エレクトロアートのデジタルオーディオ実験室

これまでの検討から、どうやらMacのCORE AUDIO driver自体はbit perfectに対応しているものの、その上位のアプリがどのようにファイルを扱うか、というのがbit perfectな再生になるかどうかの分かれ目のようです。

どうやらAfplayやQuickTimeというアプリ自体は、CORE AUDIOに、ファイルのあるがままを引き渡していないのだと思います。これは想像ですが、これらのアプリでは、ファイルを読み込む際に32bit浮動小数点(float)として扱い、再生時に24bitに戻してCORE AUDIOに渡しているのではないでしょうか？その変換時に何らかの丸めが入るとか・・・。

また、iTunesでは44.1kHzにおいては(48kHzもそうかもしれませんが)、24bitファイルもbit perfectな再生ができていると考えられます(スペクトラムから判断して)。これは嬉しいですね。

ただ、それ以上のハイレゾファイルは、AUDIO MIDI設定でサンプリング周波数を正しく合わせたうえで再生しても、サンプリングレート変換が入ってしまうようで、スペクトラムは悪化していました(今回調べたのは96/24の場合です)。

つまり、CDからリッピングしたファイルや、The BeatlesのUSBのような44.1kHz/24bitものは、MacのiTunesで楽しめばよい、と言えそうです。

ちょっと別件ですが、Appleといえば、話題のiPadが近日iOS4.2にアップデートされるそうです。で、カメラコネクションKitとの組み合わせで、USB AUDIO ClassのAsync転送に対応するようです。おそらく、かなりの確率でUSB DUAL AUDIO基板でも、iPadでジッタフリーな (bit perfectかどうかはまた別問題ですが) 再生が楽しめるようになると考えています。

MacからBit perfectで再生可能なアプリを探している途中で、雑誌等で以前から評判のAmarraというソフトに、44.1kHz(16-24bit)専用の機能限定版である、Juniorというのがラインナップに追加されたということを知り、早速購入しました。

79ドルのこのソフト、iTunesとともに起動させ、再生するとエンジンがAmarraのそれと乗り替わる、というものです。

これでiTunesからBit perfectで再生できる！と喜んで、早速テストしてみました。まずは44.1kHz/24bitのwaveファイルをiTunesに登録し、Amarra経由で再生です・・・・・って？？？

ちなみに、テスト条件は昨日の記事と同様です。USB DUAL AUDIO基板のS/PDIFより、別PC上のS/PDIF入力付きサウンドカード(ASIO対応)へ入力し、スペクトラムを観ています。

結果としては、折角の24bitファイルを16bitに切り捨てて再生しているとしか考えられない結果となりました(綺麗な？高調波歪まで付いてきます)。24bitサポートというのは、単に「再生できる」というだけなのでしょうか？

ちなみに、同じAmarra Juniorを経由して44.1kHz/16bitのファイルを再生すると、きちんとBit perfectになっているようです。

これではわざわざAmarra Juniorを購入した意味がないのでがっくりしました・・・・、が、ここで気を取り直してAmarraを経由せずに44.1kHz/24bitのwaveファイルをiTunesから再生してみました。

と、どうでしょう

なんていうことはありません。iTunes単独で44.1kHz/24bitのwaveファイルはBit perfectな再生ができている(であろう)、ということがわかりました。ちなみに、バージョンは10.0.1です。 

Amarra audioには後ほどメールしてみようと思います。

下の記事を文章にしてみた途端、きっかりと目標仕様になっていないことが気になり、昨日１日かけてもう１枚DAC基板を半田付けしました(涼しくなってきたのでようやく半田作業が辛くなくなってきました)。

目標スペックはDSD再生時でトータルの周波数特性が5-50kHz(-3dB)程度。

下の記事のポストフィルタ特性では、DSD1794A内蔵のアナログFIRフィルタ特性との合わせ技で、50kHzが下がりすぎてしまっていました。

CD再生では、デジタルフィルタの折り返しが8fsを中心に±22kHzほどの範囲にへばりついているはずですので、実際には358-22kHz(=340kHz位のところ)で利得が0になっていれば問題無いはずだと考え、フィルタの再計算をしました。

