カテゴリー: 検討経過

以前このブログでも書いたのですが、しばらく前にTASCAMのDV-RA1000HDというレコーダーを導入し、ハードディスクトランスポートとして使っています。

DSD信号が入出力可能( ほとんど使いやしないんですが )な機器ということもあり、LINNのDSではなくてこちらを選択しました。メインのピュアオーディオにPC関係 (LAN関連機器を) を繋ぎたくなかったというのもあります・・・( RA1000HD自体がPCみたいともいえますが )。

この機械の一番使いづらい点は、24bit/176.4kHz(192kHz)の入出力が通常のS/PDIFではできないというところにあります。 

業務仕様であるAES3-2003の、 Dual Wire/Double Speedという、XLRコネクタ×2端子を使用する接続方法で、チャンネルごとに独立したXLRケーブルで( 結果的にレートを半分の88.2/96kHzに落として )伝送するようになっています。

これでは、CORDのDAC64のような高級機に接続するしか、24bit/176.4kHz(192kHz)を再生することができないように思われます。スタジオユースの業務用録音機を家庭での再生用に使用するのが間違っているといえますが・・・。

リアパネルの写真はTASCAMのHPから拝借しましょう(画像をクリックすると拡大画像が開きます)。

そういうわけで、S/PDIFとの相互コンバータを作ったという記事を少し前に書いています。つい先ごろ、本格的な使用に備えて基板をケースへ入れました。

 

ラジオ技術を書店でペラペラめくっていたら、TIの河合さんという方の記事が出ていました。TIも32bitのデルタシグマDACをリリースしてきたようです。

発表されたデータを見ますと、TIの評価ボード通りに基板を描けば、-150dBの信号がそれと認識できるというような内容だったと思います。旭化成が出してきて実際に製品に使われ始めたので、対抗上やむなくリリースしてきたような感じでしょうか。

実は仕事上で、FPGAの機能にI2Cのスレーブを入れ込むということをよくやるのですが（お客様に要求されるのです）、FPGAの回路をハードウェア記述言語（ソフトウェア開発に使うC言語のようなイメージ）で構築する際に、机上で動作シミュレーションするために、相手方（要はFPGAのレジスタを設定するCPUの方を指します）の動作もハードウェア記述言語で構築する必要があります。

何が言いたいかというと、通常は安いマイコンでPCM1795などのレジスタ設定をするところですが、I2Cマスタの機能を回路で構成できますので、CPLDに焼きこんでPCM1795のレジスタ設定をしてみました(もちろんPCM1792Aなどもやろうと思えば一緒です)。仕事の関係でI2Cのアナライザなどもやむなく？所有していますので、設定がきちんとできているかどうかの確認も楽にやらせていただいています。

残念ながら、バラック基板にPCM1795を載せて設定をしてみたというだけで、実際に有用に使い倒し始めました、という話ではありません。こんな感じの基板があればいろいろ実験ができるのにな～、といったところです(回路定数は適当です)。 

作ったI2Cの回路は、11.2896MHzとリセットを入れてあげて、リセットが解除されると、左右2つのDACのアドレス16から21までを順番に設定し(初めにLchを設定し、次にRchを設定)、設定が終わると今度は順番に設定したアドレスのレジスタを読みだすというものです。読み出しが終了したら次にリセットがかかるまではうんともすんとも言いません。

PCM1795のデータシート25ページめの、「Write Register」を2つのPCM1795に対して行い、次に「Read Registerを」2つのPCM1795に対して行います。「Register Address」に先頭値の「16」番地を入れると、あとは実際の値だけを6回続けて（21番地まで）書き込んでいきます（アドレスはPCM1795内で自動的に「１」ずつ進んでいきます）。

読み出しも「Repeated Start Condition」というのが追加になるだけで書きこみとほぼ同じ動作をします。

確認した限りでは、きちんとACKが帰ってきますし、書きこんだ値が読みだされていますので、所定の動作をしていそうです。ちなみに、CPLDのリセット解除はPCM1795のリセット解除より遅くなるようにしてやることが大切です（少なくともシステムクロック1024発分以上は・・・）。

