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USB-Audio用USBを考える

15/05/02初稿

 ハイレゾについて考えていたら、≪foobar2000≫のPCM→DSD変換によって「DACユニットをアナログLPFとしてのみ利用する」用法はとても魅力的に思えてきました。
 そのためには(手持ち機材としては)UDA-1を使う必要があります。つまりUSB-Audioです。しかし、これまでずっとHDMIばかりケアしてきたのでUSBについてはほとんど白紙です(笑)。今更のように“AudioによいUSB”について考えることになりました。

 なお、本稿に記す音質関連の評は客観的なデータとの因果関係に基づくものではありませんから、一般論にはなり得ません。
 「こう考えてやってみたらこうなったので私はこっちにする」ジャンルのお話です。
 せっかくいろんなUSBポートがあるんですから、漫然とではなくどうしてそうするのか考えないとモッタイナイ(笑)。


■Audio用USBポート考察

 はじめに。一部誤解があるようにも見えますが、USBは原則「新しいホスト規格は古い規格をサポート」しています。
 例えば、ONKYO製SE-U55SXはUSB1.1デバイスですがUSB3.0ホストに繋いでも動きます。もちろんUSB1.1モードでリンクして、です。
 USB3.0に繋いだからといってUSB2.0対応DACユニットとのI/F速度は10倍になって空回りしたりはしません。

 逆に「ホストの規格にダウンして動くデバイス」もあります(ていうか概ね動く?)。例えば、USB1.1ホスト(*)にUSB2.0デバイスたるUDA-1を繋いでも動きます。もちろんUSB1.1モードでリンクしており、24192などのハイレゾは通りませんけれど。
 ちなみにSB-DM-PHDもUSB1.1HUB経由で(少なくとも再生機能は)動きました。

*:さすがにネイティブUSB1.1ホストは所有していないので、実際にはUSB1.1時代のHUB経由で確認したものです。

 ですが、一般的には(CPUと同じように)「ホストはなるべく低速規格の方がAudioにはヨイ」信仰があるように思います(互換性のハナシは別として)。USB3.0より2.0、もしかしたら1.1信仰もあるカモ?
 しかし、実体験としては、オンボードのRenesas製3.0コントローラの方がチップセット内蔵2.0より好ましく聴こえたことがあります。

 そういう可能性あるのでしょうか?

・割り込み負荷
 そこでUSB3.0について調べたところ、2010年の大原雄介氏記事(*)を見つけました。今更でスイマセン。
 これによると、USB3.0コントローラ「xHCI」ではCPU負荷軽減が図られている模様です。1.1も2.0も3.0もすべてxHCIが制御するとのことですから、2.0モードでも1.1モードでもその恩恵を受けられると理解できます。
 つまり、速度ではなく割り込み負荷の意味で「USB-Audioでは3.0(というかxHCI)コントローラを使った方が有利」な可能性はあるのでは。

*:http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/interface/20100930_396807.html

 ちなみに、各世代のコントローラは以下の通りです。

・UHCI・・・USB1.1世代。IntelとVIAが採用。バスマスタ転送非対応
・OHCI・・・USB1.1世代。NEC(現Renesas)など。バスマスタ転送対応
・EHCI・・・USB2.0世代。USB2.0専用
・xHCI・・・USB3.0世代。USB1.1も2.0も制御できる

 そういえばUSB-Audioデバイスがまだ1.1だった時代、「UHCIよりOHCIの方が負荷が低いのでUSB-Audioに有利」なんてハナシあったことを思い出しました。本件はその続きになるでしょうか。

 Renesas製コントローラチップの内部ブロック図を見ると、USB2.0コントローラ(*1)ではUSB1.1用のOHCIと2.0用のEHCIが搭載されていますが、3.0コントローラ(*2)にはxHCIしかありません。USB2.0世代では1.1と2.0のコントローラコアが異なっていたワケですが、3.0世代では確かにひとつで全規格まかなってるようですね。
 USB2.0世代では「1.1デバイス接続時にはどうせ使ってないEHCIを無効にする(USB2.0をDisableにする)」といった“チューニング”もやりましたが、USB3.0世代ではそのあたりの事情も変わっているということですね。

*1:http://japan.renesas.com/products/soc/usb_assp/product/upd720102/index.jsp
*2:http://japan.renesas.com/products/soc/usb_assp/product/upd720202/index.jsp

 ということで、「負荷」について実動作で確認してみることに。

・GIGABYTE製GA-Z68X-UD3H-B3&2600Kの自作メインPCを使用
  Audio用E-350システムじゃないのは、いろいろ弄くる必要があるため
・DACユニットはUDA-1
・≪foobar2000≫による1644WAVのDSD256変換再生にて
  転送データ量をできるだけ多くするため
  なお、データ量には関係ないがResampler-Vでx4にしている
・USBコントローラ
  オンボード2種
    Z68チップセット内蔵(USB2.0)
    Etron製EJ168(USB3.0)
  拡張カード3枚
    Renesas製uPD720200(PCIe,USB3.0)
    Renesas製uPD720202(PCIe,USB3.0)
    Renesas製uPD720102(PCI,USB2.0)

 タスクマネージャで「割り込み負荷」を見ます。2600Kの定格では1~2%程度となりほとんど差が出ませんので、BIOS(UEFI)でCPU動作を最低レベルの「1.6GHz/2コア/2スレッド(当然TurboBoostはDisable)」に設定しました(“最高の最低”1コア/1スレッドじゃないのは、DSD変換でパフォーマンス使い切ってしまうためです)。
 正確な数字かどうかアヤシイですが、ざっくりした相対比較はできるのではないかと。

 すると、確かにUSB2.0よりUSB3.0の方が負荷率は低いようです。

 また、OSのINBOXドライバとベンダ提供ドライバ、そのバージョンなどでも“倍”レベルで変わります。
 Etron製EJ168はGIGABYTEやEtron社サイトにある“純正”ドライバだとほとんどハング状態になってしまいましたが、OSのINBOXドライバに変更してみたらちゃんと動きました(苦笑)。(特に初期型の?)USB3.0チップ、イカガワシイこともあるようです。
 これは極端な例としても、ドライバのデキでも負荷は結構変わる可能性を感じました。

 う~む。「割り込み負荷」的には、USB3.0(xHCI)の方がいいような気がしてきました。

・バスパワー品質
 さて、USBポートにはUSBデータI/F以外にも着目すべきポイントがあります。言うまでもなく「バスパワー品質」です。
 バスパワー駆動の機器には当然大きな影響を及ぼすでしょう。UDA-1ではホストが活きてるかの検出にしか使っていないようですが、それでも品質(GND含め)はイイに越したことはありません。

 そのUSB5Vの“出自”ですが、M/B標準搭載のUSBポートでは、チップセット内蔵であれオンボコントローラ(イマドキはPCIe接続)であれ、M/B上の5Vが使われているハズです。GIGABYTEやMSIではその品質を向上させたことをウリにするM/Bも出していますね。
 一方、USB3.0の拡張カードはペリフェラル電源を入力して使う仕様になっています。当該電源はM/Bを経由しない“PSUダイレクト”の5Vです(ただしそれを繋がなくても使えるカードもあります。後述します)。
 また、電源回路部品(コンデンサなど)の配置スペースやコストの制約が大きいM/Bより、それが確保しやすい拡張カードの方が、5V電源品質は高いような気がします。実際、オンボではFUSEを複数ポートで兼用してたりするようですし。

 そこで、試聴してみるためPCIeのUSB3.0拡張カードを調達。USB3.0コントローラとしては定評あるRenesas製uPD720200F1です。N/Bですけど。
 ざくっとオンボと聴き比べしてみると「ちょっといいかな」というところ。
 しかし変化は感じたので、より新しいuPD720202も試したくなりました。新型はノートPCを考慮して低消費電力化されたということですし、割り込みもより洗練されて低負荷になっているかも知れませんし。
 uPD720202搭載カードを物色したところ、“USB-Audio用として”ちょっと魅力的な商品を見つけました。

  PP2U-E : uPD720202搭載2ポートPCIe2.0-USB3.0拡張ボード ver1.0
                 PP2U-E : uPD720202搭載2ポートPCIe2.0-USB3.0拡張ボード ver1.0

PP2U-E : uPD720202搭載2ポートPCIe2.0-USB3.0拡張ボード ver1.0

 EはEnhance=強化版の意でしょう。

http://www.bplus.com.tw/Adapter/PP2U.html
http://www.bplus.com.tw/PDF/PP1U2U_jp.pdf

   同商品だと思いますが型番違うのもアリ

 三洋製固体電解コンデンサとかLDO(Low Drop Out)レギュレータ(おそらくuPD720202の1.05V電源生成用と推定)とか、よさげではありませんか。

#pdfによるとLDOレギュレータはRICOH製らしい。刻印はH00DPU。EEPROMはChingisTechnology製Pm25LD512。

 早速調達。が、装着したらPCが起動しません。別のPC(Asusマザー)で試してみると、起動してコントローラとしては認識されましたがUSBデバイスを挿してもウンスン。
 不良品かと思いましたが、いろいろ試したところ挿したUSBメモリのLEDが点灯しないことに気づきました。ではとペリフェラル電源を繋いでみたらサックリ動作(苦笑)。このカード、内部ペリフェラル電源を繋がないとUSBデバイスが電源不足になるだけでなく(M/Bによっては?)正常動作しない仕様だったのです。

