HDMI-Audio出力デバイスを入れ替える

12/09/15初稿

 HDMI-Audioにおいては、通常のPC-Audioと異なり「DDC」が存在し得ません(厳密に言えばS/PDIF変換はできますがDDCとしての意味はないでしょう)。Gfxチップそのものが生成するHDMI信号がDACたるAVアンプに直結することになるためです。ですので、DDC“のようなもの”を交換して楽しもうとすると、「Gfxチップ」を変更することになります。
 GIGABYTE製M/B:GA-E350N-USB3のCPU内蔵GfxからのHDMI-Auidoで現在大きな不満はありません。
 敢えて言うと「新しいドライバだとfoobar2000の排他WASAPIでイベントモードが通らない」「300MHz以下のGfxクロックが試せない」といったところでしょうか。
 逆に言うとチューニングのネタが尽きた感があり(笑)、HDMI-I/Fを変えてさらなる音質向上が図れるか試してみることにしました。


■HD5450再び

・カード選択
 もちろん、Gfx内蔵のM/Bごと交換するという考え方もありますが、なにせメンドクサイのでパス(笑)。
 E-350(15W)より低消費電力なC-60(9W)搭載M/Bなんてちょっと魅力的ですけど。

 と言うことで、まずはGfxカード選びです。
 もちろん3D性能なんて全く不要ですから、発熱が低くてファンレスが条件になります。Mini-ITXケースですからファンレスでも隣接スロットを使うサイズはダメです。
 なるべく新しいプロセスで発熱少ない方がいいです。プロセスが同じならトランジスタ数が少ない方がいいでしょう。
 メモリはDDR3の512MBで十分です。
 なお、GA-E350NのPCI-Express X16スロットはx4レーンしかありませんが、HDMI-Audio用途では全く問題ありません(むしろ好都合)。
 ということで、Sapphire製「RADEON HD5450-DDR3/512MB」にしました。
 メインマシンで使っているHD5750でクロック操作やイベントモードについて確認とれていたことや、GT610/620などGeForceの低グレード品より消費電力低いという情報あったことから、無難にRADEONにした次第。慣れてるし。DisplayPort版のHD5450は持っているので今回はHD6450にしようかと悩みましたが、プロセスは変わらず40nmでトランジスタ数はかなり増えている(2.92億→3.7億)ので、上記条件に照らして初志貫徹。
 安いし。

   

 DP版とはDPとHDMIの違い以外も基板がだいぶ異なっていました。最初はリファレンスのままだったのをHD6450系と共通のオリジナル? にしたっぽい。

・カード導入
 BIOSで「PEG優先」にしておく必要があります。
 HD5450を組み込むために玄人志向の「NO-PCI EXPRESS」は当然外します。名残惜しいですが(笑)。
 ドライバはCataryst12年8月版にてスタート。

 Sapphire製HD5450をGA-E350Nに組み込んでGfx機能をそちらに委ね、オンボードの時と同じ環境にすべくメイン画面をアナログRGBから出画し、Audio用HDMI画面の設定しようとしたらディスプレイを認識しません。有線HDMIケーブルでは問題ありませんので、光HDMIケーブルの送信メディアコンバータ電源不足のようです。オンボードでは足りてたのに…
 ちょっと意外でしたが、規格を満たしていないワケではないので文句は言えません。仕方ないのでオプションのUSBから電源供給するケーブルを挟んで動かしました。
 ちなみにこの給電ケーブルの5VはHDMIからの5Vとショートしているようです。オンボードHDMIに挟んだところUSB給電しなくても動作しましたので。つまり電源を独立させて別途供給できませんので「送信側のメディアコンバータ電源チューン」の目的には使えなそうです。と言いながらもさっそくUSB線にフェライトコアを取り付けましたけれど。逆に言うとそういうチューニングは出来るということですね。3周巻きましたけど、ちょっと良くなった気がします(笑)。

・イベントモード VS タイマーモード
 前述した通り、HD5450のドライバではfoobar2000の排他WASAPIでイベントモードが使えます。
 タイマーモードと聴き比べてみましたが、イベントモードの方が中高域の明瞭感が高くて低域も絞れていて好印象でした(WASAPIプラグインver3正式版からはそれぞれ「push」「event」という表記になっています)。
 しかし、イベントモードでは「頭出し」すると曲の頭が若干切れてしまいます。また、「早送り・巻き戻し」で“きょらきゅるきょれるる”と言ったモニタ音が出ません。一方、タイマーモードでは短い音の繰り返しになってしまう「Pause」がキチンと無音で一時停止します。AMD製ドライバを使って内蔵Gfxでイベントモードを動かした時も同じ現象でした。連続再生している分には問題ないので、音質も考えるとこれについてはちょっと悩ましいところです。

