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USB I/O

USBを使ってPCからDSDを含むハイレゾ音源を再生しよう、そしてPCへ録音しよう、と思い立って試行錯誤を始めてからおそらく5年以上は経っているような気がします。

最初は独自アプリでバルク転送、そして標準クラスやASIOを使った録再へと少しずつ手段も変えてきました。一方、世間では標準クラスをサポートしたICチップも徐々に出てきて、市販のUSB DACでSTEREOのDoP再生などは当たり前になりました。

当方はといえば、割と長いことUSBによるオーディオ転送を検討してきて、最後というか終着駅に近いテーマとしてDSDのマルチチャネル録再装置をしっかり形に残したいと思うようになりました。

バルク転送で4chというのは最初からやっていますが、PCオーディオ標準アーキテクチャーである、UAA(ユニファイド・オーディオ・アーキテクチャー)に則ったかたち、具体的にはASIOに準拠したやり方で作りこめば、更なる多チャンネル信号でも、標準的なアプリケーションで録再が可能になる、というメリットがあります。

そんなことを考え、昨年の今頃に、”The DSD” とも言うべき emmLabsのADC8 MkIVという8ch ADCを中古で手に入れました。確か当ブログで記事にしました。

だいぶ遅くなってしまいましたが、ASIOで8chのDSD/PCM録再に対応するUSB I/O BOXを組み立てました。これはクロックを含む9本の信号をBNCケーブルでADC8 MkIVなどの外部単体ADCと接続し、8chのDSD/PCMをUSB経由でPCへ取り込むというものです。現実的には、DSDに対応したASIO録再可能な市販アプリはありませんので、UDA2録音再生基板用の”recorder.exe”を使用します。実はこのソフトはすでに8chまでのDSD録音に対応しています。

ASIOなので録音しながら信号を出力へ戻すことが可能で、I/O BOX内部のスペシャルUDA2基板にてDSD信号からレベルメータ用の信号を作ってお馴染みの8点LEDレベルメータ基板を駆動することが出来ます。写真はたまたまChannel Classicsから購入したマルチチャネルDSFファイルをFoobar2000にて再生しているところです。クラシックのアルバムはLFEが無く、実質5chが多いようです・・・。

実はこのBOXは写真のとおり、信号出口が4本しかありません(下段、1本はワードクロック)。BNCでは面積的、物理的に厳しいのです(;;^^ とりあえず8ch DACを持っていないので問題ないのですが (笑

8chのDSD/PCM録再のための回路というのは結構膨れ上がるもので、8ch分のレベルメータ用の信号まで作ろうとすると到底UDA2基板上のFPGAでは容量が足りません。 UDA2再生専用基板よりも容量の大きなFPGAを実装したUDA2録音再生基板のFPGAでも足りないので、更に大きなものを実装しました。

UDA2録音再生基板に載せたFPGAよりも容量の大きなFPGAはパッケージがQFPではなく、泣く泣くBGA用に基板をりファインするハメになりました。まあ、その辺は自家用ということでコストは度外視しています。

さて、やはり1年と少し前に、バルク転送で4chのDSDファイルを再生して2chにミックスするという実験を行いました。そちらの顛末?も当ブログで記事化した記憶があります。

これを少し進化させ、このUSB I/O BOXではミキサー専用のFPGA基板を更に1枚積んで、4つのステレオ・ペアを2chにミックスするためのピュアDSDミキサーを搭載します。基板はそれこそFPGAだけが積んであればよいので、ヒューマンデータさんのFPGA基板を使わせていただきます。

ASIOのコントールパネルから8chボリュームコントローラを呼び出して簡単なミックスを行うわけですが、小編成クラシックなどのアコースティックな録音ではこれで足りてしまうことも多いのではないかと想像します。

ここまでやっておけば現時点でとりあえず自己満足を味わうことが出来そうです。それにしても、この8chレベルメータ基板の「製造」には死ぬ思いをしました(笑 8×8の電流制限抵抗に8個のTSSOPシリ・パラ変換IC、そして8×8個のLEDの植林、さらには両面基板1枚ではパターン化できなかったので、基板2階建てになっており、2枚を9ピンヘッダx8個で連結していたりと、半田付けの労力が並大抵ではなく、散々でした (;;^^  外注へ出してもすごい見積もりが来そうです。

