デジタルRIAA

と、いうことで(前回の記事の続きです)、オフラインのデジタルRIAAでは面倒なのと、RIAA補正する前に最適な録音レベルで録っておくのが難しいと言うこともあり、DAW上でのオフライン処理ではなくてオン・ザ・フライで処理する仕組みを実装しました。

具体的には、FPGA容量に余裕のありそうなAT1201AD変換基板上のFPGAにデジタルRIAAフィルタを追加で実装しました。このADCからUDA2録再基板を通してPCへ取り込んだり、あるいはs/pdif経由でデジタル入力のある録音装置に取り込んだときにはすでにデジタルRIAA補正が終わっているという寸法です。録音レベルはPC側や録音装置側でチェックしながらアンプ側で調節します(UDA2基板につないだレベルメータ基板でもチェックは可能です)。

FPGAに乗算器が無事に入るかどうか少し心配でしたが、大丈夫なようです。

ところで、ネット上の情報ではAudacityにはどうやらRIAAの処理が行えるフィルタが実装されているようですが、どういったシチュエーションで使われているのか考えてみました。

おそらくは、入力インピーダンス的に手持ちのカートリッジの負荷抵抗とマッチするマイクアンプなどを使ってf特的にフラットに増幅し、PCに取り込んでおられるものと思われます。

業務用のマイクアンプはバランス入力になっていますので、カートリッジからの配線をプラスとGndではなく、プラスとマイナスとして引き出してきてマイクアンプに入れているのではないかと想像しています。

録音レベルはマイクアンプで出力レベルを設定することで調整が可能になるでしょう。

そこで、これをオン・ザ・フライで図のように出来るようにしてみたというわけです。

私の場合は、マイクアンプも所有していますが、前回の記事で書いたように、「ヤドカリ君」を40dBのフラットアンプとして使い、別のプリアンプに入力してレベル調整を行い、バランス信号としてからAT1201ADCに入力しています。

高性能で高価なPHONO EQが使える環境にある場合には特に必要ではないかもしれませんが、高性能なマイクアンプは持っているが、PHONO EQにはお金をかけずに高音質でレコードをデジタル化したいといったニーズには合うと思います。

AT1201ADCユーザーの方で、すでにマイクアンプなどを使ってレコードをPCに取り込み、DAW上でRIAAの処理を行っている、という方がいらっしゃればご連絡ください。お力になれるかもしれません。

夏休みの自由研究?– ヤドカリ君

この夏休みには、ある市販製品の「ガワ」をお借りする形で、以下のような「製品?」をこしらえて見ました。
写真はオーディオテクニカのPHONO EQ最廉価製品であるAT-PEQ3です。

PHONO入力の無いミニコンポなどにプレーヤーをつないでレコードを楽しみたいという要求に答えた製品で、アルミボディに鉄板のパネルを有する純然たる金属ケースが魅力です。なんと言っても今となっては大変貴重な、トランス式で15V/300mAという高電圧のACアダプターが付属するのが大きいのです。これで実売が5千円を切って販売されています。

これを使って何がやりたいの?といえば、以前からレコードのRIAAカーブやオープンリールのNAB特性などをデジタルで補正(復元)する検討をしたいと思っていて、そのために単なるHigh Gain Flat Amp(40dB程度)が欲しいと思っていましたが、この製品の筐体と電源アダプターをお借りする形で実現してしまおうと考えるに至ったのです。

当方の愛用カートリッジは高出力タイプのMCで、負荷抵抗に47kΩ以上が指定されているので、MMカートリッジ用のアンプを作ればよいというわけです。

中身をそっくり入れ替えてしまいましたので、「ヤドカリ君」と勝手に命名しています。そうです。中身の基板だけを自作の基板とスワップです。

手元に残っていた(昔ヘッドフォンアンプを作ったような記憶があります)LME49600をレールスプリッタとして使い、±7.5Vで40dB増幅をするSTEREOアンプをでっち上げました。