 N/Bカードでは繋がなくても使えたので油断してました。つまり、カードによって違いがあるということです。

・バスパワー生成の種類
 そこでUSBバスパワーとPCIe x1スロットの電源について調べてみました。
 N/Bカードはペリフェラルコネクタを繋がなくてもUSB5Vを供給できるのですから、PCIeのエッジコネクタからの電源でそれをまかなっているハズです。が、実はPCIeには5V供給はありません。ですので、12Vからレギュレートしていると推定されます。
 しかし、通常のx1スロットの12Vの供給能力は規格(*)では0.5Aなので、単純に5V換算すると1.2Amaxです。つまり、USB3.0仕様である900mAは1portしか供給することはできません。

*:http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/hot/20100324_356370.html
 x1でもサーバ用途などではもっと流せるものもあるようですし、x4以上だと能力は拡大します。USB3.1世代などx4以上のカードの場合は事情が変わりそうです。

・N/Bカード
 ペリフェラル電源は必須ではないワケですが、パターンをテスタで追ってみると、スロット電源12Vから生成した5Vとペリフェラル5Vをミックスしているようです。
 ペリフェラル電源を「繋ぐとポートごとに900mA,繋がないとポート合計で900mA」といった仕様の製品もあるようですが、この方式によるものと推定されます(N/Bカードの仕様は不明です)。

・PP2U-E
 こちらはペリフェラル必須ですが、スロット電源との関係はどうなっているのでしょう?
 それを調べるため、まずPCIeカード電源エッジ部のピンアサインを確認します(“裏面”は本論に影響ないので省略)。
 商品写真を加工利用してよいことが確認できているBUFFALOさんのカードIFC-PCIE2U3S2の写真を使わせていただきました。ありがとうございます。

PCIeエッジ

 これを踏まえてPP2U-Eのエッジコネクタ部を見ると、なんとPCIeスロットからの12V供給端子パターンがありません。
 テスタで追ったところ、ペリフェラル5VがFUSE代わりの電源スイッチTI製TPS2068に入り、そのOUTがEMIフィルタに繋がってるようです。
 つまり「PP2U-Eはペリフェラル5VのみをUSB5Vに使っている」ということです。

 USB3.0拡張カードのバスパワー5Vには大きく2種類の出自があると言えそうです。

 となると、「ペリフェラル電源を繋がなくても使える」カードよりも「繋がないと全く使えない」カードの方がUSB5Vの純度は高いと言えるのではないでしょうか。M/Bを経由しないPSUからダイレクトに入った5Vのまま、12Vからレギュレートした5Vと混ぜていないのですから。

 ただ、実物を入手する前に完璧に仕様を判断するのは難しいですね。エッジに12Vパターンがない場合はPSUダイレクト型であることはまず間違いないですが、パターンがあっても部品非実装だったり回路に繋がってないデザインもあり得ますので。ペリフェラル5Vとレギュレート5Vを切り替える仕様や、ペリフェラル12Vから5Vを生成するデザインもあり得ないとは言えませんし。

 ですが、オンボでは「PSUダイレクト」の可能性はまずありませんから、バスパワー品質の点では「拡張カードでよさけなものを探す」方がよいのではと思います。

・バスパワー“チューン”と拡張カード
 たとえ混ぜる仕様であっても、拡張カードなら「パターンカットしたり部品ハズしたりして混ぜないように改造する」って荒技もアリかも知れません。

 PSUダイレクト型の拡張カードなら、USBケーブルなどに細工せず出力前の「バスパワー供給源」を変更できるだろう点も面白そうですね。ちょっと工夫すればバッテリ駆動なども出来そうです。UDA-1はDetect用途のみで5mA程度しか流れないようですからeneloopなどでも実用になりそうです。
 15/05/19追記:eneloopだとダメかも。電源スイッチICをONする電流値が必要かな?
 16/04/13追記:2A出力可能なモバイルバッテリでもダメっぽいです。起動時に突入的な電流が必要?
 16/07/20追記:ちなみに、モバイルバッテリは、バスパワーがデータと別コネクタになってるアコリバのUSBケーブルでUDA-1に直結しても出力オンしません。いくつか試しましたがすべてダメ。UDA-1の負荷が小さすぎて繋がってることを認識しないようです。
 そういう出力制御していないeneloop4本直列直結ならUDA-1動作しました。

 「USB5VをDetectにすら使っていない」DACユニットもあるようですので、そのような場合はカンタンに「元からカット」接続に出来るのも利点かも。ウチのZ68マザーみたいにカード自体を認識しなくなっちゃうこともありますけど(笑)。


 PP2U-Eの5VはPSUダイレクト型であることに加え、関する回路は上記の通り“よさげ”です(笑)。
 これはいいんじゃないでしょうか。気に入っちゃいました。
 2ポートありますが、ペリフェラル電源からのパターンパスが素直に見える上側を使おうと思います(キモチの問題です(笑))。

・バス純度
 イマドキはCPU&チップセットがネイティブサポートする拡張用バスはPCI Expressしかなく、PCIバスはPCIe→PCI変換チップによって実現されています。拡張するならPCIe一択となるでしょう。
 同じチップでもバスパワーの観点からオンボより「拡張カード」の方がよさそうだと思いますが、さらに、“バス純度”の観点からもそれは補強されそうです。というのも、イマドキのプラットフォームではCPUがPCIe-I/Fを有しており、M/B上にその拡張スロットを持てるからです。チップセット経由のPCIeより純度高そうじゃありませんか(イメージです(笑))。
 オンボチップはチップセットPCIeに接続されるのが普通ですので、「CPUと直結」するためには拡張カードにする必要があるということです。

・シリコン純度
 変なタイトルでスイマセン(苦笑)。
 Intelの場合(SoC除く)、プラットフォーム標準装備のUSBはIOHに内蔵されています。その中ではUSB以外にもSATAコントローラなどのいろんなシリコンがひしめいて忙しく動いています。IOHとCPUとのI/F(DMI)はPCIeの変形版ですので、言ってみれば「PCIe接続のマルチI/Oコントローラ」として実装されていることになります。
 専用チップより不利っぽいですよね(笑)。

・レイアウト純度
 コントローラ→USBポートの配線の観点でも、チップセットUSBより拡張カードの方が有利と言っていいでしょう。チップセットUSBはポートに至るまでにM/Bの中を這い回ることになりますので、他のいろんな信号線の影響受ける可能性が高くなるためです。

・PCIカード
 PCIeと異なりPCIバスには5Vが供給されていますからバスパワーとしてはそれを使っていると推定されます。その点においてはオンボチップやチップセット内蔵と同等と言えるでしょう。
 実事情的にはPCIはチップセットネイティブではなく変換になるってところは不利かもしれません。
 今回試聴用に準備したのはRATOC製PCIU3(USB2.0:Renesas製uPD720102搭載)です。


 「割り込み負荷」「バスパワー品質」「バス純度」「シリコン純度」「レイアウト純度」からすると、USB3.0の拡張カード、よさそうじゃありませんか。
 当然PCIe、それもできる限りCPU直結で。


■USBバトル

 ということでいろんなUSBホストを揃えて試してみることに。
 メインPCにごっそり拡張カードを搭載し、USBポートの聴き比べを敢行。UDA-1を鳴らすUSBホストを決めようと思います。

・CD音源のPCM→DSD256変換
・UDA-1のヘッドホン出力でHD700にて
・Z68メインPCにて
  Audio用システムじゃないですけど、相対比較するだけなので利便性を優先
・PCIeはCPU直結ではなくチップセット側
  チップセット内蔵やオンボやPCIと条件近づけるため

 結果は以下の通り。

 PP2U-E > N/B > オンボ(Etron製EJ168) > Z68内蔵 > PCIU3

 といっても、「PP2U-Eがいい」ことと「PCIU3がイケてない」のは判る気がするのですが、それ以外はダンゴでしょうか。
 やっぱり「USB5Vの出自」は効いてる気がします。
 試しにUSBケーブルを細工して「PCIU3でI/FしてUSB5VはPPU2-Eから供給」してみたところ、PCIU3単独よりはよいように聴こえました。
 PCIU3がふるわないのは「Z68マザーではPCIがネイティブではなく変換チップ経由のため」という理由もあるかも知れません。
 USB3.0は供給可能電流値規格が2.0の倍近く(500mA→900mA)になってることも安定感の面で有利かもです。

 ただし、客観的相関データはありませんので真実かどうかなんて解りません。いくつか思いつく実験してみましたが有効なデータは採れませんでした。
 いずれにしろ個人的に納得するために勝手にリクツ付けして決めたってレベルのお話ですので、採れなくてもいいやと思ってやめちゃいました(笑)。


 以上より、UDA-1用USBとしては、

・なるべく新しい規格の新しいチップ
・オンボではなく拡張カード
・拡張スロットのバスはCPU&チップセットネイティブのもの。つまりPCIe
・USB5Vの出自がヨイもの(PSUダイレクト型など)

という方針で行こうと思います。当面はPP2U-Eでいいでしょう。

 なお、一般的なUSB3.0コントローラチップはPCIe Gen.2のx1接続でしょうから、Gen.1ではなくGen.2で使った方がいいでしょう。もちろんDACユニットとのデータ転送レートのことを言っているのではありません。「割り込み応答性」観点での配慮です。
 また、当然ながら「1カード1デバイス」で使うべきでしょう。Renesasのブロック図を見ても解りますが、チップの中にxHCIコントローラは1個しかなく、「チップ内ハブ」を介して2port接続しているからです。
 ですので、「せっかく速いUSB3.0カードを増設したんだから」などとHDD接続したり、「チップセットUSBを全停止したいから」とK/Bを繋いだりしない方がよいと思います。


 さて、となると。
 PCM→DSD変換再生するならCPU性能的にE-350だと無理があるのでM/B変更は必須です。
 HDMI-Auido用に「Gfxカード」は残しておきたいので、加えて「USB3.0カード」も挿すとなると、フォームファクタもMini-ITXでなく最低でもMicroATXにする必要があります。
 つまりケースごと変更する必要があるということに。CPUパワーを上げるので当然排熱性能も再考する必要がありますし。

 む~ん、全取っ替えかな?


