくい)から、カットしたりゴミを突っ込んだりしても問題ない(キリ)*

*全く別件だけど、Scarlettの会社フォーカスライトに30kHz以上で雑音が出る件が何とかならないか問い合わせたら、本当に「聞こえないから問題ではない」という返事が来た。まあ、そういう意識の低いところの製品を買ったのが間違いだったな。

「聞こえない」とは言うが、帯域としては超音波だから、レベルにもよるけど、気軽に出していいとは思えない。ユーザーの中には不調を訴える人もいるのではないか(僕はそうだ)。他には、アンプやスピーカーを壊す可能性も0ではない。

仕様では出力の周波数帯域は20Hz-20kHzだそうで、その外の音は出ないかと思うと そうではないのも問題だろう。

って態度で いいのかと思う。上げ底・ステルス値上げや食品添加物や放射性廃棄物みたいなものだ。そして、そういう態度は、聞こえないはずの帯域にまで音(や雑音※)を入れて出すハイレゾと相反しており、技術者・制作者・販売者の欺瞞を感じる。

※読んだだけだが、SACDの超高域(30kHz以上)にはノイズシェイピングの雑音が大量に入って居るものがあるそうだ。 (→ 参照: 「DSD64の問題」)

(15k or)20kHz以上は聞こえるんだか聞こえないんだか はっきりしろ!

 

PS. 上のグラフを見ていると、今までの試行錯誤(メーカーの うたい文句にコロッと騙された?)を思い出す。: 「(レコード・)カセットよりVHS Hi-Fiのほうが断然音がいい」と思い(込んで)それで録音・再生していたり、(一応良く検討はしたけど)確かな根拠もなく、「これからはCDでなくMD(市販ソフト)だ」と思って数枚買ってみたり、「(カセットでなく)CD-Rに録音しよう」と思って買ったが すぐに捨て、近頃は「CDよりもダウンロード版だ」と思って買ったが、上のようにCDとは質が違うものがある。

と、今になってみると全部失敗だったよwww まあ、それもおもしろいことだ。あと、ずっと一貫しているのは、レコード・カセット(ラジオも)、更に言えば、アナログや物理メディアは嫌だってことだろうか。どういう気持ちかと言えば、壊れやすい、音質が確保しにくい・劣化しやすいもの(もちろん、面倒なものも!)は嫌なんだと思う。その点ではダウンロード版が最高だが、現実は・・・

PS2. レコード時代の日本のレコード会社の「余計なお世話」について: 本文で触れたので、どういうことだったかの例を示す。

東芝EMI: 僕の場合はビートルズだったが、どうしてかは分からないが、海外のアーティストを無理して完璧に日本化して売っていた感が強い。今となっては寒過ぎる邦題(例: "This boy"を「こいつ」)とか、単語(翻訳?)にしても"where"を「ホエア」(何だい、貝かよと思うわ)と書いたり。。。ジャケットだって、シングルは全部(オリジナルは それぞれ別だった)国内のダサいデザインに統一されて居たし、LPも下手なツギハギとかボカシ(オリジナル盤の番号をアナログでボカして消し、その下とかに国内の番号を付けていた)までして国内盤にしていたのは すごく気に入らなかった。

他に、解散後に再発した初期(Appleができる前に出たもの)のレコードのジャケットや帯や紙にAplleのロゴを付けていたのは、時代を遡るみたいなミスマッチさがあった。

そんな訳で、東芝EMIのビートルズ作品には「余計なことすんな!!!」の印象しかない。

ソニー系: 東芝EMIと同じくらいに「余計なことすんな!」だった。例えばピンク・フロイドの"The Wall"の紙の内袋に歌詞が手書き風に書いてあるのだが(→ 参照)、その国内化に必要な部分(確か、権利関係とかメーカー名だった)を、それに似せようとはしているけど下手くそで「なんかおかしい」(子どもが真似た感じ)文字を書いていたのにはムカついた。

一方、ワーナー系は そういう無駄な手間は掛けずに「ほとんどスルー」的で気持ち良かった。でも、やっぱり、あの無駄な「帯」はあった・・・

さすがに そんな下らない手間を掛けられて高く売られても いいことは全くない(役に立ったのは日本語の説明文くらいか)ので、一通り揃えた(懲りた)あとは輸入盤に切り替えた。

とは言え、当時は情報が少なくて、Capitolも阿漕なことをしていたのを知らずに買った輸入盤("Rubber soul")の曲目がオリジナルと違うことに気付いて、大変がっかりしたこともあった。

だから僕は、今、「紙ジャケを完全復刻、国内盤の(復刻)帯付き」とかいうCDを見ると溜息しか出ない。そんなものをありがたがる奴が居るのか? なぜ??????????

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大嫌いな、時代の徒花的有名人風に書けば「DACのオペアンプを交換する人、みんな馬鹿です」だが、そうは言わないw

DACなどのオペアンプを換えると音が変わると言われているが、僕は否定的だ。確かに、僕もDACのオペアンプを交換したら※音が変わった気がするが、それが良い・正しいことだとは思わない。むしろ、変わるのは何かが おかしいからだとすら思って居た。

※当然ながら音を好みにするためでなく*、回路を より正しい・好ましい動作にして、DACを より良い特性(≒ 無色透明、無味無臭)にしようと思ってである。

*その背景には、「DAC(アンプも)に固有の音・主張があってはならない」という考えがある。

先日、別件(サウンドカードの歪みに左右差がある)を何とかしたくて調べていたら、音が変わる原因の一つであろうものが分かった。 ― 交換したオペアンプの仕様・特性と、そもそもの回路設計時に想定したオペアンプの仕様・特性の差によるのではないだろうか?

