SDRAM_DAI – エレクトロアートのデジタルオーディオ実験室

DSD256(11.2896/12.288MHz)

思うところあって ( Voyage MPD の Starter Kit を使うことによって、CDからリッピングしたライブラリーを手軽に楽しめる環境ができたことが大きいです )、サンプリング周波数44.1/48kHzの信号をDSD256(11.2896/12.288MHz)に変換する回路を設計しました。多くの方と同じように、手持ちの一番充実した種類・分量の音源である44.1kHzのPCMを楽しみたいという気持ちからです。

まずはHDLによるRTLという手法で回路に変換可能な ( 専門的には「論理合成が可能」という言い方をします ) コードを額に汗を流しながら書き終えました。コードといってもいわゆるC言語等のプログラミング言語とは似ても似つかないもので、根っこの変換アーキテクチャーは同じでも、構成や実現方法が全然異なるものであります。

出来上がったコードを実際に物理的に動作する具体的なハードウェアに落として行くわけですが、規模が大きくなりますので、残念ながらUDA基板に統合、というのは全く不可能です。何しろ、フィルタの係数ビット1つ取ってみても32bitとしていますし、32bit×24bit の乗算器をFPGAのマクロを使用せずに構成するなど、基本ロジックセルどうしの配線に必要なリソースが膨大なのです。

そこで、UDAなどをトラポとし、受け側のDAIとして写真の別基板上に実装されたFPGAにインプリメントする計画を立てました。現状ではとりあえずトラポから44.1/48kHzのS/PDIFなりI2Sを受けてDSD256に変換し、それをDSD1794Aなどの既存のDACチップなどに突っ込んでD/A変換するのが手っ取り早いです。

DACチップを使わずに、DSD出力を数タップのアナログFIRフィルタを通すなどしてやれば、バッファリング・ゲイン調整などを施してDACチップレスなD/Aコンバータを作ることもできそうです。

下のチャートは、3.2kHz-0dBの正弦波を、出来上がった回路でDSD256に変換してみた結果です。測定系の事情により、周波数軸の目盛の数字は32倍にして結果を見てください (FFT によるDSDそのままの周波数スペクトラムを示しています)。

次に、参考までにKORGのAudioGateで1.6kHz-0dBの正弦波をDSD128に変換した場合のFFTもとってみました。同様に、測定系の事情で周波数軸の目盛の数字は16倍にして結果を見てください。

紆余曲折は続くと思いますが、時間を見つけて実装していきたいと思います。

続く、かも・・・

無題

最近はUDA基板から外部DACへ接続して音楽を聴いたりする場合に、S/PDIFを使うことがほとんどなくなりました。

検討やチェック時など、UDA基板のI2S/DSD出力端子から信号を出してDS90LV047でLVDS化する基板を介し、HDMIケーブルを使って別のDACに送って音楽信号に変換しています。

LANケーブルは関係ありません。たまたま写ってしまいました。。

基本的にはフィデリックスの中川さんのHPの情報にピン配置を合わせて作ってありますが、PCM/DSDの切替フラグも送信できるようにしていますので、受け側でI2SとDSDが識別可能です。

DAC側に受けのDAI基板を置いて、一番右側のHDMIコネクタで受信しています。ここでDS90LV048か何かで元に戻してDACに入れてあげます。

先にも書きましたが、PCM/DSD両方とも再生ができるように構成しています。

DAI基板には一応、S/PDIFの受けも設けてあり、相変わらずCS8416で受けていますが、S/PDIFからリカバリーしたシステムクロックは、同じシーラスロジックのCS2300-03に入力してジッタを弄っています。

一応参考までにお約束のJ-test です。Fs=96kHzです。これはCS2300をバイパスした時のチャートです。

そしてCS2300を通したときが2番目のチャートです。

ちなみに、j-test というのは、S/PDIF由来のジッタを調べるためにS/PDIFの弱点を突く信号を入れた結果発生する不要スペクトラムを見るものです。

縦軸にジッタをとると、

前者がCS2300をバイパスしたとき、後者がCS2300を通した時のチャートです。面白いことに、低い方にジッタの影響をシフトしているように見えます。使ったDACは上の写真のDACで、DSD1794Aを使った物です(途中アイソレータのICを挟んでいます)。このCS2300という石はLuxmanのD-06 というSACDプレーヤーに搭載されているようです。

アナログデバイスの昔の論文に、DPLL とデルタシグマの組み合わせでクロックのジッタ周波数を高い方の周波数へシフトさせ、そうしたクロックでD/A変換することにより、ジッタによるアナログ信号の歪成分を高い周波数（可聴帯域外）に追いやることで「ジッタ」をリムーブする、というものがありました。たとえば、n次のデルタシグマによるDPLLで作ったクロックでD/A変換されたアナログ信号は(n-1)次のデルタシグマ特性を示す、というような内容だったと記憶しています・・・(間違っていたらゴメンナサイ)。