ついでにちなみにですが、ニーズがあるかどうかわかりませんが、ステレオ、およびマルチチャネルDSD/PCMの再生だけでしたら(レベルメーターもなし)、UDA2録音再生基板と同等の基板規模(搭載FPGA)で作りこむことが可能です。

ONKYO HF PLayer

ONKYO HF PlayerがVer1.10になったのに気がついてバージョンアップしました。

実は前バージョンではDSD (DSDIFFのみチェック) 再生時にPCM変換モード、DoPモードの両方とも私の環境では再生後3秒くらい過ぎると停止してしまい、DSDは使えない状態でした。

今回、バージョンしたHF Playerを使ってUDA2基板につなぎ、DoP再生が出来ることを無事確認しましたが、少しばかり残念感が漂う結果となりました。

再生中に一時停止ボタンを押して停止する場合は良いのですが、 リストの最後の曲を終わりまで再生して自動的に終了させた直後に大きなノイズが入るという症状が出ています。

通常こういう場合にはデータ転送のもっとも上流側、つまりUSBのバスをデータがどのように伝わってくるかを見てみることになります。

図の赤丸で囲んだ部分は、リストの最後の曲の最終データと、その後に続くデータをUSBのバスアナライザで見た結果です。

Lchデータが”0×56, 0×56, 0×05″、Rchデータが”0xAA, 0×69, 0×05″ (それぞれのchの3バイト目がいわゆるDoPマーカーというやつです) と来て、本来次からはPCMのゼロデータになってくれるはずなのですが、DoPマーカーがついたままデータ部分の2バイトだけが”ゼロ”でやってきてしまっています。この状態の間はUSB DACはDSD信号が続いていると解釈しますので、その間再生データはマイナス方向のフルスケールにデータが張り付くことになり、結果大きなノイズになってしまいます。

正しくは3バイト目も”0×00″で来てくれる必要があります。

下の図は自分で一時停止ボタンを押して止めた結果です。

こちらの場合はなぜか正しく”0×00, 0×00, 0×00, …..” と続いてくれますので、ここからPCMに切り替わったと判断してUDA2(DoP対応 DAC)は正しく動作します。

手持ちのDSDIFFファイルだけの問題かもしれないと思い、e-onkyoから最近話題のチェンバロ独奏の5.6MHz DSFファイルを買ってみました。ちなみになぜこのタイトルを選んだかといえば、マイクやマイクプリに本格的な機材を使っているからです。

それはさておき、残念ですがe-onkyoから買ったこのDSFファイルでも結果は同じでした (涙 ひょっとしてiOSを最新版にしたらOKになるとか (2/22追記) ==> iOSのバージョンを最新の7.0.6に上げてみましたが結果は同じでした。HF Playerの次のバージョンアップに期待します。それにしてもこのDSFファイルのチェンバロの音色が綺麗で聴き惚れてしまいます。

ひとまずHF Playerの次のバージョンアップに期待することにします(^^;;

それにしてもiPhoneで5.6MHzのDSDが普通に再生できてしまうというのは、数年前の状況を考えると格段の進歩です。 これ以上普及しているお気軽なDSDトラポは他には無いでしょうね。

iPhoneにUSB + カメラ・コネクション・キットで気軽にチョコっと繋いで使える一体型の超小型 DoP DAC基板が欲しくなってしまいます。

DSD11.3MHz(2ch)の録音環境をお貸しします

UDA2録音再生基板を組み込んだUSB-DSD録再ユニットと、AT1201を搭載したDSD11.3MHz録音対応A/Dコンバータの検証器のうち1台を貸し出し用にすることにしました(検証器を2台持っていました)。

実際に生演奏を録音する予定のある方に録音日を挟んで前後1週間程度お貸ししてプロジェクトで並行して使って頂き、DSD11.3MHzでの音楽ソースを作っていただけたら良いなと、思っております。