結果的に、今までより次数を1段減らした構成でほぼそれらしき特性に近づきました。

最近、YAMAHAのCD-S2000のサービスノートがネット上に出回っているようですが、その2000に較べても、段数が1つ削除された構成になりました。

10kHzからわずかにハイ上がりな感じになりますが、しばらくはこの回路構成で使いこみます。ちなみに、DSD再生時のノイズシェーパーの残留ノイズは、正弦波の再生時にオシロ上でも僅かに観測されますが、50kHzで-3dBの周波数特性であれば、当然許容できる範囲なのでしょう。

ある方からDSD1794A基板の後ろにつける回路のLPF特性についてご質問を頂きました。

大変大雑把な回答で恐縮なのですが、当方の場合はDSDの音源も聴きますので、『大体市販のSACDプレーヤーのようなf特にしています』と、回答させていただきました。

当方のリファレンスとしているプレイヤーは、5Hz-50kHz(-3dB)となっていますので、フィルタの特性を大体同じような特性になるようにしています。

30kHzまではほぼフラット、40kHzで-1dB程度、そして50kHzで-3dB程度になるようにしています。また、44.1kHzの音源再生で、8Fsオーバー・サンプリングの折り返しから逃れる為に、4Fs(176.4kHz)近傍でほぼ利得がゼロになるように構成しています。

下のグラフはSPICEの結果ですが、実測もほぼ一致しています（実測するために30kHz/40kHz/50kHzのwaveファイルもわざわざ作りました（笑）。

後述するような理由により、本当は4Fsに向かってもう少し急峻な特性にして40kHz-50kHz近辺での利得がもう1dB位高くなるようにした方が目標の特性には近づくと思うのですが、「まあいいか」という感じで放置しています。これでオシロで見てDSDのノイズはほとんどわかりません。

実は、DSD1794AによるDSD再生時には、Advanced Current Segmentという67レベルのデルタシグマ方式によるD/A変換では無くて、同じカレントセグメントをアナログFIRフィルタのタップ係数の重みづけとして使用した合成電流によるフィルタ出力になっています。

このフィルタ特性は4種類のモードがあって、フィルタのカーブとゲインがレジスタで選択できるようになっています。データシートをご覧いただくとわかると思いますが、大体のモードにおいてこのフィルタが50kHzで-1dB位の特性となっています。つまり、DACを出た時点ですでに50kHzで-1dBになっているのです。

ついでに、4種類のうちゲインの一番高いモードに設定しています（PCM比で-1.5dBのモードを採用）。選ぶモードによってはPCM比で6dB位落ちますので、PCMモードとボリューム位置があまりにも変わるのもどうかと思いまして・・・・。

製品でしたら、増幅回路を追加してゲインを合わせたりするのだと思いますが、自作なのでアンプを追加したいと考える方は少ないだろうという判断です。

USB DUAL AUDIO基板では、電源を入れて起動する前にジャンパで2つのROMのうちのどちらか一方を選択しておくわけですが、「Bulk転送」モードを選択して起動した場合には、所定のドライバをインストール後に、デバイスマネージャーは下図のようになります(Windows 7の場合：PCの機種によって多少異なります)。ドライバーのインストールは初めて起動する時に1度だけ必要になります。

大抵のPCでは「ユニバーサルシリアルバスコントローラー」という項目に “Cypress EZ-USB Example Device” というデバイスが追加されているはずです。これが現れない場合は、ドライバーが導入できていないか、ジャンパが2つとも外れているか、あるいは2つともショートされているか、などが考えられます。

次に、「USB AUDIO Class1.0」別名「アイソクロナス転送」モードで起動した場合には、自動的にOS付属の標準ドライバ（Windowsの場合はusbaudio.sys、Macの場合はCORE AUDIO）が導入されますので、特にドライバーのインストール作業を意識する必要はありません。ただ待つだけです。

無事に導入が完了すると、Windows 7の場合、デバイスマネージャーは下記のようになります。

今度は「サウンド、ビデオ、およびゲームコントローラー」の項目に、”EZ-USB”というデバイスが追加されているはずです。

この状態で、めでたくiTunesやfoobar2000などが使えるようになっています。