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速報:GIGABYTEのPC-Audio用(爆)マザーボード

13/12/07初稿

 スミマセン、本稿、たぶんそのうち消しちゃうと思いますけど。


 GIGABYTEのSniperシリーズはオンボードサウンドに凝ってるので注目してたのですが、
なんと「USB-DAC専用USBポート」搭載のM/Bが出たんですね。知らなかった~
 
 DACを考慮したクリーンな専用バスパワーだそうで。
 BIOS設定を見るとその供給ON/OFFもできるようです。
 「(PCにしては)クリーンな5V」という意味ではいろいろ使えそうです。

 

http://www.gigabyte.jp/products/product-page.aspx?pid=4802#ov

 これまでのSniperシリーズも交換可能なオペアンプを搭載してましたが、今回はゲイン切り替えスイッチまで(笑)。二つあるのはそれぞれL/Rch用ってことらしい。
 「一応(あくまで一応)音質について考慮したM/B」ということで、PC-Audio用としての素性にちょっと期待しちゃいます(あくまで素性としてです、念のため)。


 ゲーム用マザーなのでUEFI設定は豊富ですから、いぢりがいはありそうです。
 試してみようかな…


 H81のもあった~ けどまだ発売されてない? しないのかな?
http://www.gigabyte.jp/products/product-page.aspx?pid=4485#ov
http://www.gigabyte.jp/press-center/news-page.aspx?nid=1232


 AMDのもあった~


http://www.gigabyte.jp/products/product-page.aspx?pid=4683#ov


 B85のmini-ITXもあった。オペアンプ交換はできないみたいだけど。


http://www.gigabyte.jp/products/product-page.aspx?pid=4844#ov


  ←どうせLGA1150ならスレッド負荷分散効果を試せる4コアで65Wのこれあたりかな


  ←冷却は密かにPC-Audioには向いてるんじゃないかと思ってる水冷にして

http://www.corsair.com/en/hydro-series-h75-liquid-cpu-cooler.html
http://www.vortez.net/articles_pages/corsair_hydro_series_h75_review.html


  ←ケースはワリと重くて静音謳ってて密閉性のあるこれなんか良さそうだけど水冷やるなら相性気をつけないとね

http://www.gdm.or.jp/archive/review/case/antec/solo2/index_02.html


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UDA-1を試す

13/11/03初稿 (14/05/17:加筆修正し速報から正式記事に昇格させました)

 本当はもうちょっと待つつもりだったんだけど、我慢できなくなってSONY製USB-DACアンプ「UDA-1」買っちゃいました。黒。
 エージングとかまるで済んでませんけど、気になってる方も多いのではと思いますので超速報を記します。



 主目的は「DSDネイティブ再生」です。
 速報として、さっくり「である」調で書かせていただいてます。

 ホストPCはHDMI-Audio用のGIGABYTE製GA-E350N-USB3自作機です(初稿段階。追記は一部例外あり)。


■メモ

USB-DAC-Ampの号機。わかりやすっ!

・Windows8.1 x64でOK!

・Windows8.1 x64 Update もOK!

・15/01/26追記:Windows10 TechnicalPreview x64 Build 9926でOK! ドライバインストールは必要。

・SONYサイトにある通り、取説は付属しない。ガイドのみ。この世に存在しないものはpdf版も存在しない。

・アナログ出力は“LINE-OUT”。ボリューム効かない(知覚できるような変動なしを実際に確認)のでプリアンプにはならない。ヘッドホン挿しても出力する。どちらも「LINE-OUTなので当たり前」だが念のため。
 SONYのサイトなどに「192KHz 32bit 対応 D/A コンバーターのアナログ出力をセレクターやコネクターを一切介さずダイレクトに出力するD/A DIRECT端子を搭載」といった“PCMだけしか出力対象にならないような記述”があるが、もちろんDSDモードでもアナログ出力する。
 高性能DACによる高音質出力だとアピールしたいのだろうが、この記述ではDSDネイティブが無視されてしまうので考えた方がいいと思う。

・サイドパネルはプラスチック。フロント,トップはアルミ、リア,ベースは鉄板。

・スピーカ端子はYラグ非対応。

インレットにアースピンなし。筐体、アナログ端子、コアキシャル端子、スピーカ端子(それぞれもちろんマイナス側)、USBコネクタシールドまで全部ショート。

・ACを切断しても直前のON/OFF状態を記憶している。ON状態でACを切断・再投入するとON状態で起動、OFFならOFFのまま。PCと連動させる時などは便利かも。

・DACとしてしか使ってないし涼しい季節だが、ファンが回ったのを認識したことはない。ずっと見てたワケじゃないので確実とは言わないが。

・ドライバはUDA-1を接続して電源ONしておかないとインストールできない。

・当然ドライバ入れないと認識もされない。

・SONYにとってはASIOによるDSD再生は蔵出し技術。そういう意味でも(腐ってなければ)一日の長ありかと期待もあり。

・DSD以外はWASAPIなどの従来のAPIで鳴る。当たり前だけど。

・PlayPcmWinのDoPではやっぱり鳴らない。「猛烈なヒスノイズの向こう側に微かに音が聴こえる」状態になる。foobarのDoPモードでもほぼ同様。

・AudioGateでも鳴る? 海外サイトにそんな記述あったけど…
 確かに鳴った(以下TwitterWare版2.3.2にて)。
 けど、ASIOモードでも肝心のDSDネイティブはダメで、PCM変換再生になってしまう模様。PCMのリアルタイムアップサンプリングはOK。
 けど、WASAPIだと44.1kHzしか選べないようなのは何故? DSだと選べるのに。

・確かに32bit出力も鳴らせる。

・購入初日。ヘッドホン:HD700(150Ω)でもイヤホン:MDR-E888(16Ω)でも、ヒスノイズなどは全くナシ。プレーヤ起動していない状態や再生Pause状態など関係なし。ボリューム最大でも聴こえない。
 2日目。改めて聴くと、ヘッドホンやイヤホンを耳に押し当てるようにするなどして“必死に聴こうとすると”「サー」「ブーン」といったノイズが聴こえると言えば聴こえる。が、通常装着ではほぼ聴こえない。オープンエアヘッドホンでは生活雑音に紛れるレベル。実使用上は問題ないと思う。密閉型だと気になる? DSP-Z7のヘッドホン出力ではほぼ聴こえないが。
 本体に耳を近付けると非常に微かだが「ぶ~ん」音がする。それが乗ってるような気が。トランスのうなりかな。電源事情によって変化する可能性ありか。いずれにしろ実用上気にするレベルではないと思うが。

・近傍に設置してあるプラズマTVの電源をONするとLINE-OUTに無音時に知覚できる「ビー」ノイズが発生。ヘッドホン出力では知覚できない。TVを切れば消える。

・GIGABYTE製GA-E350N-USB3のチップセットUSB(2.0)ポートとオンボードRenesas製USB(3.0)ポートでは、後者の方が音がいいように聴こえる。もちろん3.0だからかどうかは不明。USBコントローラも影響する可能性があるということ。
 15/02/01追記:3.0の速度は関係ないという意味で初稿書いたが、割り込み負荷の観点ではUSB-Audioでは3.0(というかxHCI)コントローラを使った方が有利と言えるかも知れない。

・デバイスマネージャでEHCIを「無効」にしてUSB1.1モードにしても1644は再生できるが2496は弾かれる。Class1モードなら2496は通るハズなので、あくまでも「USB1.1でリンクしたClass2モード」状態であり、その場合は2496は通らないのだと推定。ちなみにDSD64も通った。

・15/01/18追記:stereo誌2015年1月号付録のUSBノイズフィルタをかませたところ、EXTでUSBバスパワーをカットすると認識しない模様。INTで接続して認識させた後EXTにしてもダメ。消えてしまう。
 さらに15/02/22追記:付録を利用して外部5V入力し、その消費電流値をテスタで計測してみた。本体電源OFF、再生停止、1644WASAPI排他再生、DSD64、DSD256変換再生すべて5.3mAなのでおそらく動作には無関係。接続認識にのみ使っていると推定。
 15/04/20追記:USBデバイスによるUSB5V=Vbus検出はUSB規格。「Vbusに電圧出てない=ホスト電源Off=デバイス側のデータラインプルアップを停止&デバイスとしての動作停止」という動作の模様。
 ただし、PCからの5Vと接続するのを嫌ってか、Vbus繋がなくても動くDACユニットもあるらしい。