ただし、運用には難しい面があって、DSD11.3MHzで再生可能な気軽に利用できる市販の機器というものがありません(部品というか基板レベルでは存在しますが)。ですので、現状では「とりあえず収録することが出来ました」、で、終わってしまう可能性が高い、という点はご了承ください。

USB-DSD録再ユニットからはDSD-RAWで出力できますので、予めDSD5.6MHz でマイクセッティングやマイクプリのレベル設定をしておき、録音時に11.3MHzで収録(リアルタイムモニタはできないことになります)というパターンになるかと思います。その場合もDSD-RAWで受けられる機器をお持ちの場合に限られます。そうでない場合はUSBユニットのS/PDIFからPCM変換された信号でモニターします(この場合もDSD11.3MHz動作時にはPCM出力がありません)。

XLRバランス出力のあるマイクプリやミキサー側でレベル設定する必要があります。Windows PCが必要です。

希望される方はメールを下さい。
生演奏と書きましたが、録音したものを聴かせて頂けるかも知れないという下心が無いとはいえません(^^;;  。 期間は1週程度でお願いするかもしれませんが、もちろんレコードやテープの録音を試してみたいという方もお受けしますのでご遠慮なく。

以下は、音楽録音ズブの素人の無知なホザキになりますので、お時間のある方が読んでいただければ結構です。

当方は、一部昔のPOPSやROCKを聴く以外は主に後期ロマン派以降のクラシックしか好んで聴かない人間で、言ってみればアコースティックな楽器の発する音が演奏会場に放たれて渾然一体となって溶け合った音、でも各楽器の直接音も点音源としてしっかりと判別可能で、ホールの良い席で聴いているかのような音のする録音を良しとする人間です。

実は、前回の記事中で集めたCDならびにデータはすべてがその条件に当てはまる録音で(もしかすると生演奏より音場感のある録音?もあるかもしれません)録音フォーマットを意識させないで良い音で聴けるソースでした。

オールドマニアの方であれば長岡鉄男さんの外盤A級セレクション推薦盤だな、と、気づかれたことと思います。

いくら録音が良くても、中身がつまらなければ2度と聴かなくなることは長年の経験でわかっていますので、メジャーな曲をメジャーなレーベルでメジャーなアーティストが指揮・演奏したものに絞って入手したのでした。もちろん自分は今までに入手したことの無いタイトルに限っています。

で、やはりというか結果的にPHILIPSレーベルの録音が多いな、ということになりました。識者の方に聞いたところ、PHILIPSの録音はメインのステレオペアとサブのペアの計4本のマイクを基本として収録するようです。マスタリング時にはサブの信号を極微量メインの信号にミックスして仕上げるということのようです。

コンセルトヘボウのような響きの多いといわれる会場で4本だけのマイクで鮮明に録れるというのは驚きですが、長岡鉄男さんは楽器毎にマイクを立てて多数のマイクで収録してミキシングで2chに仕上げると前面整列型の不自然な音場(人によってはそうではないのかもしれません)になったり、音がギスギスしてきつくなったり弊害が目立つようになる、というような趣旨の主張をされていたように記憶しています。

結局、結果的に氏も基本的にシンプルなワンポイントステレオペアで収録されたソースを好んで聴かれることが多かったような気がします。

ワンポイントで収録すれば製作コストは低くて済むはずですが、現代の録音は多数のchで収録するのが当たり前になっているようです。1つの楽器に複数のマイクを立てることも多いと聞きます。

おそらくは商業録音としてのバックアップゆえの理由などがあるのかもしれません。収録後に万が一「聴こえない音(パート)」があったりしたら取り返しがつかない、などの理由が容易に想像できます。

ということでオーケストラの録音で4本程度の少ないマイクで収録されたソースというのは新しい録音ではそう多くは無いのかもしれません。

オーケストラは無理ですが、今年は自分でも生演奏の録音デビューをしようと思っております。基本はワンポイントですがマイクを4本立てて4chで収録しておき(DSD5.6MHzまでなら上記USB-DSD録音ユニットで4ch収録が出来ます)、必要であれば後でDSDミックスしてまとめてみたい、などと妄想しています。マニアならソースも作ってみたいと思うのは自然の道理? 50の手習い、ということで試行錯誤しながら勉強させていただきます。