AT-PEQ3の基板と同一サイズにしなければならないので、基板面積もあまり大きく取れませんし、オペアンプの前段にFETやトランジスタをちょい足しする形で高いS/Nを狙った回路基板を作りました。

FETは2SK369相当品(パッケージ違い?)、カスコード用のトランジスタは低雑音の2SC2240が姿を変えて現役製品として生き残っている2SC3324というチップパッケージ品を載せました。

当然、RCAコネクタとDCジャックは、元製品と形状互換でケースにぴたりと合うものを使います。

先ずは、これを使って昨夜あるレコードから録音したwavファイルをDAWに読み込ませ、オフラインでRIAAの補正(復元)を試みました。


愛用のDAWに付属しているCurveEQというプラグインを使ってRIAAの曲線を描き、録音したwavファイルを再生したところ、首尾は大変上々でした。

いつもオフラインでは面倒くさい一面がありますので、最終的にはオン・ザ・フライで出来るような仕組み(HW)を構築するのが目標です。

ちなみにですが、(特に)若い人の中には、なぜレコードをわざわざ録音して聴かなくてはならないのだ?という疑問を持つ方がいらっしゃるかもしれません。A/D変換とD/A変換を通して聴く意味があるの?という?はまったくそのとおりであると思います。

レコードは何度も再生するとノイズやひずみが増えて音が悪くなる、というのが30数年くらい前には定説になっていて、当方の世代ではレコードを買ってきたら先ずはカセットテープに録音する、というのが半ば儀式となっていました。カセットの方を普段聴き用にするという考えです。

イイ歳になってもこの習慣はどうやら遺伝子に刷り込まれてしまっているようで、テープからファイルへと形を換えてでも、同じことを実行しないと気が済まないようになっています(笑

最後にもう一つ、1bit(DSD)派の当方ではありますが、レコード録音だけはPCMにせざるを得ません。なにしろ、プチッという大き目のスクラッチノイズや曲間のサーフィス・ノイズなどはどうしても取り除きたくなります。DAW上でペンツールやDE-CLICKERなどのプラグインを使うことになりますので、現状ではPCM録音止む無し、ということになります。

もっとも当方の場合、レコードではマーラーやブルックナーなどは聴く気になれず (やはりピアニシモでのプチッ・パチッは気になります) ROCK/POPSしか聴かないので、逆にPCMの方がカチッとして良い(好み)という面もあります。

でもクラシック中心に、オープンリールテープは1bitで録音したいものです。

DC-DC電源基板

冒頭からひどい基板写真で大変失礼します。今どき、どうやればこんな画質の悪い写真が撮れるのか?という見本のような画像ではあります・・・。

LT3439を使ったDC-DC基板をケースに組み込んで(間に合わせのケース写真は前回のブログでご紹介済みです)データを取ってみました。

次の2枚のオシロ画面キャプチャは、この基板の出力である+5Vと+12Vの拡大波形です。これらの画像は都合によりそれぞれの電源の負荷がほとんど無い状態でキャプチャしています。

オシロの垂直軸は50mV/divになっていますが、ゲインが60dB (1000倍) の低雑音プリアンプを通して増幅した後の信号を入れていますので、実際のレンジは50uV/divということになります。

このDC-DCコンバータ基板の電源ノイズの振幅自体は100uVp-p以内に収まっているように見えます。

そこで、この電源をUSBDACに接続して実際に給電し、1kHz/-20dBFSの正弦波を再生中のFFTスペクトラムを見てみました。

そのまえに、まずはトランス式の電源をUSBDACにつないで給電し、1kHz/-20dBFS正弦波を再生したときのスペクトラムを見てみました。

そして、DC-DC基板からの給電では・・・

いわゆる可聴帯域内ではトランス式よりもかなり良好な特性です。商用電源周波数の整流ノイズの高調波成分は当然ですが出てきません。

が、高い周波数では矩形波 (実際にはやや台形波に近い) を整流した結果といえる影響がどうしても出てきます。DAC本体とDC-DC電源BOXを並べて配置しましたので、それがさらに悪い影響を与えている可能性はあります。