・15/01/19追記:ハイレゾ実験のため当機で再生してみたノコギリ波の波形やスペクトルはこちら


■foobar2000によるDSD再生

 もちろんSoXによる「PCMリアルタイムアップサンプリング再生」は問題なし。
 加えて、「DSDネイティブ再生(dsf,dff)」もOKを確認。ちなみにボリュームは効かない。DSDストリームをネイティブのまま扱っているなら効かないハズなのでその証か。

 「PCM→DSDリアルタイム変換再生」もできた。
 変換再生のCPU(E-350)負荷はDSD64(2.8MHz)だと30%強。音飛びやノイズはない模様。DSD128(5.6MHz)だと70%弱で、マウス動かしただけでプチプチ言うが、そっとしといてやるとなんとかなるかも。
 え~、DSD256でも鳴るんですけど? CPU負荷は90%以上と着実に増えててずっとプチプチ言ってるってことは処理が増えてるのは間違いないっぽい。DSD512は非対応になるところみても通ってるぽい?
 14/07/17追記:Windows8.1Updateで再度試してみたら、DSD128では50%強でマウス動かしてもプチプチ言わない。軽くなったのか別の要因か?
 15/01/31追記:ΔΣ変換動作やアナログポストフィルタはどうなっているかや、ネイティブDSD再生時のスペクトルなどはこちら(UDA-1活用編)。DSD256通ってる。DSD256万歳!(笑)。

 必要なコンポーネントは以下の通り。
 記述はPortableModeにて。

・foo_out_asio.dll
 「foo_out_asio.fb2k-component」をfoobarインストールすることで組み込まれる。
 foobar2000フォルダ下のuser-compornents下にfoo_out_asio名フォルダが作られ、ASIOhost32.exeとASIOhost64.exeとfoo_out_asio.dllが生成される。WASAPIなどと同列の出力dll。ASIOhost.exeを呼び出して実行するものと推定。

・foo_input_sacd.dll
 「foo_input_sacd.fb2k-component」をfoobarインストールすることで組み込まれる。
 foobar2000フォルダ下のuser-components下にfoo_input_sacdフォルダが作られ、foo_input_sacd.dllが生成される。
 DSD形式のファイルを認識するためのプラグインと推定。
 「ASIO Driver Mode」なる設定項を「DSD」にする必要がある。PCMにすると下の設定項目に従ってDSDファイルをPCM変換して渡す模様。名前は「ASIO~」だが、PCMに設定した際のPCM変換結果はWASAPIでも出力される(ASIOに対応していないHDMI-Audio経由で再生でき、DSP-Z7の周波数表示が設定通り176.4kHzになっているのを確認)。

・foo_dsd_asio.dll
 これはfoobarインストールではなく「ASIOProxy.exe(*)」を実行することで組み込まれる。
 foo_dsd_asio.dllとfoo_dsd_asio_x64.dllがインストール時に指定したフォルダに生成される。ASIOProxyをインストールしないと、「Performance/Playback/Output/ASIO」の中のASIO driversに「foo_dsd_asio」が出てこない。つまり、「foo_dsd_asio」がASIOProxyということになる。
 これをfoobarのcomportnetsフォルダに移動しても認識されない。
 ASIOProxy.exeのインストール先はデフォルトの「Program Files (x86)」以外に変更できるが、PortableModeで持ち歩きはできない模様(実際別PCにコピーしても動かなかった)。「プログラムと機能」にアンインストール項目として登場することからもシステムに食い込むインストールになる模様。

*:単体だけでなく「foo_input_sacd.fb2k-component」とセットされたzipパックでも配布されている。Proxyとは「代理」である。

 「Performance/Playback/Output」下のDeivice選択に「ASIO:ASIO for Sony USB DAC Amplifire」と「ASIO:foo_dsd_asio」というふたつのASIOデバイスが出現するが、後者を選択しないとDSDモードは使えない。実際にアクセスするASIOドライバ(前者)を登録して使用する。DSDに関する代理業という位置づけか。

・注意コンポーネント
 foo_input_dsdiff.dllを入れておくとDSDファイルは有無を言わさずPCM変換されてしまう模様。それを再度DSD変換する処理もできてしまうようなのでDSDインジケータが点灯しても注意。
 挙動がつかみきれていないが、当該dllは入れない方がよさそう。DSDのPCM変換は上記の通り別手段があるし。

・バージョン
 以下バージョンにてネイティブDSD、リアルタイムPCM→DSD変換再生を確認。現時点の最新版を集めたつもり。

 foobar2000本体 1.2.9
 foo_out_asio 2.1.2
 foo_input_sacd 0.6.5
 ASIOProxy 0.6.5(foo_input_sacd-0.6.5に同梱)

 本体をアップデートしたらインストール必要なコンポーネントは再インストールした方がよさそう。48kHz系DSDが通らなくなったりした。Portableモードだけのハナシかも知れないが。

 Output-ASIOでfoo_dsd_asioが開けなくなくなることがある。正確ではないが、再生デバイス変更時に発生するような気がする。そうなったら別バージョンをインストールするとデバイス設定できるようになることがあるので、接続されているデバイスを設定してバージョンを戻す。

 foobarのDSD設定に関する情報はRATOC社のページがよいのではと思う。ブログも含め、ネイティブ再生からリアルタイム変換再生まで記事にされている。
 あと、「foobar DSD YAMAHA」とかで検索するとワリと解りやすい解説pdfがヒットしたりして。

・スケール違い
 DSDはPCMより最大6dBフルスケールレベルが低いというハナシあり。
 foobarのsacdのPCM変換オプションに「PCM Volume」なる項目(+6dBまでUp方向のみ)があるのはそのため?
 ややこしい事情があるようで、UDA-1のDSD再生フルスケールはPCMフルスケールより+3.1dB大きい模様。


■Hi-Res Audio Player

・Fostexが提供予定のプレーヤと似てる件。
 ついでにTEACの「HR Audio Player」にも似てる件(設定項目とか)。「LUXMAN Audio Player」にも似てる件。TI製TMS320C674xをUSB-I/Fに使った商品用?
 かと思ったが、もうひとつの対応ハードPHA-2のUSB-I/FはXMOSらしい(*)。てことはUDA-1もXMOS?

*:http://av.watch.impress.co.jp/docs/review/review/20131108_622608.html

 かと思ったが、PHA-2はDoPによるMacでのDSD再生にも対応しているようなので、対応してないUDA-1は違うチップ?
 ってことで、どうもCmedia製CM6632Aみたい(*)。Cmediaページに「support ASIO2.2 Driver」とある(がDoPサポートの記述がない)。

*:http://static.qobuz.com/info/IMG/jpg/Carte_entrees_numeriques.jpg

 ていうか、同じメーカの同時期製品でDoPサポートが異なってていいのかいな?

 結局、当ソフトはインターフェイス社(*1)からのOEMっぽい。web記事(*2)に、ソリューション採用例としてTEAC製UD-501とLUXMAN製DA-06があるので。

*1:http://av.watch.impress.co.jp/docs/series/dal/20121217_579029.html
*2:http://av.watch.impress.co.jp/docs/series/dal/20130701_605857.html

 プレーヤソフト自体はUSB-I/Fチップ&ドライバに依存しないということね(本来当たり前だけど)。

・UDA-1を認識させないと対応デバイスに何も出てこない。
 WASAPIなどのAPI経由のデバイスは選択肢に出てこない。SONYの特定商品専用か。

・フォルダをドロップできない。ファイル単位で指定。ファイルを複数選択してのドロップは可能。

・このプレーヤソフトで鳴らせる「DDCになる対応デバイス」がないとビットパーフェクト出力かどうかは判らない。
 DSDデータはパーフェクト転送なのは当然として、PCM系のAPIが判らないので。ただ、対応OSにXPがあるのでWASAPIではなさそう。少なくともWindowsではASIOのみか。


■音質レビューもどき

・購入初日のインプレッション
 ヘッドホンでDSDネイティブ聴くために導入(HDMI-Audioの補完用)したのでHD700にて。
 PCM再生もネイティブDSD再生もリアルタイムPCM→DSD変換再生も、DSP-Z7によるHDMI-AudioのPCM再生と比して「うおぉ~」っていうような驚きはなし。これからに期待ってカンジ。
 ちなみにUSBケーブルはWIREWORLDの「ULTRAVIOLET5-2」

・2週間ほど適当に使ってみて
・ヘッドホン出力は、悪くはないが“ヘッドホンアンプとしての付加価値”のレベルではないと思う。そもそもヘッドホンアンプじゃないので当たり前だが。
 高域低域が歪み感なくハッキリよく出るが中域に色気が少ない。やや空間が狭いが解像度は高い。クッキリしてる分だけサ行がややキツいか。好みだと思う。
 LINE-OUTをDSP-Z7のヘッドホン出力で聴くと空間表現と色気が増す。私はこっちの方が好み。DSP-Z7をDACとして鳴らした音とほぼ同等(DACが同じ179x系だし)。LINE-OUTの音質はかなりいいのではないか。ちなみにインタコはAudioQuest製CORAL使用。

・DSDファイル再生では、DSD→PCM変換もかなりいいが、DSDネイティブの方がやはりよい。
 「foobarによるリアルタイムDSD→LCM変換をDSP-Z7再生」と「UDA-1のLINE-OUTからDSDネイティブ出力してDSP-Z7再生」では、じっくり聴くと後者の方が若干上質。なめらか。しかし、前者もかなり健闘していることがこれで判った。

