ちょっとアナログ

ある方からアナログプレーヤー DENON DP-75 を頂き、懐かしいひと時を楽しんでおります。思い出しましたが、昔はアームの調整やら、カートリッジの針圧やら、と、神経を使ってオーディオを楽しんでおりました。針先をクリーニングしたりレコード盤を拭いたり、・・・

それにしても、レコードをかけると「オーディオをやっている」という感覚が呼び覚まされるような感じがします。

レコードもリマスターの復刻物ばかり聴くのでは意味がないので、アナログ時代のオリジナルのマスターからカッティングされた物をコツコツ探して購入しています。

たとえば・・・

1978年の夏の終わりころにリリースされたピクチャーレコードですが、未開封シールド品というのが購入できました。

それにしても、アメリカにはCapitolレーベルの未開封新品ものというのが結構残っていたりするようです。

あまりレアでない、ということなのかもしれませんが、それほど高いものではありませんでした。ホワイトアルバムは、テープ (オープンリール) だとほとんど入手不可の世界で、オークションなどでもVinyleのUKオリジナル盤かと思うほどあっという間に値段があがってしまいます。AMPEX製造のテープは2巻に分かれているのですが、ある時はebayにて自分が最高額落札者だった時に、終了1分前に1巻でいきなり350USDの値段を付けられてかっさらって行かれたこともありました。ぐうの音も出ません。気が狂っています(笑)

ということなので、Whiteアルバムのテープは持っていないのです・・・・。

何十年ぶりかで懐かしいサウンドを堪能しました。実はこのWhiteアルバムの1枚目ですが、レーベルと実際の中身が、A面とB面で逆になっています。製造作業者がビニール樹脂にレーベルを載せてスタンパーを降ろすときに間違えたのでしょう。これって珍品?

1bit delta sigma DAC

PCM2DSD変換基板 ( 略してP2D基板と称することにします) の出力を、DSD原理基板に入れて再生してみました( 原理基板は作り直しの第2版です )。

1kHz/20kHz (元のfs=44k1), 30kHz (元のfs=88k2), そして50kHz (同fs=176k4) の正弦波をオシロで見てみました。

基板トータルのF特はSACD用のDACと同じような感じにしてあります。

ノイズシェーパの高域ノイズはほとんど問題ないレベルに落ちています。

(特に) 1kHzの波形が歪んで見える場合はおそらく画像サイズがWeb閲覧アプリとの関係で100%からずれているはずですのでご注意ください。

この基板は単純なアナログFIRによるLPF + OPアンプによるフィルタ (DSD1794Aを使うときとほとんど同じ) で構成されており、入力された1bit DSDをマルチビットに再量子化してD/A変換、という (複雑な?) 構成ではないので、高速のDSD信号を入力したときにデジタルドメインでの問題は起きにくい(というか起きない)といえます。やっていることは原理的にTIのDSD1794Aと同じといえると思います。

この原理基板でDACを作ると、DAC ICの代わりに**74**574を4個で済むので安上がりであるというメリットもあります。

P2D基板(PCM2DSD)、ほぼ完成

だいぶ遅くなってしまいましたが、PCM2DSD基板の設計がほとんど完成し、来月上旬にリリースの運びとなりました。今月の26日に工場からプリント基板が納品される予定ですので、すぐに実装屋さんにお願いして部品を載せてリフローしてもらいます。これに大体1週間から10日程度要します。

基板サイズと穴位置はUDA基板と共通ですが、コネクタ側には穴は無く、UDA基板とスタックする場合でもリアパネルにコネクタを固定する必要があります。

入力はI2SとS/PDIFの2系統でS/PDIFは3入力、I2Sは2入力となっています。I2S入力はUDA基板のI2S出力を直接つなぐポートと(3.3V CMOS)、HDMIコネクタを使ったLVDSの2種類から選択します。