・Gfxクロックチューン
 「ATI Tray Tools v1.7.9.1573」でGfxクロック変えて音質に差があるか試してみました。1080pの時にHDMI転送レート逓倍率が整数の165/297/330/495MHz(330MHzはちょっと例外)、そうではない300MHz、500MHzや497MHzで比較です。
 せっかくなのでイベントモードにて。
 大変微妙ですが、整数逓倍率の方がよさげです。また、500MHzまでしか上げていませんが傾向的には高クロックの方がよく聴こえました。おおざっぱに言うと、高い方が濃密・低い方がサッパリ、というイメージです。大変ビミョーですが。
 結果、495MHzが一番いいかなと。GA-E350Nで設定している値と同じ結果となりました。
 内蔵Gfxよりさらにクッキリした気がします。

 なお、画面モードは1080iの32bitカラーで内蔵Gfx時と変えていません。よって、HDMI転送レートは1080pの1/2になっていますので上記の記述は実は不正確です。逓倍率は整数ではなく「.5」単位になっていますが、解りやすさを優先して記述した点ご了承ください。
 さらに、実は後述するCCC記述なら「10kHz単位」で可能だったことに後で気付きました(苦笑)。

・Gfxメモリクロック
 こだわるとキリがないので、なるべく低くということで、HD5450最低負荷モードの200MHzのままにしました。

・Gfxクロック自動設定
 さて、自動的に任意のGfxクロックで起動させるにはどうすればよいでしょう。GA-E350NではBIOSレベルで設定していましたが、Gfxカードではそうはいきません。
 実験に使った「ATI Tray Tools」は、特定プロファイルで起動するように設定できるようですが、当アプリは管理者権限で起動する必要があるため、UACに引っかかってスタートアップからは立ち上げられません。Fidelizerと同じようにタスクスケジューラを使えば可能だとは思いますが、できればあまりトリッキーなことはしたくありません。
 そこで、もうひとつの手段。AMD謹製「VISION Control Center」を使う手です(同じインストーラでも「Cataryst Control Center」になることもあります。本Blogでは略称はなじみのあるCCCで行きたいと思います)。
 「ATI Tray Tools」は更新停止ということですし、結果が同じならなるべく純正の方がいいかなというのもありまして(後日気が付いたのですが、CCCなら「10kHz単位での設定」や「スライダより低い値の設定」が可能なのもメリットでしょうか)。
 ネット上では主に「クロックを自動制御されるとゲーム途中でハングする」ための対策として流通している方法のようです。
 まず、プリセットを新規作成します(「デフォルト」を適用してからが確実だと思います)。例えば「Audio」という名前としましょう。この時、念のため「スタートメニューにショートカットを登録」する設定で行った方がよいでしょう。
 次に、このプリセット情報を任意のクロックで動作させるように編集します。隠しファイルを表示するようにして、
「C:\ユーザー\“ユーザ名”\AppData\Local\ATI\ACE\Profiles」フォルダの中に出来ている「Audio.xml」をエディタで開き、例えば495MHzにしたい場合は
  <Feature name="CoreClockTarget_PCI_VEN_~~~">の下の3行のvalue値を
    <Property name="Want_0" value="49500" />
    <Property name="Want_1" value="49500" />
    <Property name="Want_2" value="49500" />