特に、DACでオペアンプ交換される箇所の一つのI/V変換部(DACチップの直後にあり、チップの出す電流を電圧に変換する回路)はオペアンプの特性に敏感なようで、(DACチップにもよるだろうが)下手なものを使ってはいけない。 (→ 参照1: 「I/V変換回路の考察」, 参照2: 「6. 雑音に関する考察」)

僕は ほとんどPCM1792Aしか使っていないので、以下はPCM179X系の話になるが、他でも同様だろうと思う。また、アナログ回路(いや、ハード全般か)は初心者も いいところで まだ完全には理解できていないため、おかしい点があるかも知れない。

DACのI/V変換部のオペアンプにはフィードバック抵抗と並列にコンデンサが入っている。このコンデンサはオペアンプが超高域で発振しないように(超高域での)ゲインを下げる※ものだ。

DACとI/V部の回路の例 (from Walt Kester: "DAC Interface Fundamentals" (2009))

その容量CFは以下の式で求められる。 (→ 参照, 記号は上の図に合わせた)

CF= sqrt(CI/(2π RF fu))

CI: オペアンプの-(負)入力側の容量 (上の図のCDAC+CIN)
RF: オペアンプのフィードバック抵抗
fu: オペアンプのGB積(GBWP)

※直感的には、コンデンサは周波数が高くなると抵抗値が下がるので、超高域では並列の抵抗(本来のフィードバック抵抗)とコンデンサを合成した抵抗値が小さくなって、オペアンプの負入力に電流が多く入る*ことでゲインが下がると理解している。

*シミュレータでフィードバックの電流が増加するのを確認した。

が、一方で、広帯域オペアンプはゲイン1で使うと発振するものが多いのに、危ないところでゲインを下げていいのかという疑問が未解決だ(これはアンプ制作の時から謎だ)。

そして、オペアンプ交換に際して それ以外(回路)の条件が変わらないとすれば、フィードバックコンデンサに必要な容量CFはオペアンプのGB積で決まる。逆に書けば、オペアンプのGB積に合わせてフィードバックコンデンサの容量を調整する必要がある。

フィードバック抵抗を換えて調整することも可能だが、I/V変換特性が変わるから本末転倒だ。

ここで、ユーザがオペアンプを好みのものに交換するとどうなるかというと、そのGB積は当然ながら設計時に想定したものとは異なるだろうから、コンデンサに必要な容量が変わるはずだ。が、コンデンサを換えることは不可能だ(実際には可能だが、ソケットなんてないし、交換している人を見たことがない)。

すると、悪い場合にはオペアンプが発振することになる。そうでなくても、詳しい条件は分からないが、リンギング(オーバー・アンダーシュート)が起こることがある。すると 波形が変わる※ので、「オペアンプを換えたら音が変わった」(実は変質している)となるそれが良いことでない(少なくとも原音と異なる)のは明らかだ。

※余談だが、DACやアンプの製作時にオシロで波形を見て確認しているようなページを良く見るが、本当に確認になっているのかと思う。というのは、今のDACの分解能は20ビット前後(→ 約120dB, 最小と最大の比は1:10万)にもなり、オシロで普通に表示するだけでは最小値付近の微細な変化が見えるとは思えないのだ。

上の例だと矩形波のオーバー・アンダーシュートだが、画面を見て「矩形波が綺麗に出ている」などと満足しては いけないのではないか。そもそも、正弦波だったら わずかな歪みすら分かるかどうか(プロは分かる?)・・・

もちろん、交換しても問題なく動く場合は多い(メーカー推奨(?)のオペアンプは そうだろう)。そういうのは、元のCFの容量で ちゃんと動くような特性・仕様なのだろう。が、本来のCF(からもたらされるゲイン低減特性)とは違うので、やっぱり(文字どおり多少)音が変わるだろう。

なお、関係する仕様・特性はGB積だけではない。他には、入力インピーダンスの違いでI/V変換特性が変わりそうだし、スルーレートや雑音特性は大いに効いて来る(最初のほうの参照1, 2を参照)。歪みも効きそうに思う。あと、上の式のオペアンプの負入力側の容量も変わるだろう。

だから僕の意見は、

オペアンプを換えて音が変わるのは本来のことではない。良いことでもない。

である。

 

もちろん、(僕の指向とは全く逆だが、)オーディオ機器を楽器のように考えて、積極的に音を作る行き方もある。それは「あり」だ。上の話は忘れて良いw

ただ、余計な話だけど、そうするにしても、他人の主観的な感想・評判に頼って交換してみて、やっぱり主観で「良くなった」、「悪くなった」を繰り返すのは、論理的でないとか効率が悪いとか無駄な気がしないでもないが、趣味なので とやかく言わない。

仮に僕がそうするとしたら、まず、測定などで好みの音の「正体」を見付け、それに合う機器を探し、改良することになるだろう。

ただ、(別件ではあるが、)DAC探しをしていると、どうしてか、測定・計測のような客観的な値に依らない・公開/公表しないオーディオ屋が多くて理解できない。製品の仕様に特性の実測値を書かないで平気な顔だ。一体、そういう人たちはマトモな技術者なのか大変疑問だ。そして、そういうのばかりだと、上の「(自分の好みの音の正体)に合う機器を探」すのが 困難になる。

そういうところから買う人は、どこの誰かも知らない人が作った「音がいい」というモノを、どうやって信じるのだろうか? そして、その「良い」と宣う音が自分に合うか、どうやって分かるのだろうか???

でも、趣味なので、どんなやり方をしても、いくら回り道しても、非効率な やり方をしても全く問題はない。それはそれでいい。僕もそういうところはある。

話は変わるが、車でも きっと同様で、タイヤやエンジンなどを換えて乗り心地や「走り」が変わったというのに似ている。僕にしてみれば、やっぱり設計時のもの(純正)の性能が最も「正しい」し、変わるのは何かが違う(正しくない)からだと考える。

とは言え、純正タイヤは高いとか、オールシーズンがないとかの仕方ない制約で別のものにせざるを得ないことはあるし、変化を楽しむこともあるだろうし、ものすごく気に入ったエンジンもあるだろうw あと、たまに、標準の状態が使いにくいから変えることもある。

 

結局、何でも正しい状態のままにするのが正しいとも限らないし、どうするのも各自の自由だ。けど、何が正しい(本来の)状態なのかを考え、自分が何をしているかを把握するのは重要だと思う。

 

PS. 今気付いたが、オーディオなどで「数値(特性・実測値)は音の良さに関係ない」みたいなことを言う人は随分虫がいい。普段は散々科学技術に頼っておきながら、肝心なところで それをないことにして、自説を述べているだけなのだ。オーディオ機器だったら、どんなに少なく見積もっても8割は物理工学に依存しているはずだが、それはいいのか? 2割の理論を変えて ちゃんと整合するのが不思議だ。「従来の科学技術の不備なところ」を実現しているとしても、その基礎は科学に則る必要はある。