I2S入力からDSDが入力したら出力はDSDがそのままスルーで出ます(UDA基板から”DSD_H”が’H’で来る必要があります)。なお、I2SポートからのSCLK入力周波数は22.5792MHz/24.576MHzのみをサポートします。

PCM入力時には、通常モードでは入力のサンプリング周波数に関係なく出力は11.2/12. 2MHz DSDとなります。入力が44.1/48kHzの時はDSD256出力ということになります。

さらに、入力のサンプリング周波数が88.2kHz以上の場合には出力が22.5/24.5MHz DSDとなるモードもSWで選択できるようにしました。ただし、再生できるDACがあるかどうかは定かではありません。聞くところによるとES9018Sは対応しているらしいですが、DPLLが容易にロックするかどうかはまた別問題となります。腕に覚えのある方のために、入力にロックした90.3168/98.304MHzのMCLKを出力するコネクタを設けました。

ノイズシェーパには2種類のデルタシグマ変調器を設け、SWで選択していただけるようにしました。音質の違いをお楽しみいただければと思います。ただし、2つのモードのうち一方は新潟精密のDACチップでは動作しないようです。もともとデータシート的にも2.8MHz DSDしかサポート対象になっていないようなので致しかたないところです。

デジタルフィルタ にもSWで選択できる音質オプションを付けようかどうか思案中です。フィルタのかかり具合を緩やかにするものを考えていますが、ナイキスト周波数の「外側」に盛大にお漏らしする様な特性のものはあまり好きではないので、特性的にはデフォルトのフィルタと似通ったものになってしまうかもしれません。

-200dBまで表示できるとよかったのですが・・・。

上のチャートは入力のサンプリング周波数が44.1kHzの場合の特性を示したものです。(入力信号のサンプリング周波数が2倍、4倍の場合にも横軸は倍々で全く同じ特性を示します)

通常、ICでデジタルフィルタを構成する場合、チップのダイ面積を極限まで節約することを会社の上層部から要求されるのが普通で ( 対象はデジタルフィルタに限りませんが、コストが上がらないようにするためです )、大抵のIC設計者は驚くほど少ないRAM/ROM/ロジック数しか許されないという大きな制約の中で作り込まなければなりません。

大容量FPGAで構成する場合には、回路リソースは『あるだけの分』は全部使って良いわけですから割と融通が利きます。そういうわけで、このフィルタに関してはかなり優秀な遮断特性になっていると考えています。

なお、試作評価基板を数名の方にお使い頂いており、第一陣のお二人からこの週末に第二陣の方にスイッチいたします。第一陣の方には大好評でした。ご評価いただいた方の感想では、CDプレーヤーのS/PDIF出力を繋いで、という簡便な使い方においてさえも、かなり音楽をお楽しみ頂けたとのこと。私も同感であります。 

 

Beatles Remaster Vinyl LP

Beatlesのリマスター・アナログLPが11/13から発売になるそうです。

国内盤はEUからの輸入盤に日本語解説を付けたものになるようです。CDの時とと同じく、US Capitol盤が一番経済的なようです。

普通ならLPの話題はスルーなのですが、今回はCDやUSBと同じく2009年版のマスターを使用するのは同じですが、CDやUSBが24/192マスターを再生したD/A出力にリミッタをかけながら16/44.1なり、24/44.1なりで「再録音」して作られたのに対し、今回のアナログリマスターは24/192のマスターに遡ってリミッターレスでカッティングマスタを作成しているという話に引き付けられてしまい、当方の物欲をして無視できなくなってしまったのです。

ということで、私の理解に間違いがなければ現存するアナログマスターテープに最も近いことが期待できます。

大いに悩みます。マーラーやブルックナーをLPで聴きたいとは思いませんが、Rockならば問題ありません。EMIがユニバーサルの傘下に入る以上は、少なくとも国内では24/192での配信は夢の夢、今後はたぶん良くてまずはSACDがリリースされ、UNLIMITTEDでの24/96でさえ先の話になりそうです ( SACDがUNLIMITTED-24/192からのコンバートであればとりあえずそれはそれで「買い」ですが・・・)。

