RASDAC+ Proの作製 その3

 今日の午後にポーランドから、ビシェイ・スフェルニース ホイルレジスターが到着したので、早速、PCM5122のアナログ音声回路の一次フィルターにシリーズに入る抵抗をタクマンREYから入れ替えました。この部分の抵抗は音質に対して極めて支配的であり、構成が単純なだけに、影響力が大きいと言えます。高調波成分が低歪のホイル抵抗で良い結果が得られる様です。

フィルターの抵抗
 以下の様に一本々、包装されています。
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抵抗の仕様
472.6R 0.1% 5ppm 0.5W
Very Hign Precision Vishay SFERNICE Foil resister RCK02
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フランス・アルプ=マリティーム県にある、ビシェイ・スフェルニース
http://www.vishay.com/landingpage/50year/sfernice.html

実装の様子
 リード線のフォーミング等必要なく、スルーホールに収まりました。
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ポーランドからの配送日数
 ポーランドのワルシャワ郊外のピアストゥフから、注文してから一週間で到着しました。中国郵便ですと、荷物の追跡が出来ず、何時到着するか不明で、一ヶ月程を要する事を覚悟しますが、流石に欧州です。

肝心な音
 肝心な音のインプレションを忘れていました。
 フィルターが、ファースト・オーダーと単純で明快であり、ノイズ対策を徹底的に施したので、静寂感があり、過渡特性が優れています。ノイズフロアーが低く、低位相雑音の発振器、ホイル抵抗等、好条件が醸し出す音は、鮮度が高く、低歪の音で、楽器の質感と空間表現が優れていて、優しい音です。

RASDAC+ Proの作製 その2

 作製したRaspberry Pi のi2S(Inter-IC Sound)信号を横取りして、デッドストックのDAC(ES9018K2M・モノデュアル)を使って、動作させてみました。信号の種類として、ワードクロック(LRCLK)、ビットクロック(BCLK)、シリアルデータ(SDATA)の三種類と、そのグラウンド(GND)の4線で、仕様が合致していれば、それ程に困難でない接続形態です。マスタークロック(MCLK)を必要とするDACもありますが、音は別としてメーカー自称高級と言われるDACは、その傾向にあります。
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接続ケーブル
 接続ケーブルは、フラットケーブル(リボンケーブル)を用い、可能な限り短く接続しました。おおよそ100mmですが、DACシャシー内の立ち上がり等を含めると180mm程度と想定されます。
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i2S TTLレベルの音
 PCM5122の音は鮮度の高い良い音です。PCM5122のLPFはファーストオーダーのLPFで極めて単純で、これに比べて、ES9018K2MのDACは、OPA2107を用いたLPFで、かなり複雑であり、その構造の差が音に現れている事が想定できます。もののついでに、アステルアンドカーンAK100ⅡのDAC部分を使って聞きましたが、淡白系で、悪く言えば情報量の少ない物足りない音で、これにはガッカリしました。

i2Sの問題点
 接続ケーブル長が内部の引き回しを含めて、180mm有り、耐ノイズ特性が良くありません。周辺の誘導性の電気装置(窓のシャッター)の電源オンオフでノイズが乗ります。それに引き換え、PCM5122は、安定していて、中々いい具合です。
 ノイズを無くす(減らす)には、i2S接続のタンパー抵抗値のオプティマイズをオシロで波形観測しながら、カットアンドトライで定数を決めるべきであり、正しく調整されると、もっと音質が良化する可能性があります。簡易的にシールドを施したら、逆効果となり、デジタルの調整は、中々難しいです。
 ワードクロックをオシロで見ると、以下の様にリンギングが生じてます。
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今後の予定
 作成後、長時間の稼働でも安定して、音が良いので、そろそろケーシングを考えたいと思います。表示装置は電源のパイロットLEDのみで、出力は、PCM5122を動作確認用として、本命はi2S信号をLVDSで出力する予定です。LVDSは、HDMIとRJ-45で行い、仕様は、PS-AUDIO社のデファクト・スタンダードとします。

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RASDAC+ Proの作製

 今までのRaspberry Pi を用いた、DACとMPDの殆どが、デジタル信号のBCLK(bit clock)からMCLK(Master Clock)を生成しています。その為か、音質面ではトランジェントは良のですが、音楽を聴いていると、再生される音楽の音程(ピッチ)が狂っている錯覚に陥る事が多々ありました。その様なマスタークロックの致命的な問題とノイズ対策等、改善点のバックログに対して、一矢報いる趣旨で、手作りアンプの会のI氏が設計された、高機能、高性能なRaspberry Pi用のDACです。