この、都合良く科学に頼る輩は本当に嫌いだ。他人の主張を一見科学的・論理的な物言い(政治家のように、それ自体は正しい(が、コンテキストとしてはズレている)ので、まともに対応しようとすると疲れ果てる)で撥ね付けて、体よく対話や議論を拒否するからだ。

それであれば、病気になっても医師に頼らずに民間療法とかで治して欲しいし、「いかにも音が良さそう」なのでなく、一見しても理解不能な、異世界の技術に則った、本当に訳の分からないオーディオ機器を出して欲しいわ。

 

と、オーディオになると なぜか話が長いよwww

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今のサウンドカードが危うい(怪しい)ため、本腰を入れて次期DAC候補を探し始めたが、以前同様 何も残らずに呆れて居る。

国内メーカーのもので手頃で いいものがないので、「中国の店でも止むなし」と 再度13の候補を挙げたが、希望の条件(仕様(碌に公開しないメーカーもある)や特性)を満たし、絶対に許せないポップ音が全くしないものは1機種しかなかった。

更に、その残った機種について詳しく調べていたら、ESSのDACチップの新たな問題が見つかって、再び候補が なくなった。

その問題は、奇数次の高調波歪みの大きさが出力の振幅に従って正弦波的に変動するというものだ。 (→ 参照: Archimago's Musings: "Hi-Res THD(+N) vs. Output Level Measurements (ESS "HyperStream" vs. AKM vs. TI/Burr-Brown). And a bonus R-2R!" (2022))

仮にそれらの高調波歪みが聞こえないレベルだとしても、(先日知った)hump問題同様 おかしな挙動をするものは嫌だし、ゴ○ブリのように他にも まだおかしなことが隠れていそうではないか。そもそも、こういう高調波の出方をすると、音楽を再生すると(振幅に合わせて)時間的に音の成分(組成)が変化するはずで、音が変質するのは避けられないと思う。

良く、「ESSの音」※と言われているのは、そういうところから来ているんじゃないかとすら疑う。

※実際の音は分からないが、ESSに比べてAKMは「地味」と書かれることが多いから、派手とか高音が強目に聞こえるのだろうか。

あと、この問題は もちろんデータシートには書かれていないし、普通に特性を測っただけでは発覚しないし、(humpと違って)外付け回路では回避できないから、以前知ったCirrus LogicのADCの超高域の雑音増大に似た、余りにもひどい落し穴に思える。

それで、(今までのところ)ESSよりは ずっとマトモに思えるAKMを使った機種で、限定的な場面(例: PCMとDSDの切り替え時)だけでポップ音がするものでもいいかと思い、ポップ音が出る条件を調べようとしたが、メーカーは「店に聞け」だし、中国の店はサポート不能(対話不可)※なことが分かって確かめられず、そんなことでは買ったあとで問題が起こってもどうしようもないから、再度「候補なし」となった。。。

※例: Ama.のマーケットプレイスで、具体的に場合を挙げてポップ音が するかしないか聞いたら、以下の返信(ママ)。自動翻訳?? (にしても、笑う要素が全くない。)

こんにちは、あなたの手紙をありがとう。私たちはあなたが言ったことについて話し、技術者に相談し、私たちに返信することは騒音にならないでしょう、ありがとう!

これは想像だが、仮に英語や中国語で書いても同じだと思う。いい加減な回答を繰り返して、時間を引き延ばされて自然消滅するだけだろう。実際、以前AliExp.では英語で やりとりしたが、店は証拠なしで こちらの主張を認めないだけで何もせず、AliExp.の強制裁定(?)まで待つしかなかった。

日本の会社が代理店になれば いいと思うが、(特に安い)DACなんて手間が掛かるうえに需要が小さくてメリットがないのか。

 

結局、今のサウンドカード(ASUS Essence STX II)が とても貴重なことを再認識した。これ以上壊れないように大切に使うのは当然だが、先に書いた変な歪みが出る問題を直したり延命的なことをするため、同じカードのジャンク的なものを買って(あるいは それを2枚買って)「ニコイチ」みたいにするのが いいのかも知れない。

他には、もう少し時間が経って、各製品がESSからAKMに戻る※のを待つことか(それでも中国の店の低レベルサポート問題はあるが・・・)。ただ、そういう フラフラする、言ってみれば音に無頓着なメーカーを信じていいかは大いに疑問である。

※元々AKMを使っていたのが、火災で品薄になってESSに換えたメーカー・製品が多い。

 

参考: DAC(・サウンドカード・オーディオインタフェース)に希望する条件と候補と落とした理由

多くの条件のうち、必須のものと理由を重要な順に挙げる。

  • Linux対応: 使えなかったらどうしようもない。
  • ポップ音がしない。: オーディオなので、ポップ音が したら話にならない。
    • 調べると ほとんどの製品で するようだが、みんな我慢しているのか、聞こえないのか、無頓着なのか、諦めているのか?
  • 3万円以内: 昔と違って、お金を ふんだんには使えない。
  • 特性(条件明記)を公開している。: 隠すのは嫌いだし、「音の良さと数値は関係ない」とかいう非科学的な姿勢は大嫌いだ。
  • 特性(測定結果)のグラフ(例: 周波数・振幅-THD+N)が公開されている(他者(例: Audio Science Review Forum, ASR)の測定でも可)。: ひどいものは耳閉感が起こることがあるので、グラフで確認したい。
    • 少し前に知ったが、ASRは製品を送れば無料で測定しれくれるようなので、自社でできないなら そうすればいいと思う(だから、ASRのレビューには中国メーカーの製品が多い)。
    • 多くのメーカーがそうすれば、ある程度客観的な比較手段になるではないか。
      • まあ、実際には自社で測定したけど公開したくない・客観的に比較されたくないのかも知れないな。知らんけど。
  • ESSとCirrus Logicのチップでない。: 問題があったり特性がひどいので。
    • ESSでもhumpがなければ良しとする。
      • その後、本文に書いた不可避な問題も発覚したので、ESSは全部却下になった。
  • THD+N, SNRまたはダイナミックレンジが僕の基準より良い。: 経験上、ある程度良い特性でないと音が悪く感じるし、耳閉感すら起こるので。
    • 人によって変わるし、絶対値に意味は ないから基準の値は書かないが、概ね今のサウンドカードの値である。
  • DACのフィルタが変えられる。: フィルタの特性によっては耳閉感が起こることがあるかも知れない(未確認)ので。
  • 外付けならUSB以外に光か同軸入力もある。: USBの音切れやジッタやPCからの雑音流入が気になるので、予備として。