と書き換えます。「Want_0」が最低負荷、「Want_1」が中負荷、「Want_2」が最大負荷状態の設定値になっているようです。
 そして、この「Audio」プリセットを適用すればOK。一度適用したプリセットは電源OFFしても記憶していてその後は適用不要になります。
 …と思ったのですが、結構インテリジェントな制御しているようで、クロックと電圧の組み合わせによっては狙った動作にならないことがあります。正確なところはよく解りません。
 ちなみにメインPCで使っているHD5750のCCCを試しに297MHzに書き換えた状態では、HDビデオファイル再生したら400MHzに上がってしまいました。「ATI Tray Tools」では297MHz固定にするとビデオファイル再生でも297MHzのままでした。
 E-350システムで確認したところ、少なくとも495MHzではAudio再生でクロック変動することはなさそうです。メモリクロックも最低速の200MHzで動かないので、Audio再生時は「Want_0」=最低負荷ステイタスで安定すると見ていいと思います。ので、495MHzを使うのならCCCプリセット作戦でイケると思います。
 つまりCCCプリセット作戦の場合、「負荷に応じた自動下降の下限値固定はできるが自動上昇の上限値固定はできない」けれど「事実上Audio再生では最低ステイタスで安定」ということですね。なので「Want_0」だけ書き換えればよいハズであり、上記で3段階の調整値すべてを同じ値に書き換えているのは実はあんまり意味があることではありません。「念のため」「気持ちの問題」「リスク回避」とでも言いましょうか(苦笑)。
 同じく、メモリクロックとコア電圧も書き換えられますが固定可不可事情は同じだと思います。
 ただ、再起動時に覚えているか否かと同じく、このルールも100%っぽくないみたな気もしますが…
 ちなみに、「AMD Over Drive」を許可しないとプリセットファイルは作れますがクロック記述などはないファイルになります。

 12/11/01追記:なお、E-350内蔵Gfxはプリセット機能はありません。店頭ノートPCで不完全ながら調べた限りではC-60もないようです。


■消費電力

 ワットチェッカにて。
 ちなみに「Cool'n'Quit」はE-350システムにしてからずっとDisableです。自らの制御下にないクロック変動が発生するのはヤだったので。

 GA-E350N-USB3の内蔵Gfxを使っている状態では、

・SoftOff:7W
・起動時:45~50W
・アイドル時:40W
・音楽再生時:1Wくらい増える?

ってところでした。わりと食ってますね。J&WとSeasonicPSUの時は起動時40W/再生中15Wだったので。Nipron製産業用PSU、効率がやや低いのですが、それ以外にも最低負荷を自分で持ってるようなカンジの「フツーじゃない」ところがあるような気がしています。

 HD5450を組み込むと上記に約7Wくらいオンされるカンジでしょうか。思っていたほど増えない印象です。これなら常用してもよいでしょう。
 ちなみに495MHzは定格最大650MHz~アイドル157MHzであるHD5450において高めの動作クロックと言えるので電力が気になりましたが、アイドル時もAudio再生時も157MHzと違いがありませんでした(ワットチェッカでは、ですけれど)。

 12/10/28追記:HD7750では、起動時55~60W、アイドル時55~57Wくらいでした(コア&メモリ共に742.5MHz/1.10V設定にて)。再生動作による上乗せ分は無視していいと思います。


 「外付けGfxカードからのHDMI-Audio」はGfxコアのクロックや電圧、メモリクロックなどをチューニングできる点においてまさに「PC-Audio」なので、そういう楽しみ方をする向きにはオススメです。
 だって普通のAudio機器で「Digital-I/Fチップの動作クロックやら電圧やら」を自分好みに調整したりは出来ませんものね。
 交換パーツとしても\2,480ぽっちでこれだけ楽しめるワケですし。

 音の変化については、VRAMがメインメモリ兼用から専用になる違いも要因の可能性になるかも知れません。


■HD7750参上

 本項12/10/28追記。

・「Gfxクロック=HDMI転送レート」
 本稿の後、立て続けに電圧ふったりDIMM交換実験してみたり した結果、「GfxコアクロックとメモリクロックをHDMI転送レートの“x1”に設定してみたい!」と思うようになりました。CCCなら10kHz単位でクロック設定できることに気付いたことも大きいです。
 1080iのHDMI転送レートは742.5MHzですが、最大定格650MHzのHD5450では残念ながら設定できません(試しにプロファイルに記述してみましたがダメでした)。
 とすると、最大定格800MHz~1GHzくらいのGfxカードを新調するしかありません。が、3D性能は要らないから消費電力少なくてファンレス、補助電源なんて論外で1slot版、なんて条件を同時に満たす製品はあるのでしょうか。
 完璧ではありませんが、ありました。RADEON HD7750搭載カードは、最新28nmプロセスのローエンドモデルとなっており、アイドル時の消費電力はHAD5450や6450+αくらいで収まりそうで、ファンレスバージョンもあります。

 いくつかあるファンレスバージョンの中から、POWERCOLOR製AX7750-1GBD5-NHを選択しました。かなり賭でしたが、ブラケットが1slotタイプで、もしかしたら現在使っているMini-ITXケース(Abee製acubic C10)に入るかもというサイズだったためです。

 う~ん、最新28nmプロセスですよ。HDMIも1.4対応に上がってるし(トラスミッタが新しくなってるということ)。メモリはGDDR5で1GBもあります。あんまり要らないんですけど仕方ないですね(苦笑)。

・トラブル
 早速E-350システムをHD5450から換装。おお、なんとか入るじゃないですか! 厚みはやや微妙で側板に押しつけるカタチになっちゃうみたいですが、まあいいや、こうなったら全身ヒートシンクだぃ(苦笑)。
 これは幸先いいぞっと、OSインボックスVGAドライバでまずは立ち上がります。もともと入っていたCatalyst12年8月バージョンから自動的にドライバインストール、再起動。

 …ハングしてますが?