製作会の様子
皆さん、ルーペが手放せません。
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機能概要
・アナログ、デジタルの信号の総てが、アイソレータにより分離
・DACのクロック(MCLK)は、Raspberry Piのクロックを用いず、
 独自の低位相ノイズ発振器で供給
・i2SのWDCLK、SCLKは、DAC側からRaspberry Piへ送出
・電源をアナログ、デジタルの2系統に分離
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作製にあたって
 DACを構成する部品の数が多く、又、Raspberry Piの大きさに合わせて、チップ1608を使用しており、ハンダ付けが、極めて困難です。ハンダ付けを行うに際して、ルーペ、実態顕微鏡が必須となり、ハンダ鏝も鋭利な物が必要となります。
 チップ1608とは、横縦幅が:1.6mm×0.8mmの大きさの部品です。

専用電源
 今回の作成したDACを、活かすも殺すも電源次第なので、専用のシリーズ電源を用意しました。電源はLDOを用いた5V、2系統です。デジタル系、アナログ系の2系統の供給に用い、更にクロック用の電源とLVDSのセンダー(送信)用に設ける予定です。
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i2S出力
 今回搭載しているDACは、スペースの狭隘度から、バーブラウンのPCM5122ですが、i2S信号のTTLレベル出力と、LDVSの送信機を搭載して、HDMIケーブルで、i2Sでのフックアップが可能な仕組みとします。それにより幅広く好みのDACと接続が可能となります。

4Way FIR デジタル・チャンネルデバイダー

現在、FIRのデジタルチャンネルデバイダーは、Minnさんが作られたfoobar2000の3Way(6チャンネル)のプラグイン(コンポーネント)で構成された「channeldivierF3B Ver0.64」を用いています。音質、機能面で優れており、極めて安定した動作で、ドキュメンテーションも完備して言う事が無いのですが、ちょっとした遊び心で、4WayのFIRのデジタル・チャンネルデバイダー(8チャンネル)の味見をしてみました。
channeldivierF3B Ver0.64の詳細

4WayのFIRデジチャン
foobar2000の3Wayのプラグインの版権は、Minnさんが所有されており、その他の権利は、AEDIO Japan(新宿区牛込)が所有しています。AEDIOJapanは、高い技術力とノウハウを持つオーナーによる日本のハイエンド・オーディオの草分け的な会社です。ここでのハイエンドという意味は価格帯ではなく、技術力という意味です。そのAEDIO Japanが試行的に開発した、4WayのFIRのチャンデバです。それを使い熟すには、それなりの技術と覚悟が必要です。特にマルチ・チャンネルのマッピングが、難しいと思います。

導入する上での覚悟
導入する上での、PCオーディオに対する基本的な知識が求められる事と、覚悟とは、導入を失敗すると、トゥーイータ等を飛ばす可能性が有ることです。その為には、DACの出力からDC成分を出力された時にカットする、保護用の大型フィルム・コンデンサーでの保護を自己責任で行う等、全ての導入のリスクを自己責任で負う覚悟が必要です。

4Way画面
以下の様に、4Way(8チャンネル)の設定が可能です。遮蔽の周波数をアブソリュートで指定できますが、遮蔽特性は、其時のサンプリング周波数とFIRフィルターのタップ数にて決定されます。
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調整は、測定、試聴を繰り返して、最適値を求める手間が掛かります。そのため、結構、導入のハードルが、3Wayに較べて高く、更に、最低の測定機材として、ARTA、omniMIC等の計測システムが必要です。そして、その測定結果を読んで理解する必要があります。