UDA2録音再生基板とAT1201 A/D変換基板のリリース

だいぶ遅くなってしまい、期待していただいた方にはご迷惑をおかけしましたが、UDA2録音再生基板をリリースします。

資料等がまだ未整備ですが、週末のうちに何とかしたいと考えております。基板自体は週明けより発送が可能です。

AT1201 A/D変換基板は手載せ+リフローによる部品実装をお願いしました。マウンタで打ってもらってリフローしてもらえばもう少しコストを抑えられますが、録音の需要は過去の経験から再生オンリーの場合に比べてかなり少ないことがわかっております・・・。ご了承ください。

念のために特性は1枚1枚アナライザで確認しました。枚数が枚数なのでバラつきもありません。

 UDA2録音再生基板とDSD1794A基板などのDAC基板を一緒にひとつの筐体に組み込んでしまえば録音時のモニターは苦労しませんが、上の写真のような、UDA2録音再生基板とBNCコネクタによる入出力基板のみを組み合わせたI/O BOXを構成して使用する場合には、モニターにはBNCコネクタで接続可能な適当なD/A コンバータが必要になります。

私の場合、こんな用途にはBNCコネクタによるDSD入力の付いたMytekのDACが役に立ちます。サイズ的にベストマッチングかもしれません。

I/O BOXのBNC入力にA/DコンバータからのワードクロックとDSD信号を接続し、BNC出力はMytekのワードクロック入力端子、ならびにDSD入力端子へと繋ぎます。Mytek側では”Sync”は”WORD CLOCK”に設定します。

残念ながらDSD 11.3MHz録音時にはMytekでは受けられませんので、あらかじめDSD 5.6MHzで音出しをしながらマイクセッティングなどを追い込んでおき、すべてのお膳立てを整えてからレベルメータを頼りにDSD 11.3MHzによる録音へ移行、といったフローにならざるを得ないかと思います。

 とにかく、2ch録音であればAT1201 A/Dコンバータを繋いでDSD11.3MHzやPCM384kHzによる収録が行える、というのと、業務用の8ch DSD A/DコンバータのBNC出力から4ch分を繋いでDSD 5.6MHzまでの4ch録音が行える、というのがUDA2録音再生基板の特徴ということになります。

UDA2基板, DSDのASIO2.2転送化

UDA2再生専用基板の次回リリースからDSD転送を”ASIO2.2 for DSD” による転送に変更します(Windowsのみ)。また同様に、開発中のUDA2録音再生基板も、アイソクロナス方式によるDSD転送をASIO化します。

 Windowsのドライバベンダーに以前から打診しておりましたが、このたび現状のASIOドライバにDSD転送モードを追加したバージョンを追加でライセンス供与してもらう契約をしました。

最初のバージョンはDSD2.8/5.6MHzまでのサポートになりますが、DSD11.2MHzのA/Dコンバータを開発したので11.2MHzもサポートして欲しいと何回かお願いしたところ、近いうちにアップデートを受け取れるよ、という嬉しい連絡をもらいました。

すでに、DSD11.2MHzを含むASIO対応のためのFPGAとUSBファームウェアの改変作業をほぼ終えております。UDA2再生基板と、11月にリリース予定のUDA2録音再生基板のDSD転送をASIO化することになります(PCM転送はUDA基板の時代からASIO対応です)。

再生に関しては、少なくとも外面上はDoP方式を用いてFoobar2000を使って再生した場合とほとんど変わりません。近い将来11.2MHzも再生できるようになる、という点のみの変更になります。「DoPマーカーの検出→I2S端子からのDSD出力」機能はそのまま残しますので、Mac OS Xなどでは今まで同様、DoPによるDSD再生となります。

録音再生基板では、アイソクロナス転送モードでASIOによるPCM録音に対応したばかりですが、ついでにASIO for DSDによるDSD録音にも対応します。 これは世界中を見てもまだ例は(あまり?)ないと思います。需要が無いからという話もありますが(笑 。

ただし、PCM録音ではWaveLabなど、一般のDAWを使って録音ができますが、ASIO for DSDによる録音ができるDAWソフトウェアには心当たりがありません。仕方がないので、まずはコマンドプロンプトからASIO for DSDによる録音を実行するソフトを自作しました。現在、2.8MHzと5.6MHzのDSD録音ができることを確認しています。