HDTracksで米国で24/192配信がOKになるようでしたら、どこかのプロクシ経由でもなんでも使って購入するつもりですが、当面の新たな悩みははアナログのプレイヤーをどうするかです。

 

最終試作基板

おそらくこれが最後になると考えているPCM2DSDの試作基板を本日受取りました。部品を実装して問題がなければ10月中にリリースできるかもしれません。

紆余曲折の末、デバイスはXilinxのXC3SLX9-2TQG144Cに決めました。

iPadのメモソフトで急きょ書き殴っただけですが、簡易ブロック構成図を入れておきます。上の本番基板にはI2S入力はLVDS(HDMIコネクタ)だけでなく、UDA基板の出力も直接つなげるように3.3V CMOSのコネクタを設けて選択可能にします。

また、8pinのDIPSWを実装できるようにしましたので、いくつか音質上の選択オプションを付けようかと考慮中です。

これで、これまで試作に利用していたXilinxデバイスを実装した流用基板が浮いてきますので、興味のある方に1枚貸し出しを考えています。数名の方にお一人2週間程度の期間で考えています。

あくまで、本来の目的とは違う基板を流用しているために、いろいろな制約をかいくぐっての流用ですので、本来不要な個所にPLLが入ったりとか、若干本番とは構成が異なりますが、評価には十分に値するものと思います。

希望される方が複数の場合は順番にお貸ししますので、その場合には直接当方が指定する次の方に送料元払いにてお送り頂けることが条件です(結果的に見ず知らずの方に個人情報が開示されます)。なお、UDA基板のユーザー様限定でお願いします。

HDMIコネクタ経由でI2Sを伝送する場合、UDA基板にフィデリックス社にて送信基板を装着していただいた方は、”DSD_H”フラグと、おそらく更に”SCLK”もHDMIコネクタ送信基板に追加接続する必要があると思います。一時期、当方が頒布したHDMI利用I2S送信基板をお持ちの場合は、そのまま接続して使えます。どちらもお持ちでない場合にはS/PDIFからの入力でお使い頂きます。なお、I2S接続時に必要なSCLKは22.5792/24.576MHzとします。

基板は、44.1/48/88.2/96/176.4/192kHzのPCMを、11.2MHz DSD, あるいは12.3MHz DSDに変換します。当方頒布のDSD1794A基板でご利用になれるように、DSD1794A設定用のI2C制御信号ポートが用意されています。

希望される方はメールを下さい。この週末にお申込みいただいた方の中から当方の勝手な判断基準で3~4名の方にお願いするつもりです。誠に勝手ながら、お願いする方だけに返信をさせて頂きますが、どうかご了承をお願いします。

この記事を流用してついでに連絡事項を・・・・・
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お待たせして申し訳ありません。週明け3~4日頃に次のUDA基板の頒布準備が整いそうです。

も一つおまけに・・・。

前回の記事でご紹介した”DSD 原理基板” ですが、8TapのアナログFIRでは少々遮断特性が足りない(TIのDSD DACより遮断性能は劣りそう)と書きました。オペアンプによるポストフィルタも段数が最低もう1段は欲しいので、基板としてはリリースレベルには達していません。が、実験用として十分に目的は果たせますので、欲しい方に無償で差し上げます。

だいたいの回路図(修正前の回路図をセーブし忘れ、1部のワンゲートICと、オペアンプのポストフィルタ回路が実際と異なります)はこちらです。実験用ということもあり、ご自身で定数設計をされる方にお願いします。FIRフィルタも含めて定数は開示しません (良い定数が見つかったら教えて下さるとうれしいです)。 どうかご了承をお願いします。お分けする実際の旧基板はワンゲート品のインバータとANDゲートを使っていますが、実装しずらい0.65mmピッチのものです (最終的には一回り大きいパッケージのワンゲート品に変更します)。