ALTERAやXILINXのツールは無料で使えますので、経験者の方だけでなく、挑戦されたい方は下記のソースをコンパイルして適当なCPLDに書きこんでみて下さい。規模的にはXILINXならXC9572XLあたりに入るはずです。

各レジスタの設定値を変えるためにどこをどう書き換えてコンパイルすれば良いかは、ソースをご覧になってご想像下さい（現状は適当な値が入っています）。 たぶんわかりやすいと考えています。2つのDACのスレーブアドレスは上の回路図のようにしてください(それぞれのADD0とADD1)。

著作権は私、ElectrArtが所有しますが、ご自身の検討目的に限ってご自由にお使い頂いて結構です。動作保証、サポートはございません。自己責任でお願いします。

I2C_MASTER.vhd

最近ソフトネタばかりで寂しいというご意見を頂きましたので、当方も下のお二方に負けず劣らずのマニアであることを証明？します(笑)

今回の場合、実用性というか利用できるシーンが希少なのにわざわざ作ってしまったというところがミソです。

最近になって、まだまだ少ないながらも、ハイサンプリング/ハイビットのDRMフリーな音楽ファイルが入手できるようになってきました。そこで、ネットワークオーディオではなく、まずはハードディスク内蔵レコーダを、ということで、しばらく前からTASCAMのDV-RA1000HDという機器を手に入れて使い始めています。

SONYなどからもHD大容量の機種がリリースされていますが、CDクオリティ程度のファイルしか扱えませんので、触手は動きませんでした。

そのTASCAM君、本来が業務用途ということで、176.4kHz/192kHz(24bit)には対応するものの、いわゆるS/PDIFで伝送するのではなく、XLRデジタルケーブル2本を使ったAES3フォーマットのDual Wire /Double Speedという方式しかサポートされていないのです。

とは言っても、少し昔の高級機だとか業務用機などではそこそこ使われている方式のようです。例えばCORDのDAC64なんかも確か採用していたと思います・・・。

そこで、下の写真を見て頂くとお分かりかもしれませんが、このAES3フォーマットのDual Wire /Double Speed とS/PDIFとを相互に変換するコンバータを作りました。

176.4kHz/192kHz(24bit)なんて実際に使うことは滅多にないんですが(皆無に近い？)、使おうと思った時になすすべがなく指をくわえているのが悔しいので、頑張ってみました(疲れました)。FPGAの中身は大したことないのですがアートワークが面倒臭い・・・。

このハードディスクレコーダはさらに変わっていて(業務機だから普通か？)、なんとDSD信号を入出力することができます。

DSDファイルなんてさらに希少で、1bitコンソーシアムで公開されているWSDファイルか、ノルウェーの2LというDRMフリーな音源製作販売会社が公開しているDSDIFFファイルしか入手できませんが、KORGのMR-1などの機種でDSD録音もできるようになってきたようですので、マニアとしてはこういったファイルもハンドリングしたくなります。

そこで、デシメーション・フィルタ基板とSDRAM_DAI for TDA1547(DSD)を合体したような基板も作ってみました。DSDファイルを再生してSDRAM_DAI for TDA1547搭載DACでDSDのままD/A変換したり、PCMに変換してからコンベンショナルなDACへ入力することができるようになります。相互コンバータなので逆もまた可能です。

扱うのがSDIF(DSDraw)やSDIF3といわれるフォーマットなので、外部ワードクロックに同期できるようにもしてありますし、もちろんクロックマスターになることもできます。

アートワークにはなんだか非常に疲れましたが、とにかく176.4kHz/192kHz(24bit)のPCM音楽ファイルや、DSD音楽ファイルがネットで普通に購入できるようになって欲しいと、マニアである小生は期待しています。

ちなみにですが、176.4kHz/192kHzですと100kHz近くまでの高周波が再現できることになりますが、当方の場合は聴力検査の結果だけからみると全く意味のない情報量ではあります・・・。