候補を落とした理由(重要な順)で分類して列挙する。

  • DACチップがESS
    • TOPPING DX3 Pro+, E50, D10s; S.M.S.L. DO100, SU-6; MOTU M2; ASUS STRIX RAID PRO
  • ポップ音が出る、かつ、サポートが駄目
    • S.M.S.L. D-6, Sanskrit 10th MKII, 同MKIII; Sabaj A10d(旧版); TOPPING E30II
  • 特性(一部非公開, ひどい), USBのみ: Zoom UAC-2

ちなみに、最後まで残ったのはTOPPING DX3 Pro+だが、ESSの新たな問題が見付かったために落とした。

これの前の版(AKM)が良かったが、中古しかなく高いので諦めた。

上を改めて見ると、Zoom UAC-2の特性(ひどいと言っても、偏差は微小)に目を瞑れば可能性がありそうだが、結構古いし、(以前 用途が違うと書いた)音楽用だし、他の項目は どうだろうか・・・ (← 更に調べたら、音楽用のため、音を作っている(特性が悪いのは その影響)とのことなので、完全に却下となった。)

ほかに、調べている途中でEVGA NU Audio Cardというサウンドカードが出て来て良さそうだったが、高過ぎる(6万円前後)ので却下した。

 

(15:47) 書いたあとで上限を5万円まで上げて再度探したが、やっぱり何も残らなかった・・・

一つ惜しかったのは、IK MultimediaのAXE I/O Soloというオーディオインタフェースだ。ギター用らしいので基本的に無理がありそうだが、DACとADCがCirrus Logicらしい(公式情報なし)のと、特性がもう少しなのと情報が少な過ぎるので却下(保留)にした。

(18:01) 実は、もう一つあることはある。Solid State LogicのSSL 2または2+だ。定評のあるオーディオインタフェースらしいが、残念ながら特性は今一つで、マイクでの測定に使っているFocusrite Scarlett Soloよりは良いけど今のサウンドカードより悪いので、交換しても気分が良くないのは明らかなのが惜しい。なので、今のが壊れて他になかったら買いたい。

(12/2 9:07) その後の調査・比較と妥協の末、以下が候補となった(欲しい順→良い逆順※)。

(※12/3 6:30 その後 特性を再確認していたら、AXEのTHD+Nの条件が他と異なっていて(A特性)良く見えて居たので、結局、「消去法的には」iD4が一番良くなったものの、取り立てて魅力的でない。。。)

当初の条件に反して全部 音楽制作用※だし(しかも、ギターなんて やらないのにギター用が多いしw)、DACはCirrus Logic、ADCはCirrusまたはESSだが、他にないので仕方ない。

※理由はあって、国内に店があって まともなサポートを受けられるのは この辺り(音楽やPA関係)だからだ。実際、問い合わせたら、(C国や個人経営と違って)普通にちゃんとした回答が来て感動したw

以前も書いたけど、そういうことなら、多少高くなっても代理店のような要素は必要だ。

もちろん、国内のオーディオメーカーもあるが、機種が少ないうえに希望する特性のものは高過ぎる。もちろん、今までの経験から個人経営の会社は論外だ。

おもしろいとか不思議なのは、国内の音楽やPA関係の製品(例: ヤマハ, TASCAM, Roland)の特性が良くないものばかりなことだ。きっと、やみくもに特性を追うよりも、実際に使ううえでの安定性とか耐久性を重視して居るのだろう。あと、もっとお金を出せば あるのかも知れない。

が! そもそも、今は何も困っていない(サウンドカードは綺麗な音を出している)ので 無理してすぐに買う必要がないことと、買ったもので耳閉感が起こったらどうするかという大問題を思い出し、まずは、耳閉感の原因を調べて それに掛からないものを探し、なければ対処(予防)方法を見付けることにした。

 

PS. 寿命(劣化)で買い替えと言えば、他にスマフォもあるのだが、果たしてどっちが優先なのか、結論が出ていない(出そうとしてない)w

まあスマフォは僕には単なる道具だが、DACは趣味のためのものだから、結論は明らかだ。

そう言えば、偶然か、「これ」というものがないことと目標価格は どちらも同じだw

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いつからだったか、PCのサウンドカード(ASUS Essence STX II, 以下ASUS)で収録した音の右の歪み(全高調波歪み率, THD)が左より大きいことに気付いていた。劣化だと思って放置していたのだが、先日 とあるDACを試用した時の測定で気になって、ちゃんと調べてみた。

すると、振幅(音量)が大きい(例: -10dBFS)場合に2次高調波が大きくなっており(例: 左チャネルの約3倍)、それでTHDが大きくなっている(例: 左チャネルの約2倍)ことが分かった。

問題の部位を探す。

原因として、サウンドカードのDACまたはADCの右チャネルの特性が劣化していると考え(最初は、以前壊して直した(+性能が悪いので嫌いなw)ADCだと思った)、右(出力)→右(入力), 同右→左, 同左→右のように たすき掛けで特性を測定・比較したところ、入力するチャネルに関わらず、右で出力した場合に歪みが大きいので、右のDAC部が劣化していることが分かった。

過去の測定データから 劣化が始まった時期を調べたら、どうやら2021年3月辺りのようだ。この頃に過大入力でADCの入力部のオペアンプを壊して直したが、それに関係あるのだろうか?: グラフでは、最後の正常だったデータ(上の青: L, 赤: R)では左右の差が小さいが、ADC修理後(黄緑, ベージュ)は左右に差ができ、その後差が出る帯域が広がって現在(下の青, 赤)に至る。

なお、不思議なことに雑音に左右差はない。ここに何かヒントがあるかも知れないと思ったが、DACから出力していないので なさそうだ。まあ、(雑音の多い)ADCに問題がない証拠では あろう。