希望される方はメールを下さい。先着5名様にお送りします。

少しづつですが進んでいます

PCM2DSD変換回路ですが、ALteraのCyclon3デバイス(EP3C25E)に格納した回路と全く同じ回路をXilinxのSpartan6(XC6SLX9)にも格納することができました。今の基板に載せたEP3C25Eは高スペック・高コストなだけあってどうやらオーバー・クオリティーだったということになります。

EP3C25Eのままですと、コスト的に頒布は無理だろうと思っていましたので希望が見えてきました。今現在、S/PDIFとI2S(フィデリックス方式HDMI)入力端子からの信号(PCMシングルからクアッドまで)を変換できるようになっています。

さて、週末に図のようなDAC基板が届きました。   PCM1704の2パラor差動基板ではありません。

74##574を4個載せたDSD Principle DAC基板です。チャネルあたり8個のDFFを使った8TAPのアナログFIRフィルタによってDSDのノイズを落とす方式の”差動DAC”基板です。アナログ部は2個入りオペアンプを使ったシンプル、かつ見慣れたI/V+フィルタ回路になっています。

組んですぐは「なんだこれ?」という音がしましたが、コンデンサなどのエージングが進んだのか、今現在は大分こなれてきています。既存のDACチップを使った基板では聴くことのできない音が楽しめています。残念ながら、どこをどうするとどういう音になる、といった「決め打ち」ができる程のオーディオエンジニアではないので、今のところ「目くらうち」状態ではありますが、普段聞いているDSD1794Aの、どちらかというと賑やか傾向な音とはまた違った美音(鼻音?)を聴かせてくれています。

単にスペック的な話でいうと、どうやら8TAPのFIRではフィルター性能的には少し厳しいようで、アナログ段のポストフィルタ回路でもDSDの高周波ノイズをきちんと落としてやる必要がありそうです。いろいろシミュレーションしてみましたが、8TAPではDSD1794Aに搭載されているFIRフィルタには、遮断性能では及ばないようです。データシートの特性図を見る限り、単純な8TAPではないようで、何らかの工夫があると思われます。

基板上のアナログ回路は、カットオフが200kHzくらいになっていますが、DSD256でも若干DSDのノイズが残っています。DSD64になるとさらにノイズが増え、愛用のHarbeth君には突っ込みたくない感じがします。

16TAPにするとシミュレーション上はかなり楽になるので、遮断特性にこだわるなら試してみる価値は十分にあります。

 

 

PCM2DSD256基板 その後

時間を見つけてはコツコツと続けていた甲斐があり、どうやら必要最小限の機能は実装できました。

具体的には、I2SとS/PDIFの双方の入力で44.1kHz~192kHzまでのPCMをDSD256に変換できるようになりました。
S/PDIF入力時には、DIR IC(CS8416CZZ)のリカバリークロックをジッターエリミネータICによって低ジッタ化してから変換できるようにもなりました。

基板の方は、切った貼った状態です(^^;; 。 本質 ( いかに音の良い変換をするか ) とは無関係に難しかったり面倒だったりする開発要素が多く、はっきり言ってオーディオが趣味でなければやってられない部分ばかりなのです(笑。

I2Sはシステムクロックも入力する必要があります。UDA基板の仕様と同様、48kHz系のサンプリング周波数の場合は24.576MHzを、44.1kHz 系のサンプリング周波数の場合は22.5792MHzが必要です。

何はともあれ、デジタルのフロントエンドは実用的になってきましたので、当面の課題は、既存のDAC ICを使わない場合での、アナログバックエンドをどうするか、です。 

 

1 bit DACアナログバックエンド回路(DSDフィルタ)

基板を作る用があって面付けの都合で少しばかり「埋める」必要があり、DSDのフィルタ回路実験基板なるものをを作りました。

試したかったのは、DAC ICに搭載されているアナログのFIRフィルタを外付けで作れないか?ということでした。FIRフィルタに関しては、正確な説明はググって頂くとして、1bitのDSD信号を下記の回路のようにDSDクロックで8個のDFF(Dフリップフロップ)を通過させ、それぞれの出力を8個のTAP係数で重みづけして加算するというものです。ちなみにTAP係数(=8個のDFF)は8個に限定されるものではありません。単に回路実現上の都合によるものです。