以前こちらの記事で、NHKのBSHiによるコンセルト・ヘボウ管弦楽団の演奏会生中継について書きました。

その後簡単に編集してBD-Rに焼いておいたのを最近視聴してみましたが、できれば音楽だけもファイルにしておきたいですので、BD-RをPS3で再生し、光デジタル出力をサウンドカードでキャプチャしました。

この放送、「5.1chサラウンド」という触れ込みでしたので、PS3の光デジタル出力からは、PS3にてAACからPCMにデコードされた後にSTEREOにダウンミックスされた信号が出力されるわけですが、PS3の出力はFs=48kHzにもかかわらず、どうやら放送はFs=32kHzだったようです。

いずれにしても、これなら「Bモードステレオ ( Fs=48kHzのAAC ) 」で放送して欲しかった！

おそらくNHKからパッケージメディアが発売されるのでしょう。それならBDだけではなく、SACDも出して欲しいと切に願います。

夏場にどうしても録りたいものがあり ( 残念ながら音楽ではありません。) 、必要に迫られて前の記事のB&H PHOTO VIDEOからMR-1を調達してみました。

なぜか本体$220, 送料$45という不思議なプライスが付いていましたので、いろいろリスクは考えられましたが、リスクテイクの価値があると考えてポチるに至ったのでした。Digi-Keyからパーツを調達するのと同様、アンカレッジを最終経由地としてUPSによって配送されました。幸運なことに、ブツには特に問題はありませんでした。とりあえずビデオカメラ用に使っているステレオマイク (AT822) を流用する予定です。

ということで、試し録りが済んだところで、LINE入力で測定をしてみました(^^

DACを繋ぐのも面倒なので、RME のHDSP9632というPCIサウンドカードから176.4kHzサンプリングのアナログ信号を出力して、MR-1のLINEに突っ込んでみました。

最初にホワイトノイズ。上が176.4kHzで収録したWAVをWaveSpectraにかけたもの、下は、DSDで収録したDFFファイルを、MR-1付属のアプリであるAudioGateで176.4kHzのWAVに変換後、WaveSpectraにかけたものです。

AudioGateでWAVに変換した方は、45kHz以上が急峻にカット※されていますが、もともとこの帯域はMR-1に搭載されたA/DであるPCM1804のデルタシグマに伴うノイズ成分ですから、徹底的に落としてやろうという方針なのでしょう。ハードウェアでこのようなデシメーションフィルタを構成するのは大変ですが、さすがにソフトウェアなので何でもできますね。

※PS3やDSD2S/PDIFデシメーション・フィルタ基板のように、AudioGateの設定でこの部分のフィルタはOFFにすることができます。(5/4追記)

次は20kHzの正弦波で、同様に上のチャートはWAVで収録したもの、下の方はDSDで収録したものをAudioGateでWAVに変換したものです。 

ここでも、AudioGateの急峻なフィルタが印象的です・・・。上のチャートは、結局、PCM1804内部のハードウェアによるデシメーション・フィルタの特性が表れているといえます。デルタシグマA/Dというのは、もともと吐き出すのがDSD信号ですので、ICチップの外部へPCMでインターフェースするには、ロジック回路によるデシメーション・フィルタを介さなければならないというわけです。

余談ですが、PCM1804などをDSD出力モードで使用する場合、( ICチップ設計者の習性として ) おそらくデシメーション・フィルタ回路部への電源供給を遮断するなどして、省電力化に努めている可能性がありますので、DSDで収録する方が電池の持ちがわずかながらも良い可能性があります。

私の場合は、おそらくDSDで収録すると思います。

次は1kHz正弦波。周波数軸をlog表示に変更しました。

付属のマイクはあくまで「お試し」ということもあって、安いラジカセみたいな音で録れます。あとは電池駆動の高品質なマイクプリが欲しいところですが、それこそ自作かな・・・。

MR-1におけるマイクの違いによる音の変化に関しては、YouTubeで実に素敵なビデオが公開されています ( 元はココかな？) 。演奏が上手で曲もなかなか良いので聴いていて引き込まれてしまいます。お勧めですよ。