DAWを使うと、PCM録音ではソフトウェアのレベルメータが使えるのですが、自作したDSD用の動作検証用ソフトではさすがにDSDをPCMに変換してレベルメータを表示するところまでは荷が重いですので、UDA2録音再生基板のIN1/IN2から入力したDSD信号をOUT1/OUT2へ出力して基板のレベルメータ機能が使えるようにしています。

これでUDA2録音再生基板ではバルク転送、アイソクロナス転送ともにDSD11.2MHzまでの録音ができるようになりました。ネイティブなDSD11.2MHzに対応するA/D変換基板も作りましたので、絵に描いた餅ではなくなりました。

iPhone5 + iOS7.0.3

昨年のモデルなんですが、iOSを7.0.3にアップしたところ、iPadと同様にようやくUSB2.0のHOST機能が使用できるようになりました。

噂どおり、Audio class2.0もインプリメントされており、ライトニング・カメラアダプターを使ってUDA2基板と繋ぎ、Flac Playerで24bit/192kHzのFlacファイルが無事に再生できました。

アプリ(とiOS?)が動作的に多少不安定な嫌いがありますが、アップデートを何回か繰り返すうちに安定するだろうと思われます。

これで、マニアがショップや友人宅へ愛聴盤を持ち込むのではなく、スマホを持ち込む、というのが当たり前の世の中になって行くのでしょう。もっとも究極的にはネットワークプレーヤの設置が進んで、どこからでも自分のクラウドからオーディオデータを呼び出して再生する、ということになるでしょう。そうなる前にアンプとSPでオーディオを楽しむという文化が消滅するのでは、という気がしますが・・・。

新しいハイレゾWALKMANがUSB DACに繋がる様になったというのをどこかで読んで一時心が揺らぎましたが、これで散財しなくてすみそうです(と、先立つものもないのに書いてみました)。後はどこかのソフトハウスさんがDoP対応のアプリを出してくれれば完璧です。

それにしても、SONYさんはハイレゾに注力するとかで今年もSACDの新製品は出ませんが、例によってSACDもほとぼりが冷めるのを待ってこのまま静かに葬り去るんでしょうか? たくさんディスクを集めたのに・・・。メカの供給だけは細々とでも続けて頂きたいものです。

開発中のUDA2録音版基板ですが、バルク転送でDSD256や PCM384K(352.8K)の録音に対応しただけでなく、アイソクロナス転送でもPCM384K(352.8K)までの録音ができるようにしてみました。

WindowsからはASIOデバイスとして、Macではクラス2.0モードでcore Audio経由の録音ができます。入力フォーマットはSDIF-2ということになります。

1k-20dB-octal

WindowsならWavespectraからASIOデバイスとしてUDAを選択すれば、ファイル化する、しないにかかわらず、384kHzまでのPCMを録音できますので、OCTAL スピード対応のオーディオアナライザのようにも使えます(信号源は別途必要)。上のチャートは1kHz, 380mVrmsをAT1201 A/Dコンバータに入力して352.8kHzで変換し、SDIF-2 IF経由でUDA2録音版基板にてPCへ取り込んだときのものです。

1k-20dB-quad

2番目のチャートは同じ信号を176.4kHzで変換してS/PDIF経由でアナライザへ取り込んだものです。アナライザはQUAD スピードが限界ですので、OCTAL スピード信号がASIOないしUAC2.0モードでPCへ取り込めると検討上便利です。

wavelab8-dlg

通常、DAWでPCMを録音する場合はアプリ側のレベルメーターが使えますから、録音用のデバイス側にレベルメータは無くとも良いといえます。ただし、DoPフォーマットでPCM352.8kなどに偽装されたDSD信号をWavePackで録音する場合、アプリのレベルメータは役に立ちません(DoP録音に対応していないDAWの場合)。