回路図は横着してHCT574のシンボルの上で配線しています。それぞれのDFFの出力につながるRの大小がTAP係数の大小となります。Rが小さい方が電流が増えますので、TAP係数は大きくなる関係にあります。

OPアンプのI/V抵抗(1kΩ)にパラに1000pを付けて6番ピンをオシロで見たのが下の図です。順に2kHzと40kHzの正弦波 (のDSD) を送り込みました。ちなみに今回はDSD128の場合です。

それっぽい信号が出てきています。40kHzの方は2kHzの方より時間軸を伸ばして見ています。今回の実験ではOPアンプの3番ピンはGndにつないでいます。出力はマイナス電位となります。

片ch分の実験回路です。これは、DFFのICがCMOSとTTLの違いであるとか、あるいはTAP係数の抵抗の種類がどうであるとか、など、音が変わりそうなパラメータが豊富です(笑

 

読み物、3題

残暑、お見舞い申し上げます。

更新も久しぶりになってしまいました。今回はこの夏に私が取り組んだオーディオ関係のトピックについてお知らせします。息抜きに軽い読み物としてさらりと流して頂ければ幸いです。

1つ目はPCM2DSD基板です。昨夜になってSINGLEスピードからQUADスピードまでのすべてのサンプリング周波数のPCMをDSD256に変換できるようになりました。現段階ではS/PDIFからの入力信号に対してジッター・リムーバーを働かせない状態、に対応します。またI2S入力はDOUBLEスピードのみに対応します(現在のところSCLKの周波数が256fsとなる条件に限定されるという理由です)。

本日は久しぶりにたっぷりと音楽を聴きました。それもHDTracksなどからダウンロードした96kHz/24bitの音源をDSD256で聴きまくりました。CDからリッピングしたSINGLEスピードの音源を変換して聴くのとはまた違った味を存分に楽しむことができました。進捗的な話としては、基板を少し修正しなければならないだろうということと、SCLKの周波数が512fs(SINGLE), 128fs(QUAD)となるI2S入力時への対応は当然進めなければなりません。そして、S/PDIF入力時のジッター・リムーバー対応も予定通り実装したいと考えています。というのがあります。

2つ目は、AyreのQA-9というDSD出力対応A/Dコンバータを試用する機会に恵まれたというお話です。
私のオーディオの大先輩というか先生である知人が貸してくださいました。試用したのはプロフェッショナル版ということで、なんとなんとDSD256までの出力に対応するA/Dコンバータになります。これを、UDA(DoP録音対応版)基板と組み合わせてDSD128でオープンリールテープからファイルにアーカイブしました。というのがお題です。

録音したソースは、ポールマッカートニーのRAMという今から40年程度前のアルバムのオープンリールテープです。これのシールデッドNEWという状態のものを入手しておいたので、RevoxのB77改に掛け、アナログのバランスアウトをQA-9にてDSD128に変換し、UDA(DoP録音版)基板にてPCに取り込みました。残念ながらUDA基板でDSD256を録音することは今のところできません。とはいっても、それが可能な装置は世界中探してもどこにもないだろうとは思います・・・。

RAMもハイレゾダウンロードが利用できる現在、いわゆるHiFiというのとは違いますので、どこに価値を見出すのか、という話は確かにあると思います。でも、昔慣れ親しんだオリジナルミックスをスクラッチノイズなしで当時のバランスで楽しむことができるので、私にとってデジタル化は止めることのできないライフワークなのです(嘘)。

貴重な体験として、Ayreのご機嫌なアナログサウンドで取り込めましたよ。ということなのです。それにしてもこんな昔の品物の未開封新品がまだ存在しているのですから、アメリカというのはすごいなー、と妙に感心してしまいました。