TPOで電源を使い分ける、というのがアリかもしれません。現在は市販のiPhone充電用バッテリで給電しています。

ちなみに、フルスケールの信号を再生したときのレベルが2Vrms、約45kHzのノイズは90uVrms程度・・・です。

暑いですね

暑中お見舞い申し上げます。

エアコンを使えない環境下では夏はオーディオの大敵ですね。真空管やA級アンプなんてもってのほか、密閉型のヘッドフォンを着けるのもいやになってしまいます。

当方も設計やデバッグ中はエアコンをつけますが、休憩時間に音楽を聴く時は消さざるを得ません。現在、机の上のシステムでは、アンプは数年前に導入したオルトフォンの真空管アンプを使っています。それなりの熱源となり、苦慮しています。10年ほど前に福岡の吉田苑で購入したHA10というデジアンが、熱くならず、デザイン良し、音も良しで値段なりに良いアンプでしたが、残念ながらすでにこの世に無し・・・なのです。

DACの電源は、最近はリニアテクノロジーの超低ノイズスイッチャを使い、同じく同社の超低ノイズレギュレータで仕上げたスイッチング電源(5VDC inで ±12V/+5V出力)を作って専ら利用しています。

5VのACアダプタも安くなりましたね。こんなに安くて大丈夫なの?というくらい安いですが、一応最近流行の「ケミコンには日本製を使用しています」というたい文句のある製品を選択しています。小さいですが5V/2Aとあります。この使用形態ではほとんど熱くならないので助かります。

超HiFi に拘泥すると突っ込みどころは満載かもしれませんが・・・。

追伸:USBDAC基板が入荷しました。興味のある方はこちらをご覧下さい。

お知らせ

USBDAC基板のケースが業者から加工されて入荷しました。

早速昨日、共同購入に申し込まれた方々には発送いたしましたので、今日明日には到着するものと思われます。

突っ込みどころは多々あるとは思いますが、セパレート式にして、電源を換えるとガラッと音が変わる、という、オーディオの原点みたいなものを改めて感じていただけるかもしれません。

先月の基板配布時にはケースにエントリーされる方が想定よりも多く、加工代は結構安くなりましたが、今月はエントリーされる方が少なく、1台加工時と工賃があまり変わらないかもしれません。人数が決定しましたら、改めて対象の方には連絡させていただきます。場合によっては次回のエントリーに繰り越していただいた方が良いと思われます・・・。

なお、ご自分でケースを手当てして箱入れされる方のためにHPに基板寸法図面などを公開しました (http://fpga.cool.coocan.jp/electrart/usbdac.html) 。

さて、話は変わってiOS用のONKYO HF Player に関してです。

以前の記事で、「プレイリストの楽曲終端でDoP出力でノイズが発生する問題」について書きましたが (http://fpga.cool.coocan.jp/wordpress/?p=655)、最新バージョン1.2.0で修正されているようです。

iPhone5にて、5.6MHz DSDのアルバムでも大丈夫でした。これで、DSDのアルバムをまとめて鑑賞する際にうっかり最後の曲の終わりに肝を冷やさなくて大丈夫そうです(それ以前にDoP再生時には着信音を出さないようにしておかなくてはなりませんが・・・)。

 

USDA基板最終リリースをはじめました。

こちらの記事にご案内申し上げましたとおり、少し早いですがUSDA基板の最終リリースの準備が出来ました。

ご興味のある方は、こちらの記事をご参照頂き、お手続きを願えれば幸いです。

生基板在庫がなくなりましたので、ディスコンとさせていただきます。現状で後継の予定はございません。今後は「USBDAC基板」をよろしくお願いします。

なお、DSD1794A差動出力完成基板も部材入手の関係で残り1枚にて終了させていただきます。

電源を作ってみました

「USBDAC」には普段、写真奥のトランス式アナログ電源を繋いでいますが、少し小さいものを、ということで、「USBDAC」専用ケースの半分より少し小さい程度の大きさの電源をでっち上げてみました。パネルはとりあえず「USBDAC」用を流用しています。