DAC部の劣化する要素としては、以下の可能性がありそうだ。

  • DACチップ
  • 周辺のアナログ回路
    • I/V変換回路(DACの出力を電圧に変換する)
    • ライン出力バッファ(等倍アンプ: マニュアルにはLPFと書いてあるが、旧版ではバッファとなっている)
  • 電源回路(上の3つのそれぞれ)
    • 特に電解コンデンサ

DACチップの片チャネルだけおかしくなるということがあるのか、分からない(ただ、以前はオペアンプの半分だけ壊れたのであるかも知れない)。電源の電解コンデンサが劣化することは大いにあり得る。ただ、気軽には交換できない。

(11/28 10:47) DACチップPCM1795Aのピンを見ると、左右チャネルの出力用電源(VCC2L/R, AGND3L/R)が別になっているので、その右側用(バイパスコンデンサ?: 写真右側のぐるっとチップを取り囲んでいる金・銀色のうちの一つ・・・)が駄目なのかも知れない。

そこで、たまたまサウンドカードに交換用オペアンプ(LME49720)が添付されていたので、I/V変換回路と出力バッファのオペアンプを交換して試してみた。: まず、出力バッファのオペアンプ(1個)を換えてみたが、歪みに変化はなかった。次に、I/V変換回路(2個)の左右を入れ替えてみたが、これも変化はなかった。

すると、残りは、周辺回路の受動部品(コンデンサ・抵抗)か電源回路かDACとなる。どれも容易には交換できず、交換しても成功するとは限らないので、新しいサウンドカードや外付けDACに交換するのが良さそうだ。

とは言え、今までに書いて来たたように、なかなか「これ」という候補がないので、ソフト(信号処理)で暫定対処してみた。

暫定対処1: 振幅を下げる。

ます、振幅が大きい(約-16dBFS以上)場合に左チャネルより右チャネルの歪みが増すので、DACに入れる振幅を下げれば歪みは増えないと考えて、DACの前にアッテネータを入れてみた。試行錯誤したところ、アッテネータの減衰量が16dB以上なら歪みは増えないので、16dBにした

目論見どおり、歪みの左右差はなくなった。が、何となく音が悪い気がした。16dBは約2.7ビットに相当するので、それなりに音は劣化しているはずだが、それ以前に気分が良くない(数値もそうだが、趣味なので これは重要だ)。それに、振幅が小さいため、全体としての歪み率は減らないし(元のグラフ対処後のグラフの左上の囲いの中のTHDの値を参照)、小さくしたものを再度アンプで大きくするのは とても馬鹿らしい。

再考

そこで、そもそもに戻って2次高調波が増える原因を調べたが、なかなか分からなかった。が「KAKUSAN真空管アンプ」の「2次歪みの打ち消し その1」という、おっ!と思わせるページがあった。このページは、(自作アンプの製作の際にも参考にした、)「私のアンプ設計マニュアル」の「真空管で発生する歪み(負帰還の予備知識)」を参考にされており、それを読んだら、2次高調波が増えるメカニズムが少し分かった気がした。

要するに、回路(アンプなど)の正負の特性が非対称になっているようだ。非対称になる原因は分からないが、やっぱり電源、特に電解コンデンサの劣化で正負電源の能力が非対称になっている、つまり、負荷の高い時にどちらかが電圧降下してしまうのではないかと想像する。

上は良くありそうな考えだが、良く考えると、PCの電源はそんなにヤワじゃないし、DACやオペアンプが そこまで電力を消費するとも思えない(とは言え、DACやオペアンプの周りに電解コンデンサが並んでいるところを見ると、やっぱり消費するのか)。それに、調べては居ないが、元々DACやオペアンプはPSRR(電源電圧変動除去比)が高そうではないか(でも、コンデンサを並べるってことは、それほどでもないのか)。

ASUS Essence STX IIのDACとI/V, バッファ(LPF)周辺

仮に電源でないとすれば、DACやオペアンプの劣化(損傷)なのだろうか?

(11/27 9:55) 上の他に、リレー(写真の白い長方形)の接点の劣化の可能性も ありそうだ(こういう症状になるかは不明)。

結局、電解コンデンサの交換に帰着して容易でないことに変わりはない。が、最初に挙げたページから「歪みを打ち消す」という発想に気付き、回路でなくソフトでやってみることにした。

暫定対処2: 歪みを補償(キャンセル)する。

つまり、右チャネルの信号をDACに出す直前に、DACで発生するであろう歪みを引いておけば、歪みが出なくなるのではないか。早速JACK(JACK rack)のモジュールを探すと、Harmonic generatorというのがあり、まさに2-10次までの高調波が加えられる。それで、波形(1kHzのスペクトラム)を見ながら、加える量(係数)を調整したところ、0.000035が良さそうで、見事に歪みが減った。予想に反して符号が正だった(引くのでなく足した)が、参照したページと逆の歪み方をしているのかと想像している。 (以後、HD2Cと呼ぶ)

その後、広い周波数帯域・振幅で調整して係数を0.000017とした。※ グラフ(再掲)で、右チャネルの歪みは下側の赤(補正前)からピンク(補正後)まで減り、左チャネル(下側の青)に近くなっている。

※補正係数に単位はなさそう(比)だが、歪み率の差に近いようだった。

なお、いいのか悪いのか、音(聴いた感じ)に特に変化はない模様だ。そもそも、歪みが多いと言っても絶対値は小さい(増えている場合で0.002%など)し、今まで聴いていて歪みが多くなっていることに気付かなかったのだから、その歪みが小さくなっても違いが分からなくて当然な気がする。※ 逆に、数値としては問題なくても、補正処理で音が何らかの劣化をすることや、時間経過でDACの劣化具合が変わって係数が合わなくなることが心配なので、しばらく様子を見たい。

※聞こえないからと言って放置する気には全くならない。それではラジオと一緒だ。: まず趣味(オーディオだけでなく、計測・測定も)だし、良くない状態を なかったことにして使い続けるのは嫌だ。

とは言え、僕は数値特性至上主義ではない。数値が良いだけで いい音は出ないのだろう。かと言って「耳・感性がすべて」などと言うのには大反対だし、似非・疑似科学なんて もっての他だ。もちろん、何の根拠もなく・提示せずに「音がいい」などと言うのは論外だ!