ESSのES9018などは、これも記憶に間違いがなければアナデバ出身のエンジニアによる製品だと何かで読んだ覚えがありますので、この石もおそらくジッタによる歪成分を高い方にシフトしているのものと推測されます。

また、20世紀末にアナデバでは非同期のサンプリング・レート・コンバータ関連のパテントを盛んに出願しており、もしかしたらES9018の原型はこのような構成ではないのかと思われるパテントも見受けられました(根拠のない当方の勝手な憶測ではあります)。

通常、パテントの内容は当業者なら容易に再現できるような内容でないといけないはずなのですが、一見平易な図面で構成された回路が、実際にやろうとすると、どうすればこれでちゃんと動くんだろうか？と、うまく詳細をはぐらかして書いてあったのを記憶しています。

以上、アナデバ = ESS を前提とした部分の内容には根拠がありませんのであしからず・・・

あっという間に師走です・・・

久しぶりの更新となります。

都合により、トータルで１か月ほど不在にしておりましたが、ようやく復帰して「Digital audio実験室」の業務？を再開です。

留守にする前に基板実装屋さんに仕事を押し込ませて頂いておりましたが、まとめて納品されて検討基板が滞留しております(洪水というほどではありませんが・・・)。

WORDクロック(1fs)とDSDRAWの出力端子を設けたA/Dコンバータ基板を作りました。一応S/PDIFも付けてPCMも出すことができますが、メインはDSD 128fs です。

ちなみに、受け側の装置はこんな風な物体です・・・。

詳細はまたの機会に・・・というか、まだ検討が足りてないです(^^;;;) 。

ついでに、こんな基板も控えています。

CS8416CZZにCS2300というジッタリムーバICを組み合わせてみました。CS2300は、私のリファレンスのSACDプレーヤにも使用されており、そのプレーヤの音を気に入っている関係で使ってみたかったICです。

この手のIC、ジッタの周波数を可聴対域外の高い周波数へシェーピングしているものと思い込んでおりましたが、測定してみたところ、このICは低周波方向へずらしているようです。

なんとなく上記のSACD試聴インプレと一致しており、何かうれしい感じがしました、って実にオカルトっぽいですね(笑

SDRAM_DAI 来月再リリースします

おかげさまで再リリース希望の方の人数（枚数）が早々に規定数(25枚)となりました。よって、来月に再リリースをすることにします。

これが最終リリースとなります。ということでエントリーは終了させていただきます。リリース時にキャンセル等、余りが出た場合にはこのたびエントリー頂かなかった方で希望される方に先着順でお分けすることになると思います。何卒ご了承ください。

話は変わりますが、久しぶりに最新リマスターのSACDを2種類発注しました。1枚はストーンズ、もう1枚はアルゲリッチのショパンコンチェルトです。アルゲリッチはEMIからです。EMIはESOTERICから間接的にSACDを出し始めたかな？、と思ったら矢継ぎ早に出してきました。マニア受けを狙ってか、Abbey Roadスタジオでのリマスターだそうです。両社ともアナログマスターからのSACD化ということですが、多分PCM経由のDSD変換でしょう。EMIはきっとPrism SoundのA/Dコンバータを使ったのだと想像しています。

それはともかく、両者ともに内容に期待大です！

SDRAM DAIの最終リリースについて

ここのところ、SDRAM_DAI基板の再リリースは無いのかどうか、というご質問を何件か続けていただきました。

改めて基板の(生の基板です)在庫を調べてみたところ、25枚だけ残っていました。部品を集めれば再リリースすることができる数量です。

ところで、このところ、各種USBトラポなどの出現によってハイレゾ再生が可能なさまざまなトランスポートが出現してきております。

SDRAM_DAI基板では、入力するS/PDIF信号のチャネルステータス情報というものを見てサンプリング周波数を知り、メモリの速度を切り替えております。チャネルステータス情報に関しては、S/PDIFの規格であるIEC60958において改定が進み、現在は32kHzから48kHzだけでなく、88.2kHzから192kHzまでのサンプリング周波数もきちんと定義されています。確か2006年頃には改定されていたと思います。

したがって、DITのロジック回路を独力でICに組み込むことのできる国内大手メーカー製のプレーヤーやPS3などは、ハイレゾ信号にも規格通りのチャネルステータス信号をつけて出力しています。RMEのHDSP9632やFireFace UCは、S/PDIFを民生モードからプロフェッショナルモードに切り替えると、ハイレゾでもきちんとチャネルステータス情報を付けて出力しています(その他の機種は知りませんが、多分共通だと思われます)。