・foobarによるリアルタイムPCM→DSD変換再生は、サ行などが聴きやすくなるカンジはするが、まあ、決定的にいいという違いでもないと思う。トーンコントロールみたいな位置づけで気分やソース次第で使い分けるのがいいかも。
 15/02/16注記:その後いろいろいじってる中で、当PCM→DSD変換機能はその名の通り「DSD変換」だけを行っているので、変換するだけだとイメージングノイズまみれになることが判明。比較時要注意。
 逆に言うと“なんちゃってNOS-DAC”としても使えるということ。当機(に限らないが)の活用範囲を大幅に広げる使い方だと思う。

・15/02/02追記:冷え切った夜、起動直後の音はサイアク。原因はUDA-1かPC側かヘッドホン側か、はたまたトランスかクリーン電源かはワカラナイが。


 以上、LINE-OUTのDSDネイティブは価値アリ。その他はDSP-Z7でのPCM再生を置き換えるレベルではないと判断。
 さて、どう使おうか。
 もしDACとして使わなくても「サラウンド用パワーアンプ」にするなど“つぶしが効く”のは、早くに買うと決めた理由のひとつ。


■AVアンプのアナログ入力はアナログのまま処理されているか

 本項15/03/26追記:かねてより
「AVアンプのアナログ入力はアナログのまま出力されるのか? 入力直後にAD変換されていないか? だとするとDSP-Z7をヘッドホンアンプにみたてた試聴の意味はどうなのか?」
という疑問があったが、確認方法を思いついたので実施してみた。

 192kHz(16bit)ホワイトノイズをLINE-INに入れてヘッドホン出力し、PCオンボサウンドで192kHz(16bit)キャプチャ。そのスペクトルを確認した。

・非PureDirectモード・・・22~24kHzくらいでカットオフかかる。
        48kHzでADされたものが再度DAされている模様。
・PureDirectモード・・・90kHzくらいまでフラットに周波数成分がある。

 PureDirectモードにすると明らかに変化し、かつ、その変化は「PureDirectモード時のみ192kHzでAD/DAしているため」といった可能性はまずないと考えられ、ループバックとも同等になることから、PureDirectモードではデジタル処理はされていないと判断。
 以上より、上記試聴において「DSP-Z7はアナログヘッドホンアンプとして動作している」と考えている。


■スペックチェックポイント

・アシンクロナス対応であること
 これは必須。
 最初明確な記述がなかったけれど、現在は「アシンクロナス対応」とSONYサイトに明記あり。

・44.1kHz系と48kHz系独立クロックが望ましい
 確認できず。同時発売で同じくPCM1795を搭載しているHAP-Z1ESは独立クロックっぽいので期待しておく程度で。
 ただ、DACが原発振をそのまま使えるのは入力と「非同期=アシンクロナス」で動ける場合だけなので、それが不可能なS/PDIFではPLLかかってしまうハズ
 独立クロックが真の意味で効果的なのは「アシンクロナスモード対応しているUSB」のみのハズ。

・DSDはネイティブ再生で
 DACチップにもいろいろあるようなので、PCMに変換されたら意味がない(笑)。
 ネイティブ可能なPCM1795を使ってる上に「アナログFIRフィルタ」とか記載しているので問題なしと判断。

・USBバスパワーは避けたい
 USBバスパワーだとその電源品質にかなり影響されると思うので、独自電源部を持ってる方がいいだろうと。パワーアンプも持っているということは電源もそれだけ強力ではないかと。AC電源のチューニング出来るし(USB電源のチューンは手がけてないので)。
 例えば消費電力40Wなので今余ってるRG-50が使える? と言うのも買っちゃった理由のひとつ。
 実際RG-50から電源とってみると、少なくともDACモードとしては動く。安定動作するかはこれからなれど、ワットチェッカーでDAC動作時(パワーアンプとしては動かさず)の場合、再生してない時でも44.1kHzでも176.4kHzでもDSD64でもDSD128でも「12W」だったので大丈夫かと。
 もちろんACインレットであることは必須。ケーブル取り替えて楽しむためにね。

・ホントはUSBをアイソレーションしてほしい
 USBバスパワーGNDは(残念ながら)SGとショート。

・ホントはヘッドホンアンプとしてイイものが欲しい
 特別なスペックは謳われていない。DSDネイティブや電源についてを優先して購入決断。実際どうだったかは上述の通り。


 というようなチェックポイントからすると、実は電源がACでない点以外を満たしているのがDENONのDA-300USB。



http://www.denon.jp/jp/product/pages/Product-Detail.aspx?Catid=382c2279-a153-4d3c-b8fa-81b930454f67&SubId=USBDAC&ProductId=DA-300USB

 電源はACアダプタ(15V/1A)なので、安定化電源などでクリーンDCをおごってやる ことも難しくはないけれど。
 店頭でB&WのヘッドホンP3(型番の記憶は定かではないが)で試聴してみたところ、安定感バツグンでいいカンジだった。綺麗な音。が、確かに「音量が小さい」ように感じた(*)。ボリューム最大でも物足りない感があったので。

*:http://vaiopocket.seesaa.net/article/392372936.html

 さらに、電源がACであることまで条件を満たしたのがmarantzのHD-DAC1。DENONとは提携会社なので部品や技術の共有はあるハズ。



http://av.watch.impress.co.jp/docs/topic/20141003_667781.html
CS4398:http://www.cirrus.com/jp/products/cs4398.html

 15/08/24追記。さらに、バランス駆動できてヘッドホンアンプとしても付加価値あるのがTEAC製UD-503。なんと買っちゃったので当稿と同じようなカンジで記事化。


■ERI的事情備忘録

・ドライバは「Thindows」状態にしておくとインストールできない。

・プレーヤPCのGIGABYTE製GA-E350N-USB3オンボードのRenesas製USB3.0では認識されず。
 3.0の相性問題かと思ったが、チップセット内蔵USBでもドライバインストールした時接続していたポート以外では同様に「!」しちゃう。
 どうもThnidows化している影響の模様(PnPサービス関連か)。ノーマルWindowsサービスに戻したら認識した。認識した後Thindowsに戻しても認識した。


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グランドデザインを考える

09/12/05初稿
13/09/15大幅改訂して新エントリに移動


 電子機器が健やかに動作するためには基準電位のグランド(GND)が安定していることがとっても重要。
 PC-Audioでは、アナログはもとよりデジタルでもGNDはポイントだと思います。安定化電源やトランスで音変わったことからも。


■FGとSG

 そこで、DDCとして活躍中(初稿時点)のSE-U55SXとHDC-1LのGNDがどうなってるかテスターで確認しました。
 なお、FGは「Frame Ground」、SGは「Signal Ground」の略で、それぞれ筐体の電位、信号回路の基準電位のことです。

 結果、

・ONKYO製USB-DAC:SE-U55SX
 USBコネクタのシールド、USB VbusGND(4本ライン中の1本)、アナログGND、DC-INのGND、(プラ筐体なのでFGはなし)

・ONKYO製Audio用PC:HDC-1L
 USB/COM/VGAコネクタシールド、USB VbusGND、アナログGND、DC-INのGND、FG

 上記すべてショートしてました。アナログ系もデジタル系とGND分離してないようです。ただし、HDC-1Lの筐体外装は塗装されているのでショートしません。

 ということで、USBで接続するとPCとDDCのGNDはショートするワケです。
 ふ~む。

 面白いのはHDC-1LのUSBコネクタシールド部。DC-INのGNDが基準値になるハズですが、複数あるUSBコネクタによってそことの抵抗値が結構異なるんです。
 フロント→リアVGA隣→リアLANとのコンボ の順で抵抗値が高くなります。フロントは筐体FGにがっちりGND落としたPCBにコネクタ実装されてるからでしょうか。
 う~む。

 DC電源まで含めてGND系に、なにか工夫のしどころがありそうな気がします。

・ONKYO製DDC:ND-S1 (09/12/13追加)
 USBコネクタシールド、USB VbusGND、同軸GND、DC-INのGND全部ショート(プラ筐体なのでFGはなし)。
 唯一コンポジットGNDだけが分離されてました。
 電源の方は面白くて、5V電源はUSB給電とDC-INは分離。もちろん電源は繋いでない状態です。どんな給電の仕方してるんでしょうね。

・YAMAHA製AVアンプ:DSP-AX2700 (10/06/13追加)
 同軸Digital、アナログ端子、PHONO用GND(FG)、はてはスピーカ端子のGNDも全部ショート。
 テスタの値が0.01Ω(測定限界以下(笑))ですから。

・ONKYO製プリメインアンプ:A-1VL (10/06/13追加)
 やっぱりスピーカ端子まで全部ショート。

・YAMAHA製AVアンプ:DSP-Z7 (10/11/23追加)
 HDMIコネクタシールド、USBコネクタシールド、アナログ端子GND、そしてFGがショートしているのを確認。
 インタコで接続しているA-1VLのFGとも0.01Ωレベルでショートしてます。

・SONY製DACアンプ:UDA-1 (13/11/02追加)
 FG、アナログ端子、コアキシャル端子、USBコネクタシールド、スピーカ端子まで全部ショート。

・TEAC製DAC:UD-503 (15/08/11追加,16/10/18修正)
 FG、アナログ端子、コアキシャル端子、USBシールド、ヘッドホンシールド全部ショート。 XLRは全部独立。USB VbusGNDは電源ONするとやや抵抗あり。