では何かと言うと、「腐った機器で いい音は出せない」だ。最低限クリアすることがある。例えば、特性のしきい値、実装の常識があるはずだ。「音がいい」とい言うのは それからだ。

あるいは、おいそれと物理法則を覆すことはできないってことだ。もし覆したなら、隠さず・誤魔化さずに論理的に説明して欲しい。

でも、そんなことより重要なのは、音の良さと演奏の良し悪しは全く関係ないことだ。どんな機器でも いい演奏を楽しみ、感動することはできる。

それに、そういう微小だけど広範囲な歪みは ちょっと聞いただけでは分からないけど、再生音の微細な ところや全体の雰囲気に影響を及ぼすかも知れないと思う(それは時間を掛けて検証しないと確認できない)。

 

ところで、こういう歪み低減方式は見たことがないが、アナログアンプのフィードフォワードみたいなものだろうか。そして、この方式なら、2次高調波に限らず幅広い高調波歪みが減らせ(補償・キャンセル)そうだが(実際、試した時は左チャネルより歪みが小さくなった)、採用しないのは何か理由がありそうだ。

そもそも、固定の小さくない歪みが出るのは回路がクソ駄目だからで、設計時や出荷前に直す・調整するだろうし、出荷後や稼働(再生)中にダイナミックに歪みをキャンセルするのは困難だからだろう。それでも、電源on直後とかの初期化時や無音時やマニュアルで補正係数を求めれば それなりに効果がありそうな気がするが、きっと余り良くないことがあるのだろう。

大体、自分で やっておいて なんだが、効果が すご過ぎて信用できないw

まあ、微細な歪みを測定できるADCは高いし、プロセッサを付けるのも面倒だし、それで雑音が増えるだろうから、手軽ではない。

今気付いたが、これは処理としてはイヤフォンやヘッドフォンのANCみたいなものだ。だから、そのうち出て来るかも知れないな。そういえば、デジタルアンプであった気がした。 (→ 例: DDFA: これはフィードフォワードでなく、普通のフィードバックのようだ。)

 

One more thing... (また思い付きだよ・・・w)

これとは別に、歪みの値や交換用オペアンプ(LME49720)を眺めていたら、例によって思い付いた。: 折角だから、現状のもの(I/V: MUSES8920, バッファ: MUSES8820)よりLME49720のほうが特性が良いなら交換したくなった。調べたら、MUSES8820は歪み率やスルーレートが他より悪いようなので、(標準をこれにした理由は 何かあるのだろうが、)LME49720に交換してみた。

ちなみに、「オペアンプの音」というのは余り信じてはいないし期待もしていないものの、音質比較のページもいくつか参考にした。 (→ 参照1, 参照2, 参照3, 参照4: これに一番「背中を押された」かも?^^)

個人的には、本当に音が変わるとすれば、オペアンプのチップを換えることで特性が変わる以外に、それで微妙に回路の挙動が変わるために、特にダイナミックな特性や消費電力の変動特性が変わるためではないかと思う。そして、僕は その変化があることが良いとは思えない。特性の違いによる変化は あるべきだが、それ以外の変化は想定外の事象だと思う。

特性は全く変わらなかった※ものの、(気のせいや耳の調子の関係やプラシボ効果だとは思うが、)音は変わった。: 高音が少し強い感じで、音が軽目になった気がする。これもしばらく様子を見たい。

※ADCやサウンドカード(実装)の限界で 違いが測定できなかった可能性もある。

 

本題に戻るが、LME49720に交換しても特性(歪みの左右差も)が変わらなかったということは、少なくとも出力バッファ回路、特に電源関係の劣化は問題なさそうだ。もし劣化しているなら、オペアンプの交換で消費電力が微妙に変わって歪みの出方が変わるはずだと思うからだ。

 

その後 (11/28 9:32)