どうでもよい話ですが、Beatlesにはマジカル・ミステリー・ツアーというアルバムがあって、一部の曲はイギリスのオリジナルとはミックスが異なっていたり、モノラル音源から疑似ステレオ化された曲も数曲含まれていたりと、青盤に含まれている同じ曲どうしでも当然のように音が異なっていました。それが初CD化の際に英国オリジナルミックスに差し替えられてしまったので、今では昔のアナログソースでしか聴くことはできません。「『オール・ユー・ニード・イズ・ラブ』は青盤の方が音が良いよね。とか『ストロベリー・フィールズ・フォー・エバー』のジョンのボーカルは青盤とマジカルとで音が違うよねー」とか、友達とうんちくを垂れていた中学生の頃の夏を思い出したりしました。当時からすでに病気の兆候があったようです(笑)
もちろん、このアルバムも私のDSD128アーカイブコレクションに含まれています。

ちなみに、QA-9とUDA(DoP録音)基板を使ってDSD録音をお考えの方がもしもいらっしゃる場合には、まずはご相談をお願いします。

最後に3つ目です。お待ち頂いていた方には大変申し訳ありません。今月はUDA基板の頒布をお休みさせて頂きます。次回準備ができるのは9月中旬頃の予定です。実は部品発注のミスで発振器の入手時期が遅れることになってしまったのです。

オーディオ用も数量の見込めない珍しい周波数なのでメーカーでも在庫は無く、注文を受けてから水晶片のカットを始めるのでしょう。そういう時には流通在庫をあたってみる、というのが有効な手段である場合も多いのですが、今回は事前の予想通り完全に失敗しました。

その手のマーケットで(国外マーケット初参戦です)NDKの2つの周波数を登録したところ、なんと2つの業者から即納可能という連絡が来ました。このマーケットはエスクローサービスというものに対応していて(要はヤフオクで出品者と落札者の間にヤフーが入って金品の受け渡しをするというのと同じです)、相手が初めての業者でもそれを使う限りは一応は安心なわけです。で、最初の1社に連絡をして発注書を出したところ、「エスクローサービスでは遅くなるので直取引をしよう」と持ちかけられました。こういうのを相手にしないのは鉄則のハズですが、大した額ではないので半分は怖いもの見たさ?で支払いを済ませました。某国HSBCへの電信振込です。すると、案の定、何度連絡すれど「お金が届いていない」の一点張りでどうにも埒があきません。たぶん一生送ってこないと思います。今時こんな少額の詐欺を働くセコイ輩(会社)がまだあるのですね。

もう1社は、というと、実はこちらも直取引をしてしまったのですが(間に第3者が入ると確かに面倒くさいのです)、送金して3日後にはDHLで届いてしまいました。でも、中身を確認すると、微妙にパッケージが大きいような気が・・・。今年からUDA基板で使っているNDKの発振器は外形サイズが2.5mm2.0mmのタイプです。送られてきたものはどう見ても1回り大きい3.2mm×2.5mmのタイプです。早速問い合わせたところ、在庫上は私が発注した部品が登録されているが、実際に在庫を管理している業者が嘘をついていて、送ったのは別のメーカーの発振器だとのこと。でも周波数は同じだから同じように使えるよ。と、来たもんです(笑)。こちらの方は悪気はないと思うのですが、またもや将にあの国の人らしいです。

実際、送られてきたのはEPSONトヨコムの22.5792/24.576MHz品なので問題は無いと言えば確かにその通り。私が自分で使う分にはEPSON品でも全然構わないのですが(3.2mm×2.5mmでもリフローなら実装できます)、NDKは自作マニアに人気があるようですので、正規品が入荷するのを待つことにしました。

ということですので、もう少しお時間がかかりますがどうかお待ち頂けますようにお願いします。

追記:と書いたら、代理店から出荷の連絡が来ました。前倒ししてくれたようです。感謝! UDA基板は来月上旬にはお出しできそうです。