 以下13/09/01ごっそり追記。


■グランドとインレット部のアースピン

 PC用連動タップが壊れたのをきっかけに、保有機器のアース状況について知っておこうと思い立ちました。Audioチューニングの余地があるかも知れませんし。というか、本来知っておくべき事項でしょうね。

 本BLOGでは、地球に接地するラインを「アース」と呼称しFGやSGやACのCOLDと区別させていただきます。電子回路におけるDC側信号基準電位は「アース」ではなく「グランド(GND)」と呼ぶのが普通だと思うんですよね。例えば「DACのアナログアースとデジタルアースを分離」とか言わないですよね。
 世の中の情報には、それらを同一視している、区別していない、区別が解りにくいもの、が見受けられるようですので注意が必要かと思います。


・DSP-Z7
 インレットにアースピンなし。

・A-1VL
 インレットにアースピンあるも本体GND系とショートしていない(*)。つまり浮き。
 付属ACケーブルのプラグも単純2pin(しっぽなし)。 つまり接続されることを想定していない。

*:http://www.hifishock.org/picture.php/19547-A-1VL---1B/categories

・UDA-1
 インレットにアースピンなし。

・UD-503
 インレットにアースピンあるも浮き。付属ACケーブルも単純2pin。

・自作PC(ATX電源)
 インレットにアースピンあり。
 PCの自作パーツではFGとSGの区別はなく(例えばM/Bのネジ留め部はSGなのでネジ留めするとFGとショート)、さらにFGはPSU内でインレットのアースピンとショートしている(ていうかアースピンをFGに落としている)のが普通です。SG(DC側GND)もPSUのFGとショートしています。つまりSG・FG・アースピン全部ショート。
 現在プレーヤとして使用中のE-350自作PCも、もちろんそうなっています。
 メーカ製もおそらく同じだと思います。

・CSE製ACラインノイズフィルタ:NFW-30
 インレットにアースピンあり。出力側コネクタにもアース穴あり。
 筐体表面は非電導だが素材自体やネジ頭やACケーブルのシールドなどはアースピンとショート。
 中身を覗いたところ「インレット直後にXコン、その後にチョークコイルとYコン」というフィルタ回路(*)と推察。Yコンを介してHOTとCOLDがアースに繋がっているため当該製品のアースを接地しないとYコンは浮いた状態になる。
 つまり、この機器は「ノイズフィルタ回路としてアースは有意」ということですので、特性はアースピンの接地有無で変化するハズです(ウチでは音質変化を感じました)。このような回路の製品評価の際には接地有無を留意する必要があるでしょう。

*:http://www.tdk-lambda.co.jp/products/sps/catalog/jp/nf_tech_data.pdf
  http://www.murata.co.jp/products/emc/knowhow/pdf/26to30.pdf

 なお、「アースピンが有意な機器」の場合、電源部に同様のACフィルタ(インレットフィルタ)回路を搭載している可能性がありますので、そのような機器(例:PCのATX電源)にこのような外付けノイズフィルタを投入すると“フィルタ回路がダブリ”になるかも知れません。その点にも注意が必要でしょう。

・CSE製アイソレーショントランス:TX-200
 入力インレットにアースピンあり。出力コンセントにアース穴あり。
 IN側とOUT側のHOT/COLDは当然導通なし。
 FG、IN側アースピン、OUT側アース穴はショート。アースセレクタの位置に依存しない。
 アースセレクタを切り替えるとOUT側HOT/COLDのアースに対する電位が変化する。「Normal」だとCOLD側0V、HOT側100V。「Balance」だと両方50V、「Floating」だと45Vくらいになるので浮いた状態と推定。

 アースは相対ではなく絶対の大地電位なのですから、「アースセレクタ」の実動作は“アースをセレクト(切り替えている)”ではなく、(IN側とアイソレートした)OUT側の対アース電位をどこにセットするか、ではないでしょうか。「Normal」だとCOLDをアースと同電位に、「Balance」だと50Vづつ振り分け、「Floating」だと浮かせる、と。
 だとすると「アースの電位を変更する」ように読めるメーカの解説はやや違和感ありますね。

 それ以上に、「アースピンを接地した状態ではアースセレクタによってOUT側の状態はかなり異なるのではないかと推定されます。逆に接地していない状態だとどれにしても原則“浮き”なので影響は小さい? ので、音質チューニングには要注意ではないかと思いました。
  例えば、上記ラインノイズフィルタや、同等回路が入っているPC用ATX電源などを使う場合、それらのYコンで「FloatingのようなBalance」状態になってしまうと思いますので、兼ね合いをよく考慮すべきでしょう。
 チューニングは“普通の状態(COLDが対地電圧0V)”たる「Normal」をベースした方がいいかも知れません(システム内の1次側に合わせる)。

 ちなみに、スイッチは向かって左が「Banance」中央「Floating」右が「Normal」。
 CSEにはもうページがない(苦笑)。いつまであるか判らないけれど↓
http://www.audiounion.jp/ct/detail/used/53403/

 なお、カバー開けて確認したところ、本機のインレット部にはXコンやYコンは入っていませんでした。

・CSE製AC電源レギュレータ:RG-50
 電源ケーブルは2pin直出しタイプなのでアースピンなし。
 が、出力コンセントにはアース穴がありFGとショート。その他とはショートしていない(出力COLDとも)。
 レギュレート出力のアースはどこに行ってるの?

・アコリバ製タップ:YTP-6
 能動機器ではありませんが。
 インレットにアースピンあり。
 コンセントのアース穴とFGはショート。筐体表面は導通しませんのでゴム足などの固定ネジをFGとして。

・ちなみにプラズマテレビ
 インレットにアースピンあり。
 FGとSGとアースピンはバッチリショート。 仕様が「アースしろ」ですもんね。
 付属ケーブルも3pinです。

・ちなみに初代PS3
 プラズマTVに同じ。 中身はコンピュータですからね。
 付属ケーブルは2pinプラグ+アース線タイプ。

・ちなみにCANON製レーザープリンタLBP6200
 インレットにアースピンあり。
 USBシールド(筐体)とショート。仕様が「アースしろ。さもないと感電するぞ」ですもんね。
 付属ケーブルは2pinプラグ+アース線タイプ。


■アースとは何で何するものか

 さて、おおよそ機器の状態が判ったところで、「アース」について調べてみましたので記録しておきます。ちゃんと知っておかないと何していいのか、何してるんだか解りませんもんね。
 ただし、素人の勝手な解釈(備忘録)ですので不確かです。ご了承ください。あくまでご参考まで。

 すべて国内機器事情です。海外製品では異なるかも知れません。例えばLINN DSの付属ACケーブルは3pinっぽいです(ちなみにイギリスの家庭用ACは230Vでアース付きみたいです)。
 また、「国内オーディオ機器にはアース機能なし」として記述しますが、カタログ写真などでインレットをいくつか確認したものの実機で導通を確認したのは手持ち数台だけですので、異なる機器も存在するかも知れません。

 関連法律は「電気設備に関する技術基準を定める省令(*)」であり、それに基づいた民間自主規格が「内線規定」のようです。「内線規定」は法律ではありませんが「義務」「勧告」「推奨」といった規定レベルがあるようです。この「義務」を“法令で禁止”と言ってしまっているケースが多いような気がします。改訂による新旧情報の錯綜もあるようですね。

*:http://law.e-gov.go.jp/htmldata/H09/H09F03801000052.html

・前提
 まず、日本の家庭用AC100VはHOT(対地電圧100V)とCOLD(対地電圧0V)で構成されています。
 壁コンセントでは、向かって左側の若干長めの挿入口がCOLDです。COLD(C)はWHITE(W)、NEUTRAL(N)と表記されることもあります。NEUTRALと対になるHOT側呼称はLIVEですね。
 家庭用100Vは原則この2pinとなっています。

  ←一般的な壁コン

 ただ、壁の中でHOT/COLDが逆に配線されていることもあるようなので、少なくともAudio用コンセントは「検電ドライバー」などで極性を確認しておいた方がよいでしょう。

  ←HOZAN製。確かにドライバとしてはブランドだけど

 オフィスなどのコンセントには、HOT/COLDの下にぽかんと「ほ~」と言ってるような穴があって3pinになっているものがあります。その穴が接地されています。

  ←Audio的にいいと言われている壁コン

 上記の通り、一般家庭の普通の部屋のコンセントには通常アースは配線されていません(アース配線は「内線規定」で“推奨”レベルの模様(*))。
 しかし、配電盤にアース線は来ています。戸建ての場合は新築時に床下で接地したものと推察します(電柱から来ているものではない)。

*:Panasonicの見解:http://www2.panasonic.biz/es/report/denzai/200511/pdf/18-21.pdf
  東芝の見解:http://www.tlt.co.jp/tlt/products/wiring/wall_socket/es_wall_socket/earth_ground_double/earth_ground_double.htm#kitei

 このアース線は、法令によってアース接地することが必須と解釈できる機器(それが「内線規定」で“特定機器”として規定されている?)を設置するであろう場所のコンセントにだけ配線されて行き、アース穴やアースネジに繋がっています。

 一度配電盤を観察することをオススメします。原則、黒がHOT、白がCOLD、緑がアースのハズです。アース線は(給電路としては)ブレーカを通っていないこと(ブレーカ落としてもアースは切れないこと)や、配電盤から1点アースで各アース付きコンセントに配線されている(各コンセントで接地しているワケではない)のが見られると思います。

