カテゴリー: USB AUDIO基板

USB DUAL AUDIO基板、略してUDAが世界で最初にUSB Audio class (アイソクロナス転送) でのDSD再生に対応します※。

昨年末から正月を挟んだ時期に、UDA基板のUbuntu用パッチの件で、Linuxをはじめとするソフトウェア全般に造詣の深いN様と知り合うことができました。

そのN様とのコラボレーションによって、標準USB Audio classの枠組みの中でDSDのネイティブ再生を可能にします。N様にはUSB標準Audio classでのWASAPI専用ソフトを開発して頂きました。

第1弾はWindows用、WASAPI排他モード専用のアプリを使って、3種類のDSDフォーマット、およびWAVファイルをリストに混在して登録、再生ができます。現在のところ、ドライバなしではWindowsではclass1.0までの対応になりますので、DSDフォーマットは2.8MHz (DSD128) のDSDIFF/DSF/WSDへの対応となります。

並行してLinux版の開発も進行中で、そちらはclass2.0対応ですので、5.6MHz (DSD128) までのDSDフォーマットが再生可能になります。

※FPGAプログラムの書き換えとUSBファームウェアのUPが必要です。
※ソフトウェアはN様のHPでの公開となります。

TIからPCM4204を使った評価基板が販売されています。

PCM4204EVMがそれです。2chのA/DコンバータであるPCM4202を使った、PCM4202EVMという評価ボードも販売されています。

今回は、昔入手していろいろ検討したPCM4204EVMのDSD出力を2chだけ使ってみることにします。まずは予めボード上のジャンパで128DSD(5.6MHz DSD)出力モードにしておきます。 当方の場合、基本的にテープデッキからの録音を5.6MHz DSDで行う、という使い方がほとんどとなっています（アナログプレーヤーをもっていません）。

写真のように、PCM4204EVMのDSDCLK/DSD1/DSD2の3信号を子基板上でワードクロックとDSD-RAW信号に変換するだけです。

ワードクロックは44.1kHzですので、5.6MHzのDSDCLKを、自身の立ち上がりエッジで128分周します。また、DSD1, DSD2の両チャンネル信号は、Dフリップ・フロップを使ってDSDCLKの立ち上がりエッジで1発叩いておきます。

 すると、ワードクロックのエッジと、DSD-RAWデータの変化点が一致することになります。

これをBNCケーブルを経由して、USB DUAL AUDIO基板のI/O PCBで受けることによって、5.6MHzのDSDIFFファイルとして録音することができました。

もちろん、DSD録音はバルク転送モードで行うことになります。

そのDSDIFFファイルを、人気のAudioGateを使って24bit/176.4kHzのWAVファイルに変換し、例によってWavespectraで観測してみました。

5.6MHzのDSD信号ということで、約40kHzくらいまでの帯域がほぼフラット、そしてそれ以上はノイズ・シェーパのノイズとともにある。ということがわかります(ちなみにPCM4204EVMの入力はオープン)。

この特性は、このA/D変換ボードを使って24bit/176.4kHzのPCMモードで録音した結果と一致します。PCM録音をするということは、A/D変換ボード(PCM4204EVM)上のA/D変換IC内でDSD->PCM変換をするということであり、DSD録音したファイルをあとからPC上でPCM(WAVなど)に変換する場合の結果と違いはほとんどありません。

USB DUAL AUDIO基板とA/D変換基板をセットで筐体に押し込むという方法だけでなく、このような使い方もできることがわかりました。業務用のDSD出力対応A/D変換機の代わりになるかな？

もちろん、こういった基板も作ってから久しいのです。

PCM4202(4)EVMに載せてワードクロックとDSD-RAW信号を取り出すための基板です。

ワードクロックを作るには、DSDCLK(2.8/5.6MHz)を分周する回路が必要ですが、DSDCLKの立ち上がりエッジでもって同期式で64なり128分周するのにちょうどよいICがないので、例によってCPLDなどを使った方が基板が小さくできます。

