カテゴリー: USB AUDIO基板

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”0x56, 0x56, 0x05″、Rchデータが”0xAA, 0x69, 0x05″ (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”0x00″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”0x00, 0x00, 0x00, …..” 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。

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。

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。

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・・・。