 なお、COLDはアースと同じく対地電圧0Vですが、接地されているのは宅外においてであり宅内で接地されているアースとはショート状態ではありません(してたらアースが独立している意味ないですもんね)。

・そもそも目的は何?
 アース必要とされている機器であっても、アースを接地しなくても動きます。つまり電源回路の基本的な動作とは関係ないということです。通常動作では電気流れていない(ノイズ電流レベルは除く)ということでもあります(流れちゃダメだからこそ漏電ブレーカがあるハズ)。実際デスクトップPCのアース線にはACでもDCでもテスタに電流値反応はありませんでした(コンマmAレベルで)。

 では、何故必要なのでしょうか。

 万一漏電した時の感電防止ですね。漏電でAC電極となってしまった電化製品の筐体に触って感電することを防止するため、あらかじめ筐体を接地しておき漏電電流をそちらに逃がすということです。
 実際に漏電するとアースラインに電流が流れて漏電ブレーカが作動し、感電を未然に防ぐという動作になるようです。あまりグレートに漏電した場合はメインブレーカが落ちちゃうでしょうけど。さらには機器のヒューズが切れるハズ。
 ですので、配電盤から配電されている「コンセントのアース」からアースしないと、感電防止にはなるでしょうけれど漏電ブレーカは作動しないと理解しています(なので、後述する室外機で接地するエアコンなどは漏電ブレーカ対象外ではないでしょうか)。

 本稿にてまずハッキリさせるべきは、一般的に語られる“アース”(壁コンに来てるアース)は間違っても「オーディオの音を良くするため」のものではない(そういう用途は考慮されていない)、ということですね(笑)。

 一般的に“アースする”というのはつまり「漏電による感電防止」というAC側の事情です。有意なアースピンを有する機器ではその目的から金属筐体(FG)はアースピンとショートしています。人が触れる金属部ということでDC側コネクタのGND側(SG)もショートさせている、ということになります。
 つまり、アースが必要な機器はアースピン、FG、SG全部ショートが基本だと思います。

 ただし、国内100Vにおいてアースが法的に必要になるのは一部の電化製品(というかその使用方法から想定される設置条件)に限られます。100Vの電化製品では“普通は要らない”のです。
 上記のPCとプラズマテレビとノイズフィルタは法的にアースが必要なケースではないと推察しています(後述)。

 アースが不要な機器(上記例ではアンプ…というか普通の家電品)では、上記の通りたとえ3pinインレットでアースピンを有する機器であっても、感電防止アースの概念はありません。ていうかほとんどの場合アースピンは浮きと推察されます。


■アース要否を分ける事情はなにか

 電化製品の中にはアースが必要なものと不要なものがあるワケですが、その違いは何でしょう。
 また、アースは不要なハズなのに3pinインレットタイプになっているものもあります。それは何故でしょう。

 「メーカ側事情」と「法的な事情」があるようですので、分けて考えてみます。

・メーカ側インレット事情:世界共通化
 世界共通で使えるように設計されている電源(100~240Vで動作)は、法的にアースが必要な国向けと不要な国向けで商品を共通化するため、ACケーブルを分離して標準規格のIEC3pinインレットに統一してしまうようです。ACケーブルを換えるだけで対応できるということで。なので、法的には不要なのに3pin(アース有意)の機器が存在することになります。
 ウチではATX電源を始め、レーザープリンタ、液晶モニタ、LANのHubなど、PC系の商品で確認しました。

・メーカ側インレット事情:ACケーブル交換
 世界共通電源ではないハズなのにインレットタイプになっている機器があります。上記で言うならA-1VLやDSP-Z7などのAV機器です。
 これは“標準規格のインレットにすることでACケーブルを容易に交換可能にするため”と理解しています。「インレットだけどアースピンがない」「あっても筐体とショートしていない」のですから、本来のアース機能とは無関係な事情に違いないですから。

・国内の法的事情:水気のある場所・濡れた床で使う電化製品
 これは法的にアースが義務づけられているという記述を見つけることができます(*)。ただし、上出「電気設備に関する技術基準を定める省令」にはズバリの記述は見当たらないような。

*:http://www.chuden.co.jp/ryokin/information/use/earth/index.html
  http://csknowledge.panasonic.co.jp/app/answers/detail/a_id/59/~/%E3%82%A2%E3%83%BC%E3%82%B9%E3%81%AE%E6%8E%A5%E7%B6%9A%E3%81%AB%E3%81%A4%E3%81%84%E3%81%A6%E3%80%82

 それはさておき、理由は湿った場所では感電しやすくなるためですよね。代表例は洗濯機やウォシュレットでしょうか。エアコンもですね。一瞬、普通に居間で使ってるのに? と思いますが、実は室外機は正に濡れた場所で使いますから。
 冷蔵庫や食洗機も「内線規定の特定機器」になってますね。Panasonicはビルトイン食洗機は法令義務だって言ってます(*)が… ウチのビルトイン食洗機の専用AC配線にアース線はありませんでした。が、シンク自体が接地していて食洗機の筐体はシンクにショートしていました。それを狙ってるんでしょうか。

*:http://sumai.panasonic.jp/dishwasher/qa/pdf/gijyutsu_03.pdf

 なお、電子レンジは必ず濡れた場所で使うものでも200V機器でもありませんが普通はアースすることになっています(「内線規定の特定機器」になっています)。
 内部で高電圧を生成する機器だからでしょうか。まあ、台所は湿った場所と言えばそうかも知れませんし、中で水気あるもの扱いますけれど。
 もしかしたらノイズ発生源としての対策の意味もあるのかも知れませんね。
 その点ではプラズマテレビもニアリー事情な気がします。

・エアコン用配線事情
 ウチでは1階のエアコン専用ACにはアース配線されていません。が、2階にはされています。つまり意図的と思われますが、それはなんでしょう?
 どうも、異なる接地状態のアースを同じ機器でショートさせる「ダブルアース」は御法度みたいです(エアコン工事の方が仰ってました)。エアコンは配管の中に電源ケーブルを這わせて室内機から室外機へ電源供給しているワケですが、HOT/COLDだけでなくアース線も繋がっているので、もし室外機と室内機でアースするとダブルアースになってしまいます。
 このことから、戸建ての1階は間違いなく室外機で接地すると想定して敢えて宅内配線していないのだろうと推察します。2階に配線されているのは、室外機を屋根やベランダに設置するケースがあり、室外機で接地できない可能性があるためでしょう。

 実際、室外機で接地されている(専用アース棒が横に埋められている)室内機のアースピンは宅内アース線とショートしていませんでした(フラフラしますが2.8kΩほど抵抗値あり)。食洗機用にアース配線がないのもダブルアース問題を防ぐ考え方なのかも知れません。

 「エアコンのアースは配電盤から配線されている宅内共通アースとは独立していることがある」というのはポイントかも知れませんね。
 加えて、エアコンはその電力から専用配線(専用ブレーカ)だと思いますので、「エアコンだけブレーカを落とせる(両切りの保証はないみたいですが)」というのも特殊事情でしょう。

・200V事情
 とりあえずエアコンの事例にて。200Vエアコンはその電圧から法的にアース必須になっているようですので、1階でもコンセントにアース穴は存在します。が、おそらく宅内アース線は配線されないのではないでしょうか。ウチはもともと100Vコンセントだったのでされてませんが、最初から200Vの場合でもそうなのでは。

・水道管でアースしていいの?
 これは、まずは“やっても効果がない場合がある”ということでしょう。地中埋設部分が塩ビ管だと接地になりませんし、接地していても漏電防止のためのアース規格を満たしている保証はありませんから、中途半端な接地で漏電した場合は水道管自体が漏電筐体と同じ状態になってしまいますからね。漏電ブレーカも機能しませんし。
 ですので、おそらく「法的に決められたアースとしてはやってはいけない」ですが「法的に必須ではないアースとしてはやってもいい(やらないよりマシ)」ということではないでしょうか。このあたりがこんがらがっていてワカリニクイのでは。
 …ウチのシンクや食洗機はいいのかな?

・ガス管でアースしていいの?
 これは本来のアースの能力が保証できないという以前に、爆発の危険があるのでダメ、ということでしょう。
 …ウチのガス栓はシンクと一緒にアースにショートしてたけどいいのかなぁ?