ワードクロックのエッジとDSD-RAWデータの変化点の位相ずれがおそらく±20ns以内でないといけないという約束事がありますので、同期式カウンタによってDSDCLKを分周しなければなりません。

続く・・・

久しぶりにUSB DUAL AUDIO基板向けのヘルパー基板を作ってみました。

名付けてI/Oボード。

何のI/Oかというと、まずはACアダプタのDC出力の入力端子、まわりくどくてすみません。要はΦ2.5mmセンタープラスタイプのDC電源入力です。レギュレータで安定化した後、USB DUAL AUDIO基板にも5Vが供給できるようにしてあります。

信号の入力は特殊です（笑）　ほとんどプロ用。なんと、ワードクロックとDSD RAW入力のBNC端子です。業務用のDSD A/Dコンバータの出力が受けられそうです。もちろん、TASCAMのDV-RA1000HDの出力も受けられるはずです。

でも本来の目的は別のところにあります。USB DUAL AUDIO基板になってから、オプションのA/D基板のアナログフロントエンドを、汎用のオペアンプによる回路に変更しました。これは、そういったご要望を多数受けての結果だったのですが、どうやら、従来のOPA1632を使ったフロントエンドが欲しいから、と、TIからPCM4202の評価ボードを購入する方が現れました。

もちろん、A/D側のモード切替が手動になることを問題視しなければ使用は可能なのですが、USB DUAL AUDIO基板とA/D基板を別筐体で運用したいというご要望のおまけまでついていました。

実は当方もそういった使い方をしたいとずっと思っておりましたので、ここは意を決してTIのAD4204の評価ボードを想定して、受け側であるI/Oボードを設計してみた次第です。もちろん、A/D基板側にもDSD CLOCKをワードクロックに変換する回路などが必須です・・・。USB DUAL AUDIO基板のFPGAプログラムも若干の変更が必要になります。結局フロントエンドの回路がどうのこうの、という問題ではなくなってきました（笑）。

信号出力も特殊です（笑） HDMIコネクタを使ってI2SかDSDを出せるようにしてみました。読者の方でしたら想定するお相手のデバイスは容易に想像できますね。 

タカチ電機のUS-200の前後方向にピッタリ収まるサイズで描き起こしました。

続く・・・

iPad用のFLAC Playerがバージョンアップしました。

以前、iPadの仕様なのか、あるいはFLAC Playerの仕様なのか定かではありませんが、USB Audio class2.0で192kHzまでのサンプリング周波数のFLACファイルが再生できるものの、出力が16bitになってしまうと書いたことがありました。

少し前にFLAC Playerがバージョンアップを果たしましたので、さっそく手持ちのiPadにインストールされたFLAC Playerをアップデートし、結果的に24bitで出力できるようになったことを確認しました。

まずはサンプリング周波数が176.4kHzで24bitのリファレンス信号 ( 1kHz 0dB正弦波 ) そのものを確認してみました。

次に、Audio class 2.0のファームウェアを書き込んだUSB DUAL AUDIO基板をカメラコネクションキットを経由してiPadに接続し、FLAC Playerに登録した同一信号を再生しました。USB DUAL AUDIO基板のS/PDIFからオーディオアナライザーへ入力してFFTをかけてみたチャートです。

シーン (Time) が一致しないので厳密な比較にはなりませんが、スペクトラムはほとんど同じに見えますので、bit perfect になっていると考えられます( 間違いなく24bit分が出ているでしょう )。

 HDtrackで購入したストーンズの176.4kHz / 24bit FLACファイルも再生できています。

ただし、以前にも書きましたが、おそらくデルタシグマのノイズを抑えるために44.1kHzあたりを中心としたノッチフィルタがかかっており、有効な信号は44.1kHzまでしか含まれていないと考えられます。