 ヘンなプロファイルを作ってあるからかと削除したり、HD5450に戻してCCCを削除したりしてもダメです。相性問題かとあきらめかけたのですが、念のためメインPCでも確認してみると、ドライバインストール後の再起動でブルースクリーン(BSOD)発生! でんがな。
 Windows8 Enterprise評価版をクリーンインストールするとインボックスドライバなら起動することもありますが落ちることもあります。そこにCatalyst10月版を入れると、ドライバ切り替わるところでエラーしているようで画面が乱れて再起動します。
 …Windows7の標準VGAドライバなら動いたので、致命的なハードウェア不良とは言えません。またあきらめかけたのですが、web情報を追っていると「別のPCでは動いたが対象PCでは全くダメだったのでショップに相談したら初期不良と判断された」というケースがあったので、ダメモトで購入店に相談しに行きました。
 複数M/BやOSで試したことを伝えたところ、「経験則上、ドライバ入れるとハングしたりする場合は初期不良」とのことで交換してくださいました。思わぬ時間使っちゃいましたが交換品はちゃんとE-350システムで動作。
 ああ、よかった。

 考えてみると、Gfxチップやカードの製造検査って「OS上でドライバ入れてぐりぐり動かして確認」なんてやってるとは思えませんので、何らかの仮想的検査のハズ。とするとドライバでアクセスする場合しか発生しない不良をチェックできないことはあるのかも知れません。

・クロック顛末
 CCCプロファイル方式にて。
 Gfxコアとメモリを742.5MHzに設定すると、コア電圧は1.10Vになってしまうようです。
 半分の371.25MHzに設定したらハングしました。
 Gfxコアのみ371.25MHz、メモリは742.5MHzにしたら動きましたのでそちらと比較しましたが、前者の方がよさげです。電圧が0.95Vに下がってましたのでその影響もあるかも知れません。いずれにしろ微妙で、気持ちの問題かも(笑)。

 今度は、光HDMIメディアコンバータの電力は足りているようです。補助USB電源コードを使わなくても動作しました。やはりその方が音にはよいような気がします。

 742.5MHzであるCD1枚分約1時間動作後です(VGA出力はカット)。室温21℃なので、HD5450とほぼ同等というところでしょうか。

GPU-Z HD7750

 12/11/04追記:かなりダイナミックな音なのですが、ソースによってはヴォーカルの高域が破綻するケースがあるようです。HD5450(371.25MHz)に戻しました。


■クロック事情を見直す

 本項15/05/01追記。

 最初はE-350内蔵Gfxでクロック弄りました
 本稿では単体Gfxカードにおいてそれを行っているワケですが、CPU内蔵と単体カードでは“原発振事情”が異なることを失念していました。

 グラフィックカードにはもちろんGfxコントローラチップ(GPU)が載っています。当然動作クロックが必要なワケで、それはPCIeバスから供給されるものではありません。もちろんCPUクロックとも関係ありません。オンボードにクロックを持っているのです。
 最近のカードでは27MHzの水晶振動子が搭載されているみたいです。AMDのHD5450とHD7550カードで確認しましたが、nVidiaも同じではないかと思います。
 基本となるSD画質の525p/59.94fpsは転送レート270MHz(HDMIクロック27MHz)ですので、おそらくこれをベースとして選択された周波数だと思われます。

 つまり、グラフィックカード上のすべてのクロックは27MHzから生成されているということです。

 ということは、GPUクロックやメモリクロックは「HDMI転送レート」だけでなく「27MHz」とも極力整数倍になるよう考慮した方が“PLLにやさしい”のではないでしょうか。

 例えば525pなら、GPUやメモリクロックを270MHzに設定すればHDMI転送レートも含めてすべて270MHzで統一できます。GPUで扱う(生成する?)クロック種類を、原発振のジャスト10倍というキリのいい1種類にまで減らせるということです。
 理屈上はこれが一番音質にいいような気がします。