問題なのはそうでないメーカー製のS/PDIFです。32kHz/44.1kHz/48kHzは昔から規格化されていましたので、それなりに対応されていることがほとんどですが、ONKYOのND-S1のように、44.1kHzなのにわざわざ48kHzのチャネルステータスを付けて送り出す機器もありました。また、HiFaceという小さなUSBアダプタは、ハイレゾ出力にチャネルステータスが載っていないという報告も頂いております(初代機の場合。現行機がどうかは知りません)。

ハイレゾ(88.2kHz～192kHz)においてチャネルステータスが載っていないS/PDIF入力に関しては、SDRAM_DAI側で手動で強制的にサンプリング周波数を合わせることになりますが、32kHz～48kHzまでのサンプリング周波数に関しては、手動では合わせられませんので、通常のCDプレーヤーではほとんど問題なく使用できますが、ND-S1は使用できません。

そういうわけで、相手がどんな機器であれ、入力するサンプリング周波数に応じて自動的に追従するためには、実際の周波数を検知する必要がありますが、現行のSDRAM_DAIはそういう仕様になっていません。対応するためにはFPGAのロジックを変更し、基板のFPGA周りの配線を切った貼ったしなければならず、そういった変更を入れて配布するのも難しいものがあります。また、大変申し訳ありませんが、新しいSDRAM_DAI基板を設計するかどうかについても現時点では全く未定です。

もちろん、当方のUSB AUDIO基板や、USB DUAl AUDIO基板では、「純正」の強み？で、SDRAM_DAIとの相性は問題ありません。

現行のSDRAM_DAIは以上のような状況であることを改めてご理解いただいたうえで再リリースを希望される方は、こちらのページからご連絡をお願いします。「お名前」と「メールアドレス」だけは最低限記入をお願いします。概ね20名程度の方からご希望があれば再リリースさせていただきます。大変残念ですが、今月いっぱい待って集まらなければSDRAM_DAIは終息ということで決定させていただきます。

SDRAM_DAIの配布中です。

ありがとうございました。終了させて頂きました。まだ根強い需要があるようですので、希望される方はご注文を入れておいてください。希望数が一定数を超えましたら再リリースさせていただきます。

再配布希望のお問い合わせが一定数を超えましたので、SDRAM_DAI(for PCM1794A)をこちらにて配布中です。希望される方はこの機会によろしくお願いします。

SACDを聴く

明日、1/24 のNHK BSオンライン、やはり中止になっているようです。小澤征爾さんがウィーン国立歌劇場管弦楽団を振る、「フィガロの結婚」がオンエアされる予定でしたが、氏が自身のガンを発表して半年間仕事をキャンセルして治療に専念されるそうですので、致し方ありません。一日も早いご回復をお祈りします。

さて、がっかりしていても仕方ありません。年末に入手しておいた大作をじっくり鑑賞する時間が少し取れました（^^ 　ので、しばし堪能することにします。

写真はそのうちのごくごく一部です。

ESOTERICのこのセットには、”The Golden Ring” という貴重なメイキング映像を収めたDVDも付いています。これが非常に面白く、ついつい引き込まれてしまいます。万一巨大なバブルが再来しても、残念ながらこんなクレイジー（素敵）なプロジェクトはもはや企画されないでしょうね。

調べてみると、このDVDは単体でも販売されているようですので、興味のある方はどうぞ。

今まではSONYのプレーヤからDSDを出力して “SDRAM_DAI for TDA1547” という装置でSACDを楽しんでいましたが、新たに “SDRAM_DAI for PCM1792A(DSD1794A)” なる装置を立ち上げました。これで、高級機に普及している最新の（という程でもないですが）DACチップでSACDを楽しむことができます。

ちなみに、こちらの装置では、PCMはPCMのまま PCM1792A(DSD1794A) に喰わせることができるようにしています。

久しぶりにSACDを楽しむことにします。

価格.com

以前ONKYOのND-S1とSDRAM_DAIとの組み合わせで生じる不具合について、クレームやお問い合わせをたくさん頂いたことから、私自身でもND-S1を購入して検証し、ONKYOさんへ問い合わせをしました。

その概要を当Blogへ掲載しましたが、最近ひょんなことから「価格.com」の掲示板でND-S1に関する同様の質問が出ているのを見かけ、その掲示板を読み進めたところ、当方の書いた記事をほとんどそのまま同じ文言でご自身の見解のように書き込まれているのを見つけました（よく読めば引用の様に読めるのかもしれませんが、自分の書いた文章だったため、ちょっと読んで動転して？そのように感じてしまったのかもしれません）。

正直言ってあまり良い気はしませんでした。書かれるのは構いませんが、できましたら「どこどこのblogでこういう記事が出ていた」という書き出しで展開して頂けたら、と思いました。