以下が、4Way(8チャンネル)をアサインして出力した場合です。
出力の状態を目視可能な様に、ピークメータとスペクトラムを表示しています。
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チャンネル・マッピング
foobar2000から見た場合の出力チャネルを実際、オーデイオ・インターフェースのどの出力チャネルに相対させるかのマッピングが必要です。HDMI(LDVS)を用いてAVアンプに4Wayの出力を行うことが可能ですが、AVアンプのメーカー(機種)により、フロントの左右以外は、実際に出力しないと解りづらい場合が多々あります。最悪の場合、7.1chのAVアンプながら、3Way(6チャンネル)が限界の機種もあります。総じて古いAVアンプでのマルチアンプ化は成功しません。
以下の様に分割された帯域を、どのチャネルにアサインするかをマッピング・ソフトで、定義します。
マトリックスの数値は出力するゲインを指定します、ここでは、ソフトによるゲイン調整なので、1以外の指定は避けた方が、音質面で問題が少ないと思います。この値は、小数点以下を指定出来ますが、調整中の緊急避難的な使用に限定して、可能な限り1になるように、物理的なアッテネータ(ポテンショメータ)で後日フィックスする方法が、好ましいと思います。
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Y軸: ソフト出力チャネル(foobar2000出力側)
X軸: レンダラーチャネル(ASIO出力側)
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チャネル毎のゲイン
チャネル毎のゲインは-3dBを守る必要があります。-3dBをゲインとして指定する根拠は、ホワイト・ノイズを最大音で再生した場合、-3dBを上限としないと、オーバーフローにより、2進数のマイナス(オールマークビット)となり、オーディオ・インターフェースによって、直流が出力される可能性が有るため、それを避ける為の安全策です。

AVアンプの問題点
AVアンプの殆どが、フロント左右のアンプ、DACに較べて、其れ以外のチャンネルが手抜きで、安物のDACとアンプで構成されています。品質の悪いアンプが大事な中域、高域にアサインされるので、AVアンプを求める場合、全チャンネルのDACとアンプが均一で、優れているものが必須となります。音質を気にする場合は、マルチチャンネルのオーディオ・インターフェースを求めるべきだと思います。

4Wayのチャンデバの存在
現在、存在する4Wayのチャンデバとして、アキュフェースのDF65、終息したばかりの最高傑作 dbx Driverack4800。又、自作を覚悟すれば、MiniDSPのMiniSharkがあります。全てアナログデバイセスのDSP Sharkを用いており、いずれも実用範囲ではIIRフィルターに限ります。パソコンの強力なパワーを用いたFIRのチャンデバで探すと、S&KAudioの専用のオーディオ・インターフェースとのバンドル・システムのMPP.DSPがあります。初期投資が高額で、他のシステムとの互換性が無く、一発勝負のシステムです。以上の事柄からすると、foobar2000の4WayのFIRデジチャンは、一時的に味見をするには最適なシステムと言えます。但し、高品質で多チャンネルの出力が可能なRME Fireface UFX+の様なオーディオ・インターフェースが必須です。チャンネル毎にDACを複数用意する事も可能ですが、DACのクロック同期、ゲインの調整、リニアリティー、位相の回転制御を考えると、DACをバラバラに用意することは好ましく無い言えます。

肝心な音
IIRのチャンデバとFIRのチャンデバで、音質面での最大の差は、IIRの場合、リスニングポイントにアライメントを合わせると、その場所では、快適に聴けるものの、それ以外の場所では、位相差により少々違和感を感じます。しかし、FIRのチャンデバを用いますと、聴く場所での音の変化が少なく聴くことが出来ます。

手作りアンプの会200回記念アンプ完成

 年末に放置してた200回記念アンプを、取り敢えず完成しました。
 毎年夏に催されるお寺大会で、三土会200会記念の行事を行う予定です。その200回に纏わる、200のワードが含まれる作品を出品する事ですので、アンプを作製しました。

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片チャンネル200円のアンプ
 200円のPWMアンプで、PAM8006という型番です。このアンプの用-途として、テレビ、ラジオで、オーディオ用途ではありません。400円のスイッチング電源を入手したのですが、出来が悪くて、発火、発熱が心配なので、取り敢えず日本製のスイッチング・電源に代替して音出しを行いました。平滑キャパシターの総容量は、約0.1F (470μ×200個)です。

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肝心な音
 今まで、自作したアンプの中で、最低の音質です。しかし、エネルギー変換効率が最高90%超のアンプで、供給する電気エネルギから音声信号への変換が高いので、音質とは別の意味で素晴らしいアンプと言えます。EMIフィルターを施す等改善する余地が有りますが、200回記念のお寺大会で、10分程の再生の為に、これ以上に投資を行うのは如何なものかと思い、潔く、これ以上弄るのは止めました。

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このアンプの立ち位置
 フォステクスのフルレンジ・スピーカーを薄手のMDFキャビネットに収納して、ガンガン鳴らすのに合っていると思います。このアンプの歪っぽい音と、フォステクスの不必要に明るい音との相乗効果でJPOPを聴くのに最適と思われます。しかし、本来の使用目的は、エネルギーの変換効率から、バッテリーの持ち時間を気にするスマホ等、省エネ、省スペースを目的として使用されるアンプで、音質を求めて採用するのは如何なものかと思います。