例によって、とりあえず対処出来ただけで安心することなく、(飽きずに)再挑戦、見直しなどをしていた。疲れたので簡単に書く。

  1. 再度、歪み増大の原因(箇所)の究明とハード的な対処の試行をしたが、成功せず。
    1. 問題の起こるライン出力とヘッドフォン出力の歪みを比べてみた。 → ヘッドフォン出力の歪みは大きいものの、左右の歪みの差がなかった。 (→ グラフ: 濃色: ライン出力, 淡色: ヘッドフォン出力)
      • ヘッドフォンアンプへ信号が分岐される、I/Vのあとのリレーの接点、バッファ、もう一個のリレー、コンデンサが悪そう。 (信号経路は下の接続図を参照)
        • だが、ヘッドフォン出力は左右ともに2次高調波が大きい(歪みは ほとんど2次)ので、違うのかも知れない。
        • が、ここにヒントがありそう。
    2. 基板を見てDACから出力までの回路を推定した
      • DACからライン出力までの接続は以下である。部品番号は基板の写真を参照のこと。
        • ライン出力 ← RL2 ← C3/4 ← バッファ (A3) ← RL1-1/2 ← I/V (A1/2) ← DAC
          • A1/2: I/V用オペアンプ (2個: LR)
            • 1個ずつ、左右それぞれの正負を処理する。
          • A3: バッファ(LPF)用オペアンプ
          • RL1-1/2: ライン出力とヘッドフォン出力切り替えのリレー(2個: LR)
          • RL2: ライン出力ミュート用リレー?
          • C3/4: 出力のカップリングコンデンサ(2個: LR)
    3. 出力のカップリングコンデンサの劣化の可能性を考えてスキップしてみた(コンデンサ(C3)の手前から出力を出した)が、効果なし。
      • まあ、電源でなく信号だし、それほど熱くなるとは思えないので、劣化している可能性は低い。
        • しかも、片チャネルだけどいうのは余りなさそうだ。
    4. リレーの接点の劣化の可能性を考えて、I/Vのあとの1個(右用: RL1-1)をスキップしてみたが、効果なし。
      • まあ、寿命になるほど使っていないと思う。
    5. カップリングコンデンサとリレー(2個)をスキップしてみた(リレー(右用: RL1-1, RL2)とコンデンサ(C3)を短絡させた)が、効果なし。
      • 出力端子に並列に抵抗※があるのを忘れていて、最初のコンデンサのスキップでは不充分だったかも知れないと思って試した。
        • 論理的に考えてもシミュレーションでも影響がないのは分かっていたが、試した。
        • ※アナログテスターのため、抵抗値が50Ωか50kΩか判然としなかった。が、もし50Ωだったら、小さくてオペアンプが過負荷になっている可能性もある。
          • が、そんなに小さい抵抗を付けるほど常識がないとは思えないし、左では問題が起こらないのには合わない。
    6. → やっぱり「手に負えない」 → DACを買う必要がある。 → 細かい条件の検討を開始した。
  2. 上の変更を元に戻す時に、再度オペアンプを交換してみた。
    • 思い付き・直感(毎度懲りないw)でやったのだが、その後、PCM1792Aのデータシートの外付けアナログ回路の推奨オペアンプの説明("APPLICATION CIRCUIT"の"I/V Section", "Differential Section")を参考にLME49720とMUSES8920の特性を比較したら、(後付けの論理ではあるが)悪くなさそうなことが分かった。
      • I/V: LME49720
        • TIのデータシートによれば、バンド幅, セトリング時間, スルーレートが重要そう。
        • → バンド幅が広いため これで良さそうだ。また、低歪み・低雑音でもあるので、これを前に入れるほうが良さそうだ。
      • バッファ: MUSES8920
        • 同、低雑音が重要そう。
        • → 測定方法によるが、こちらも低雑音な感じなので良さそうだ。
    • 特性を測ったら、全域で わずかに右の歪みが下がったが、なぜか左は変わらななった。 → この辺り(DACからI/Vの辺り?)が歪みの問題に関係ありそう。
    • また、右チャネルの歪みキャンセル処理(HD2C)後の歪みが より左に近くなった
    • ちょっと聴いてみると、LME49720をバッファにした時より良い感じ(馴染める、耳閉感が起こらなそう)と右の高域がクリア(だけどキツくない)になった感じだが、まあ、気のせいや体調の関係だろう。
      • ただ、好みの音ではある。
      • 全体としてはオリジナル(I/V: MUSES8920, バッファ: MUSES8820)に近い。
  3. HD2C(DACに出す前に高調波を加えて歪みをキャンセルする方法)の副作用などが見付かった。
    • 高調波を加えるために振幅が大きくなって、DACでオーバーフローする可能性がある。
      • → たまたま、部屋の特性補正のためのフィルタの前に(念のため)1dB下げている(約0.89倍)ので、問題は起こらないことが分かった。
    • 低域の位相が少し進む(50Hzで約8°)。
      • 気にはなるが、部屋の特性補正のためのフィルタでは もっと変わるので、大きな問題ではない(止むなし)とした。
    • 低域の振幅がわずかに下がる(20Hzで0.5dB程度)。: 高調波を加えるために使ったHarmonic generatorのため。
      • 微小な差なので問題はない。
    • どれも致命的な問題ではないが、調子に乗って「全部の高調波を減らして歪み0にしそう!」なんてやったら ひどいことになってそうだ。(上に書いたように、)「(余計でもそうでなくても)処理は増やさないほうが良い」という直感は正しかった。
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はじめに、このレビューはSoundFortの技術の方が回答拒否した、ユーザーによる測定結果に基づいているので、彼らは読まない・無視するだろうから、歯に衣着せずに書く(だから、気を遣う必要がなくて却ってありがたい)。

僕が されたことへのお返しに、SoundFortによる いかなる反論にも「回答を差し控える」。「ユーザーによる勝手な測定結果は見ない」なら、到底マトモな反論はできないだろう。「測定結果は見てないし、証拠も出さないけど、それは違う」とか言うの? まあ、勝手に言えば?

ユーザーによる測定結果に取り合わないのは良くあることだが、音や技術だのに拘っていると豪語している割には随分いい加減で都合がいい。最初に心配したとおり、(個人のキットや個人が興している会社に多いが、)俺様とか独善とか偉そうな、自分を崇めない人からの意見を無視・排除する態度が大嫌いだ。

下らない製品に付き合うのが馬鹿らしいので、詳しくは書かないことにし、とりあえず、レビューの体裁には しておく。

(11/28 19:44) その後、試用機を返送して到着したはずなのに連絡はなく、レビューキャンペーンとかいうのに申し込んだのに受理通知も もらえるはずだったギフトの通知もなく、騙された感じだ。キャンペーンのページには「自社は いくら悪く書いてもいい」みたいなことが書いてあったけど、実際にはそんなことはなく、(最初に予想したのだが、)都合の悪いレビューは無視して なかったことにするのだろう(だから いいレビューしか載ってない?)。

送信しても自動返信メールが来ない謎システムは、こういうところに役立てているのかと思ってしまう。

まあ、キャンペーンでもらえるはずだったAmazonギフト2千円を宛てるつもりだった試用機の返送料は、ここに会社としての体をなしてないことが分かったことの勉強料だと思って諦める。本当に馬鹿らしいが、良く考えずに軽い気持ちで応募した僕がアフォだった。

***

SoundFort DS-200が無料で試用させてもらえるので、次期DACの検討を兼ねて評価した。あらかじめ書くが、全部「おま環」で良い。どうせ証拠なしに否定されるんだから。

結論: × (1/5): 何も良いことがない。

音質: × (1/5)

最初は高音が はっきり出るようになった(強目になった)と思ったが、実際には不自然な音だった。しばらく聴いていたら耳閉感が起こったし、段々、音が悪く、あるいは、不自然に感じるようになった。

測定結果を送らずとも、仮に彼らに「耳閉感が出る」と送っても、「各自の環境・体調などに依存するので分からない云々」で済まされるのは火を見るより明らかだ。が、現にDS-200で聴くと耳閉感が出て、元のサウンドカード(ASUS Essence STX II、以下ASUS)に戻すと治るので、(測定するまでもなく)DS-200は明らかに音が悪い。

使い勝手: × (2/5)

話にならない。ACアダプタの電源を切ったら、次に電源を入れる時はアダプタをonにして更に電源ボタンを押さなければonにならないなんて、使いにく過ぎる。なぜ、わざわざ電子スイッチにしたのか理解不能だ。※ 無駄もいいところだ。機械スイッチのほうが百万倍良い。不便でしょうがないので、輪ゴムなどで対処した。