SDRAM_DAI for PCM1794A 最終頒布です

ありがとうございました。終了させていただきます。

PCM1794A用のSDRAM_DAIですが、今回で頒布を一旦終了させていただきます。どうもありがとうございました。

お手数ですが、こちらのページからお申し込みをお願いします。

なお、年が明けてもまだご要望がたくさんあるようでしたら再リリースを考えます。

ONKYO ND-S1について

iPodからデジタル信号を取り出せるトランスポートということで、Wadiaに続いて、最近ではONKYOからND-S1という機器が販売開始になりました。

そろそろiPodデビューしたいなと思っておりましたので、手持ちのBeatles関連CDをすべてApple Losslessで取り込んでCD棚を整理しようと、新しい5th Generation nanoとセットで購入しました。

早速すべてのBeatles関連CDをiTunesに取り込んでnanoに転送しました。そして、SDRAM_DAIに繋いで再生を開始したのですが、「あれっ？」、FSの表示が48kHzとなってしまい、メモリーバッファーモードにすると早回し再生になってしまいます。

iPodに取り込んだ音楽ファイルはすべて44.1kHz/16bitの信号なのに、再生すると「ND-S1から出力するデジタル信号」のチャネルステータスフラグには、48kHzを示すフラグが付いてきているようです。

USB経由でのPCからのデータについては、入力信号のFSに応じた正しいチャネルステータスフラグが付いてくるようですが(実はこちらの方は自分ではまだ確認していません)、iPodモードで再生すると、音楽ファイルのFSにかかわらず48kHz固定のチャネルステータスフラグが付いてくるようです。

これについてONKYOのサポートセンターに照会したところ、

iPodモードでは音楽ファイルのFS(サンプリング周波数)にかかわらず、48kHz固定のチャネルステータスフラグを付けてデジタル出力している。
チャネルステータスフラグを44.1kHzでなく48kHz固定にしたのは、そのほうが音が良かったという判断である。
上記「仕様」は、ハードウェア的に固定されているので修正はできない。
上記「仕様」は、S/PDIFの規格であるCP1201には厳密には準拠していない。
市販の大多数のDACでは再生できるので製品仕様は変えるつもりはないし、クレーム対応に応じる予定も無いが、今後の対応として、カタログ等にお断りを入れるなどの方向で考えている。

という見解をもらいました。

確かに、ONKYOサイトの商品仕様を見ても、デジタル出力がS/PDIFであるとはどこにも書かれていません。それでもほとんどのDACはDAIレシーバーICが復調したクロックに基づいて動作しますから、なるほど再生には問題ないでしょう。私個人としてはND-S1の仕様は奇妙だと思いますが、「S/PDIFには厳密に言って準拠していない」そうなので微妙なところです。

ND-S1が上記のような仕様ですので、大変残念ですがSDRAM_DAIで44.1kHzのファイルを再生するには、メモリーバイパスモードでお使い頂く必要がございます（FSLEDは48kHzを示しますが）。SDRAM_DAIは入力S/PDIF信号のチャネルステータスを見てFSを判断するという仕様のため、このような結果となります。ご不便をおかけしますが、ご了承ください。

—- 以下、独り言です。 ——————————-

まだND-S1を開けていないのですが、USBモード時はPCM270*系、iPodモード時はDIT4***系を使用しているらしいです（とあるサイトの情報）。だとするとUSBモード時は自動的に正しいFSを示すチャネルステータスフラグが付いてくるのは納得です。

DIT4***系を使ってハードウェア的にフラグが固定されているということは、どういうことなのでしょう。データシートをさらっと眺めただけの感じでは、チップをハードウェアモードで使用した場合、スータスフラグを44.1kHzに固定するのであれば、”CSS”というピンをGNDに落とすことで簡単に実現できそうですが、48kHzにするにはそれなりにパルスを作って”CSS”ピンに入力しなければならず、設計の負荷は少し増しそうです。これを本当に「音が良い」という判断でわざわざ行ったのであれば、オーディオメーカーとして大した姿勢だと思います（個人的には、パルスを作って入れるよりもGnd固定にした方が音に良い方に影響するような気がしますが）。

もしかすると、Appleのチップ（あるいはiPod内部）からはFSを示す信号が来ておらず、チャネルステータスのFSフラグは何らかの値に固定せざるを得ないのかもしれません。たまたま何らかの理由でそれを48kHzにせざるを得なかった、というのが本当のところのような気がします。

気が向いたらお腹を開けて解析してみようかと思います。もしもDIT4***系をハードウェアモードで使って「固定」にしているのであれば、”CSS”ピンを持ち上げてどこかGndにつなげるだけでフラグは44.1kHzに固定できるはずです・・・（そうすることで、何かほかの問題が噴き出して来る可能性はありますが）。ソフトウェアモードで使っているとしたらお手上げです。

ひょっとしてONKYOはCDプレーヤーでも48kHzのチャネルステータスフラグを付けてデジタル出力を出す機種があるのでしょうか？