それ以上は減衰したデルタシグマのノイズです。こんなことまでして176.4kHzのハイレゾファイルをリリースするのは、やはり需要があるからでしょうか(笑

少し前の業務用の機材を使って制作されたり、リマスターされた作品に、192kHzや176.4kHzという入れ物にふさわしい帯域を有するものはどれだけあるのでしょうか？

もしかすると、高い方に減衰させたデルタシグマのノイズを残しておくと、ふわっとした空気感が出るというような効果でもあるのかな？

地震関連ネタで少し気が重いですが、USB DUAL AUDIO基板で使用しているS/PDIF用のRCAコネクタを製造するメーカーのプレス工場が福島にあります。

どうしても地震による影響を受けなくて済むはずは無いと思います。また、福島にはケミコンの電解液で世界シェアの高いメーカーがあり、ここは福島第1原発から数キロ圏内に工場があるといいます。

今現在、自動車用のマイコンがひっ迫しているという記事は見かけますが、これから徐々にオーディオ機器などの部品にも震災の影響が広がってゆくかもしれません。

話が冒頭に戻りますが、次のロットから少しの間、USB AUDIO基板のRCAコネクタをBNCに変更いたします。もちろん75オームタイプです。理由はRCAコネクタの入手性の問題と、BNCの方が高性能な可能性がある、という2点です。高級感もBNCの方が数段上になります。性能に関しては高々ビデオ帯域でのことなので、RCAコネクタに比べてどの程度有利かということについては正直データを持っていません。

デメリットとしては、( 特に ) 高価なRCAデジタルケーブルを購入された方には、別途 ( 安価な? )RCA-BNC変換プラグなどをご用意いただく必要があり、煩わしいということがあるかもしれませんが、ご了承頂きたく思います。

明らかにS/PDIF波形の品質が向上した場合や、ユーザー様の評判が良い場合には、恒久的にBNCコネクタへの移行を考えます。

本日、コネクタ部に修正を入れた基板が入荷しましたので、実装部品とともにマウンターのある実装工場へ資材1式を送りました。早ければ連休直前の再リリースになると思いますので、よろしくお願いします (今月は1時期リリースを断念しようと考えたこともありましたが、リリース時期に関するお問い合わせが多いのでBNCでのリリースに踏み切りました)。

なお、ここのところブログ更新がさらに減ってしましましたが、今年もいろいろと新しいことを考えておりますので、どうかご期待ください。

以前紹介させていただいた N様が、このたびaplayexの正式版をリリースされました。

またコマンドラインでの操作に不便を感じる方のために、マウスだけで操作できるGUIフロントエンドの、Xaplayもリリースされました。

インストール方法については氏のホームページをご覧いただくとして ( ダウンロードしたパッケージのpathが”Downloads” フォルダならば、sudo dpkg -i ~/Doenloads/aplayex_1.0.0_i386.deb などと打ち込んでEnterを押します ) 、このソフトを起動するためには、『アプリケーション』→ 『サウンドとビデオ』の中から”Xaplay” を選択します。下記の『コマンド設定』で選択されたプログラム、aplay か aplayexが自動的にバックエンドで起動します。

まずは接続されているオーディオデバイスを選択します。最初に『編集』から『コマンド設定』で”aplayex”を選択し、『デバイス設定』で”EZ-USB USB Audio” を選択します。

音声ファイル(.wav)はマウスでドラッグしてきてアプリの画面にドロップできます。

するとそのまま再生が始まります。

16bitのwaveファイルであることが表示され、24bitのUSB DUAL AUDIO用に下位8bitにゼロがパディングされた形で24bitとして、USB DUAL AUDIO基板にデータが渡されます。従来の”aplay”では16bitのファイルは再生できませんでした。

24bitのファイルの場合はそのままの形でUSB DUAL AUDIO基板にデータが渡されます。

以上、貴重なBit Perfect ソフトウェアが使いやすくなったというお知らせでした。