※ACアダプタは常時onで? 発火とか絶対にない? 保証できる?? それなら大したものだ。

電源on/off時には小さいがポップ音が出る。あらかじめ読んでいた気がするが、まあ、「オーディオ機器」としては お粗末な限りだ。

ちなみに、今のサウンドカード(ASUS)は そんな雑音は全然出ない。当然のことだ。

期待していなかったが、DACのフィルタも変えられない。「デジタルフィルターのチューニングにより」とか書いてあるが、何をチューニングしたというのか、是非教えて欲しい。当然ながら、外付けデジタルフィルタの訳はない(もしそうなら、仰々しく書くはずだ)。単にPCM1795のデフォルトのsharp(fast) roll-offのままじゃないか(実際、こちらの質問にsharpかfastと答えていた)。

特性の測定・評価結果: × (1/5)

振幅位相歪みは問題ないが、僕にすれば、さまざまな雑音(ノイズ)が ひどい。少なくとも以下の4種類の雑音があり、多くはレベル(音量)は小さいものの、上述の耳閉感を引き起こしているように推測する。

  • [常に] 34-35kHz: 消費電力に依存して周波数が変わるので、電源からでは? 調べても分からなかったが、ACアダプタのスイッチング周波数?
  • [常に] 100Hz-1kHz辺りの広目の雑音(時間とともに周波数が上がる): これも電源からでは?
  • [同軸接続時] 100Hz-10kHzまでの広い範囲の雑音: 何かは分からないが、余りにもひどい。
  • [USB接続時] 8kHzの高調波(振幅が大きい): USBのフレームノイズでは? (→ 参照: "4.3 USB frame and packet noise")

きっと、上の全部を合わせても仕様のSN比は満たしているのだろうが、僕から見れば ものすごく お粗末だ。まさか、「聞こえなければ問題ない」とは言わないとは思うが、もしそうだったら ラジオの修理レベルだよ?

ユーザの測定結果は門前払いだし、聞こえはしないものの、聴いた感じが「なんか変」と言ったとしても、「こっちでは再現しない」、「環境依存」、「個人差」、「気のせい」などど言われて門前払いされるだろうから、ラジオと同じレベルの対応となって泣き寝入りするしかない。

そういう対応なら、そもそも32ビットも24ビットも何百kHzもDSDも全く要らなくて、CDレベルでお釣りが来るから、製品の存在意義がないよ?

だが、オーディオ機器は、本来、そういう とても微妙な感覚が対象の製品のはずなのに門前払いでは、大問題だし存在意義がない。

結局、「いい音だ」、「素晴らしい」とかいう褒め言葉しか聞きたくない・見たくない、この界隈に良く居る 技術者面したオ○ニー野郎なんだろうか?

雑音について

雑音は同軸接続(グラフ: ベージュ)が一番ひどかった。USB(グラフ: 青)も8kHzの高調波の鋭いピークが多くて良くないし、光(グラフ: ピンク)もUSBも同軸に負けずに広範囲な山があった。結局、どうしても雑音は避けられないようだ。いくらレベルが低いとは言え(いや、USBの雑音は決してレベルが低くない)、これは許容できない。というのは、雑音の嵐と呼ばれるPCに挿しているサウンドカード(グラフ: 灰)に完全に負けているからだ。

「ピュア&クリーンな電源回路」とかデジタルとアナログの基板を分けて「アナログ/デジタル回路間の干渉を大幅に抑制する」とか書いてあるが、効果が見えない。単にスペースの都合で分けたのはないのか。電源とUSBの雑音がアナログ出力に盛大に出ているからクリーンじゃないし、アナログ・デジタルが分離されているようには見えない。

(11/25 20:02) 試す前に、一体DACのチップは どちらに載っているかと思ったが、サイトの写真を良く見ても分からなかった。デジタル基板だろうとは思ったが、では、それに繋がるI/V変換部はアナログ基板に載っているのだろうか? そんなの論外だろうからデジタル基板とすれば、やっぱり分離できていない。じゃあ、I/Vはアナログ基板に載せて そこまで線を伸ばしているのかも知れないが、さすがに ありえな過ぎる。

だから、「デジ・アナ基板分離」はキャッチフレーズで、単にスペースの問題か ただ分けたかったからそうしたと見る。無意味も いいところ。この製品には そういうのが多いな。

「雑音なんて おま環だから分からない」と言われてもいいが、いつも それで済ませて平気な顔をするなら、余りにも対応範囲の狭い、自分のところだけでしかちゃんと動かないものではないか? それなら、まず自分の環境と それでの測定結果を示して、「これ以外は知らん」と書けばいいのに。

そもそも、「他は分からない・知らない・見識がないからコメントできない」(このやり方は政治家に多いね)程度の、要するに何も分からない人が、良くオーディオ「製品」を作って売れるものだと思う。

買うか買わないか: 当然、買わない!

コメント

敢えて言おう、「腰抜け」と! 悔しいなら、自分たちの雑音の測定結果のグラフを一個でも出せ! どうせ「環境依存」で逃げるだろうが。

 

PS. 僕の環境とか聴いた曲と印象などの記録はあるから、聞かれれば いくらでも書く。ただ、誰にも聞かれてないのに、大きな意味のないものを ご丁寧に書くのは馬鹿らしいので省略した。それ以外にも、書こうと思って居たことは いろいろあるが、省いた。

PS2. 例によって思い付きで することには碌なことがなく、苦労する意味のないものを試してしまったが、一つだけ収穫があった。これの雑音のおかげで耳閉感の原因(の一つ?)が掴めたかも知れないのだ。かなり小さくて、あるいは、可聴域外で聞こえない雑音でも、耳閉感を起こすことがあるのではないかと推測している。その原因の雑音を生成する方法を考えて、試行・調査している(ただ、耳にキツいので余りやりたくない)。

PS3. あ、もう一個収穫があった。: JACKを今までちゃんと動かなかった、44.1kHz以上の96kとか192kHzで ちゃんと動かす方法・設定が確立できたことや、同じくJACKでUSBのDACを ちゃんと動かせるようになったのは大変な収穫だ。結構苦労したが、ありがたいw

前者のおかげで、自作アンプBA3886の超高域(20k-50kHz)の動作に問題がないことを確認できて、安心した。ありがたい ありがたい ありがたい。

 

(11/23 19:00 加筆)

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