上のチャートはWaveLab8のデバイス設定ダイアログ(OS X ML)です。オーディオ入力デバイスとモニター出力デバイス双方にUDA2録音版基板を指定してやると、録音した信号を入力と同じフォーマットで出力デバイスにそのまま出すことができますので、UDA2録音版基板のレベルメータを使うことでDoP録音時においても入力レベル設定ができます(一体全体、DoP録音などをする人がいるかどうかは別として・・・)。

あとはAT1201基板のほうで、DSD128をPCM352.8kHzの形式のDoPで出力してやれば、ASIOでとりあえずDSDがWavePackで保存できそうです。

 

AT1201 ADC基板

無事に基板が出来上がってきましたので、FPGAに前置フィルタと量子化器を組み込み、6bitの11.2896MHz/DSM(デルタシグマ変調)出力から 1bit DSD256に変換するように構成しました。

-20dB 1kHzの正弦波を 11.2896MHz DSDIFF ファイルとして録音したデータの”FS  “チャンクを11.2896MHzから5.6448MHzに書き替え、AudioGateで176.4kHzのwaveに変換しました。録音には4ch I/O BOXを使いました(過去記事をご参照)。

正弦波のスペクトラムが500Hzになっていますが、ですから実際には1kHzです。周波数軸の値は倍にして読みます。352.8kHzのPCMのチャートだと思って見てください。(256fsなので)80kHzを過ぎたあたりからノイズが上がり始めるおなじみのチャートになっています。

ちなみに、AT1201オリジナルの “DSD256″ 出力はどんな感じかと言えば・・・、録音してPCM変換するとこのようなチャートになります。なお、ややこしくて申し訳ありませんが、こっちのチャートは周波数関係は正しくそのままの数字になっています。

入力信号が-30dBだと3次高調波歪がスペクトラム上は見えませんが (それは上のFPGA出力でも同様)、シェーピングノイズがいくらなんでも早すぎるだろうという感じです。

3度目の正直

AT1201 アートワーク第3段です。左右それぞれ6bitのデルタシグマ変調出力、これを大容量FPGAまで導いて再量子化します。デジタルアイソレータがずらりと並びます。ここまでしたくなかったのですが、結局フル機能を実装することになりました。電気も結構喰います・・・。 コスト度外視、ほとんど趣味と意地の世界です(笑)。  冷静に考えればマイトナーADCで十分過ぎると思いますが・・・。

お詫び

UDA2録音再生基板をリリース予定である旨を少し前のブログでご案内したことがあります。

色々な事情でリリースが大幅に遅れており、今現在リリース時期のめどが立っておりません。何人かの方からご注文やご照会を頂いている状態ですが、このような状況ですので申し訳ありませんが、しばらくお待ち頂けますようにお願いします。

遅れの理由は、UDA2録再基板の売りの1つである、DSD256録音、ならびにSDIF-2によるPCM384録音を行うためのA/D変換基板のリリースの目途が立っていないためです。

この、AT1201チップを搭載するA/D変換基板ですが、第2版まで基板改版しているのですが、測定したところ、肝心のチップが出力する1bitのDSD256信号に問題があるのではないかという疑念があり、結局同チップの出力する6bitの11.3MHzデルタシグマ変調信号から1bitのDSD256を作り出すという方針に変更することに決めました。

チップのデータシートには1bit DSD256の特性が一切記されておらず、アプリケーションノートには6bitの変調出力から自前で1bit出力を作り出すように「推奨?or指導?」されています。もしかすると1bit出力はおまけなのかもしれません。

ということで、「そこまでする気はない」と宣言したものの、結局FPGAまで搭載して本格的な64/128/256切替、5th/7th切替まで設けたADC基板を最初に動作させ、それを使ってUDA2録再基板の動作確認をするという順番になろうかと思います。

このADC、すごく高いものに付きそうですし、ニーズもあまり期待できないので、ほぼ自分の好奇心、学習用に数枚起こすというだけになりそうです。もとよりUDA2の録音再生基板そのものに関しても、需要予測はかなり低いと思っておりました・・・。

もちろんDSD256/PCM384録音無しでUDA2録再基板を進めることもできますが、一度ぶち上げた機能を端折ってリリースするのは本意ではありませんので、まだしばらく時間がかかりそうです。

どうかご了承いただきたくお願いします。