リニアテクノロジーの超ローノイズコンバータ、LT3439を使った電源で、+5Vが2系統と、±12Vが供給できます。入力は+5Vなので、スマホの充電用バッテリなどもつなげるはずです。机の上がごちゃごちゃしているときには強い見方になりそうです。

写真の7ピンメスコネクタが「USBDAC」の電源コネクタに繋がります。ちなみに、このメスのプラグは「USBDAC」のケースの付属品となります。

USBDAC

業者さんに実装して頂いた基板が届きました。

 DAC IC のI/V 回路とLPF 周辺の回路部分を未実装としてあります。

抵抗は2012サイズのチップ部品、コンデンサやオペアンプはスルーホールタイプを半田付けするようにパターンを引きました。

FPGAとDAC IC の間にはデジタル・アイソレータを入れてGndから完全に絶縁しております。

PC, USBマイコン, そしてFPGA のデジタル系ノイズをアナログ回路に混入しないようにしました。

DAC IC はTI の PCM1792A にしました。 写真のとおりシングル使いとしています。DSD再生時にはこの IC 内部のアナログ FIR フィルタを使って高周波ノイズを取り除いてアナログ・オーディオ信号を出力します。

TI はかつて、DSD1700 というDSD専用D/A コンバータ IC を開発し、SACD の黎明期に使われていたように聞いていますが、DSD信号をアナログに戻すための手段として、DSDの理念に忠実なアナログFIRフィルタを用いた最初のデバイスであり、最近のTI の DAC におけるDSD モードはこの方式を踏襲しているようです。

その辺の技術的な記載は TI のサイトから “ jajt042.pdf ” と入力して検索すれば、河合 一さんの執筆されたドキュメントで読むことが出来ます。

なにはともあれ、「DSDの理念に忠実な D/A 変換を行う」、というところで、( 相変わらず ) TI のDAC IC を贔屓にしています。

PCM1792A の デジタル・インターフェースは、PCM と DSD の切り替え前後で各ピンの役割が少し風変わりなので、他の DSD 対応 DAC IC とは互換性が無く、途中から信号を取り出しても他社の DAC IC とインターフェースさせることはできないと思います。

それもあって、DAC IC への信号とは別に、例によってHDMI コネクタを使ってシステムクロックを含めた4線信号をLVDSフォーマットで出力しています。こちらの方もUSB から転送されてくるとおりの信号を出すことも、DSDに変換 ( 元が DSD 信号ならアップサンプリング ) した信号を出すことも選択的に可能にしています。意味は薄いかもしれませんが、繋がる・繋がらない、という意味で P2D 基板で受けることができます。

少しの部品を半田付けし、電源を用意すれば比較的簡単に PCM2DSD 対応の USBDAC が作れるというところが特徴です。写真の状態の基板にFS表示用のLED基板とワイヤーハーネスを付けて1枚あたり2万7~8千円くらいを考えています。

メタルケースについては、別途予約を募って欲しい方が集まってから業者さんに発注することを考えています。ケースの穴あけ加工については、10台やそこらではほとんどコストメリットとがなさそうで、印刷を含めてたぶん1万5~6千円前後にはなってしまいそうです。

もしも電源と別筐体でこの USBDAC を運用したいとお考えの方には、専用ケースに入れると満足感が高まると申し添えさせていただきます。

肝心の電源をどうするか心当たりの無い方はCQ出版から販売されている実験用電源が便利に使えます。

USDA基板 その2

おかげさまで今回実装分のUSDA基板は終了いたしました。未実装の生基板の残りがあと1回分ありますので、ある程度需要があるようでしたら再来月くらいに業者さんに最終実装してもらい、その在庫をもちましてUDA2/USDA基板はディスコンとさせていただくつもりです。

来月はUSBDAC基板をリリースしたいと思います。需要が見込めるようでしたらUDA2/USDA基板からこちらの基板に移行したいと思います。

ケースについては不要だという方もいらっしゃるようですので、どうしようか悩んでいます・・・。