 また、1080pの転送レート1485MHzは27MHzのジャスト55倍、つまり整数逓倍です。しかし奇数倍ですから転送レートが半分の1080i/720pでは整数倍になりません。1080pはクロックが低くて有利な気がする1080iや720pより好ましく聴こえることがありましたが、もしかするとこのためかも知れません。

 27MHzから1485MHzを生成するための逓倍数55の素因数は5x11なので、135MHzか297MHzが「発振子の整数倍」かつ「転送レートの整数分の一」となります。そのうち135MHzは525p/59fps時の転送レート270MHzの1/2(27MHzの5倍)でもあり、2の累乗ではありませんがキリはよさそうです。
 原発振5倍の135MHzに設定すれば、GPUやメモリクロック周波数はほぼ最低レベルでしょう。480pの転送レート270MHzは2倍、1080pの1485MHzはその11倍ということですね。

 このリクツで聴き比べてみたところ、270MHz設定の480pが一番くっきり粒立ちがよいように聞こえました。
 ただ、残念ながら480pだとハイレゾが通りません(2496まではいけるハズなんですけど)。
 このモードは実質CD音源専用になりますね。ハイレゾも鳴らす頻度が高いようなら1080pを併用することとし、どちらにもベターな135MHzに設定することになるでしょうか。

 “よくなったような気”がしますが、当然客観的にどうかは定かではありません。キリがいいっていう気持ちの問題かも知れません(笑)。


 ちなみにSD画質がプログレッシブじゃなくてインターレースだったころのカードでは13.5MHzの水晶が載っていたようです。


■HDMI-I/FをAudio用に特化する

 本項15/05/04追記。

 「Gfxカード上のクロックは整数逓倍かつ種類は極力少なく」が正義とするなら、そもそも、Gfxカードは「Audio用HDMI-I/F」であることを徹底するべきではないかと思えてきました。

 HDMI-Audioにおいては、「プレーヤ操作画面」を「Audio用I/F画面」とは別に用意する必要があります。HDMI画面は全黒にするのが基本だからです。
 しかして、操作画面を同じGfxカードから2画面出力すると、その画素周波数も必要になりGPUのPLLが忙しくなってしまいます。
 HDMI-I/Fと同じ転送レートが設定できる場合は別ですが、HDMI画面モードは音質調整のために可変パラメータにしておいた方がいいでしょう。
 ですので、HDMI-Audio用画面(真っ黒ですが)と操作画面(OSメイン画面)は別Gfxカードから出力すべき、ということです。

 しかし、Mini-ITXたるGA-E350Nには拡張スロットは1本しかありません。
 そこで、

「Audio-I/F=HD5450のHDMI(真っ黒)」+「操作画面=CPU内蔵GfxのAnalog-RGB」

のデュアルディスプレイにしてみました。
 ちなみに制御画面をAnalog-RGBにしているのは、ノイズ遮断のため再生中にケーブル抜いてもディスプレイモードを“状態維持”するためです。メイン画面をHDMIやDVIで出力するとケーブル抜くと残った出力に出すようになってしまうんですよね(Audio用HDMIが真っ黒じゃなくなってしまう)。

 これで音質良くなるハズ(笑)だったのですが、数日聴いていると違和感が。なんで???

 楽曲データのアクセスにも使われるメインメモリがVRAMとしてアクセスされ続けるからかも知れませんし、E-350が忙しくなるのが良くないのかも知れませんが、原因は不明です。M/Bオンボードであって専用回路じゃないですもんね。
 そういえばClarkdaleでHDMI-Audio試した時もあんまりよくなかったなぁ。
 なんだか、HDMI-AudioするならCPU内蔵Gfxは使わない方がよさそうです。Audio-I/Fとしても操作画面としても。
 

 ということで、リクツは解りませんがGfxカード+CPU内蔵Gfx作戦はNGでした。
 じゃあどうすれば?
 操作画面はBIOS(UEFI)画面の出力も行いますのでUSBグラフィックアダプタは使えません。
 Audio-I/FとしてのHDMI側をメイン画面にすると、普段は表示していないワケですから、BIOS(UEFI)設定の時だけ表示するようにケーブルつなぎ替えたりなんだりメンドクサイことこの上ない状態になりますのでパスです。同じ理由でバーチャル画面もダメです。

 とりあえず宿題ですね(笑)。


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Author:らかせ
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