・資格なくても“アース工事”していいの?
 宅内配線してあるコンセントにあるネジ式アース端子に機器からアース線を繋ぐのは各種マニュアルなど見てもユーザがやっていいようです。そもそも“しっぽ付きACケーブル”はそういうものですよね。
 しかし、宅内配線そのもの(具体的に言うと壁コンの中より上位)を弄るには資格が必要という理解でよさそうです。ちなみにコンセントプレートの付け替えまでは資格不要のようです。
 ですので、もちろん新たにアースを引く工事(庭にアース棒を打ち込む)も要資格ですが、“普通に語られる要資格のそれ”は、感電防止目的としてのものでしょう。AC側とDC側(筐体含む)が絶縁されている機器のDC側をアースすることに資格は必要なのでしょうか。例えばヘッドホンのGNDを庭に埋めたアース棒にショートさせるのにも資格が必要とは思えないのですけれど。

 ちなみに、例えば、アースされた(されていても不思議はない)PCのUSBケーブル(GNDはアースとショートしている)を、アースされていない(されていないのが普通)DACにホットプラグ接続する行為は、DACのFG・SGを電源ON状態でアースすることになりますよね。

参考:http://as76.net/asn/earth.php


■PC-Audioとアース

・アナログ機器
 上記の通り、一般的なアースとは万一の漏電時の感電防止のためのものです(落雷感電防止目的もあるようですが、詳しくはいいでしょう)。 いわゆる「保安目的」です。ですので、宅内配線アースの接地抵抗はそれほど低くする義務はありません。人体より充分電気が流れやすければよいということでD種100Ω以下という規格らしいです。
 また、各種家電が発生させるノイズの逃げ場(捨て場)にもなり得ます(プラズマTVや電子レンジなどにはそういう目的もある?)。

 一方、オーディオ的なアースの目的はもちろん感電防止ではなくGND安定化による音質向上です。
 といっても、一般のオーディオ機器にはアースピンはありません。“アースという概念がない”と言った方が正確かと思います。
 なので、接地するなら信号側GND(FGとSG)になります。
 ですので、一般的なオーディオ機器における「アースする」という行為は、「(アースによって)グランドを強化する」と表現した方がよいと思っています。

 一方、ノイズフィルタやアイソレータなどアースを持つ機器もあり、それらにおいては前述の通り、ピンや端子穴があってFGとショートしてるだけでなく、当該機器の回路に接続されている場合もあります。つまりそれらはアースの概念がある機器と言えます。
 ですので、それらのアースをどうするか考えることは可能であり有意でしょう。
 が、アンプやプレーヤの「アースによるグランド強化」と同時にそのような機器の接地も行う場合、信号GNDとAC用アースがショートするワケで、ヘタするとDC側GNDがACノイズで汚染されることにもなりかねません。例えば、ノイズフィルタのアースピンとアンプのFGを同じコンセントのアース端子で接地するような場合です。
 つまり、オーディオ機器のアースについては、電源側と信号側どちらのハナシなのか区別して考える必要がある点に注意が必要でしょう。

 オーディオ機器の信号側GNDは電源側から絶縁されており、必死に安定化されています。それをさらに強化するのは既設の宅内アース線による接地では難しい気がします。宅内アース線とGNDを接続するということは、家中のアースされた家電のGNDとショート(それも結構な長さのコードで)することですから、その状態によって影響は大きく異なると思われます。
 また、そもそもSGはインタコで複数機器とショートしていますので、例えばCDプレーヤとアンプを接地した場合は“いわゆるグランドループ”がFGとSGを経由して完成します。インピーダンスが圧倒的に低ければ問題ないでしょうけれど、現実的にはケアすべきポイントかと思います。

・PC
 ということで、信号側GNDの(既設宅内アースや簡易アースでは)接地による安定化はかなり難しいと思います。
 が、PC-AudioにおけるプレーヤPC(トラポPC)はちょっと事情が異なるのではと気付きました。

・デジタル処理だけなので、その信号にノイズが少ないに越したことはないだろう
・というか、自作PCの電源はスイッチング=ノイズ発生源なのだからとにかく接地した方がいいのでは
・ていうか、ATX電源のインレットにはYコン入ってる(*)から“伊達アースピン”じゃないし
・つーか、アース落とす前提の設計(機器)ってことぢゃん
・そもそもSGとFGとアースピンはハナからショートしてるので、その点においてはなんら心配要らないし

*:http://www.dosv.jp/other/0809/02.htm

 ということで、PCのGNDを接地させることは、たとえ宅内アース線に拠ってでも有効ではないかと思えます。
 ですが、普通はPCとDACのGNDはUSBケーブルなどでショートしてしまいますから、PCのGNDだけ接地することはできず、DAC側デジタル回路・アナログ回路のGNDまで巻き込むことになります。

 しかし、現在ウチではプレーヤPCとDAC間は光HDMIでアイソレートしています。つまり「PCのGNDだけ接地することが可能」ということです。
 これはやってみる価値アリですね。

 ので、とあるアース線を引っ張ってきて実験してみました(それなりに強力なつもりのアース。実験用なので常用できない配線で)。

 …低域は沈み込みが深くボリューム感も増大し、高域も出なくなったワケではないのにグンと落ち着きました。細かい音がよく聴こえるようになったからだと思いますが、エコー成分や反響音が明瞭になるため、すごく空間が広がって…というか、“底が深く”聴こえます。
 振るった言い回しが許されるなら、“ひどく透明で深い湧水湖の水底に吸い込まれるような”ちょっと冷めた(?)音になりました。

 かなり大きな変化がありましたが、接地方法を変えると変わり方もかなり変わります。
 方法の違いとは、「宅内配線の共通アース」「エアコンのような独立アース」「新規に設置するオーディオ専用アース」などが考えられます。
 「アース棒周辺の湿り具合」なんかも影響する気がします。アース棒に“水をやったら”音変わりました。たぶん(笑)。
 加えて、例によってケーブルに依っても変わりそうです(苦笑)。



 PC-AudioにおけるプレーヤPCの接地は検討に値するのではないかと思います。
 DAC以降とアイソレートされているか否かでかなり事情は違ってくるとは思いますが。

  ←IN/OUT両方3pin(アースピンは脱着可能)で、アースが取り出せる(コードはネジ脱着式)ので実験に便利


・アース線変更
 13/12/22追記:PCのアース、上記の通り考察した後「1.25mm2のより線」でとあるアース端子に接地してました(実験とは全く別状態なので音質の感想も異なります)。本当は太い単線を使いたかったのですが、一部壁を這わせるため白しか使えず、1心のものはより線しか見当たらなかったためです。
 白で太い単線ないかな~ ないな~ じゃあ2芯のVVFを剥いて白線だけ取りだそうかな~ などと考えていたのですが、DIYショップで「1.6mm2単線2芯で“白”の平型ケーブル」を見つけたので、いっそ2芯のまま使ってみようと思い導入しました。アース線を平行で2本繋ぐことで弊害あるかも知れませんがとりあえず。

  ←こんなカンジ

 明らかに違いますね。より“正しい音”になった気がします。ヴォーカルが聴きやすくなったせいでしょうか、同じ曲でも自然に歌詞を追っかけてるのに気付きます。
 この状態でアース端子から外して比較したところ、ステレオ感や明瞭感が減る気がしました。アースケーブルがあるだけではなく接地されていることが効いているようです。
 また、DACアンプとして使っているAVアンプ(PCとは光HDMIでアイソレートされている)も同アースで接地してみたところ明瞭感が後退しました。やっぱアナログ系はムズカシイ気がします。


■おまけ

・PHONO端子のGND
 PHONO入力を有するアンプにはGND端子(=FG)がありますが、これはあくまでもPHONO入力のためのものです(多くはシルクでPHONO端子とくくられて配置されていることからも)。つまりアンプ・アナログプレーヤ間接続のみを考慮した端子であり、「アンプの筐体をアースする」といった意図はないと思います。

・インレットピンのCOLDはどっちだ
 2pinプラグの電源ケーブルだとどっち向きにも挿せちゃいますけど、おそらく標準的な設計はあると思われます。
 3pinプラグの電源ケーブルをテスターで調べてみると、コネクタ側の長辺を上にして(アース穴を下にして)正面から見た時、向かって右側がCOLDのようです。なので、2pinプラグでは、そちらの穴とショートしている刃がCOLDということです。
 NやWといった表記があるもののありますね。プラグ側もアースを下にして向かって右側ですから、揃えて見た時同じになると覚えておけばいいでしょう。
 以下、インレット側の例ですが、そのように表記されていますね(NEUTRAL=COLD)。
Pioneer USB DAC ヘッドホンアンプ内蔵 ハイレゾ音源対応 U-05
Pioneer USB DAC ヘッドホンアンプ内蔵 ハイレゾ音源対応 U-05

 PioneerはAVアンプなどにも表記がある模様。

・直出し2pinプラグのCOLDはどっちだ
 本項16/09/29追記。
 CSE製クリーン電源レギュレータ:RG-50の電源は直出し2pinプラグ(出力側にはアース穴あり)なのですが、挿す向きを変えるとかなり音質変わります。もちろんシステムに依りますけれど。
 刃の間の表記を天地逆に挿すと、チューニング状態によってエネルギッシュに聴こえることも違和感のように感じることもあり、それが機器設計上好ましい状態かどうか判断できません。
 直出し機器の極性は筐体電位で判断する方法がありますが、RG-50って電源レギュレータで、筐体FGは“レギュレート側”出力のアース穴とショートしてますから、その方法が通用する確信も持てません。

 そこで、「2pinプラグ+3pinコネクタケーブルのプラグ極性になにか法則性がないか」とATX電源やディスプレイ付属のケーブルを数本調べてみましたが、残念ながら「プラグ部のメーカ名や定格表記」や「出ているアース線の場所」などとの明確な相関は無いようです。
 ちなみに、刃が生えてる面に“○にC”といった記号があるケーブルがあったのでCOLD記号かと思いましたが、“○にP”というのもありましたので、どうも「コピーライト記号」の©だと思われます。実際、COLD側とは限りませんでしたし。紛らわしったら。

 次に、「2pinながら極性表示があるケーブル」を確認してみました。

 ・YAMAHA製DSP-Z7付属ケーブル・・・プラグに△=COLD表示あり
 ・ONKYO製A-1VL付属ケーブル・・・片方の刃に○○=COLD表示あり
 ・SONY製BDZ-V9付属ケーブル・・・メガネ型ながら○○=COLD表示あり
 ・ONKYO製SL-A250直出しケーブル・・・白線=COLD表示あり

 上記4本すべて、COLDの刃を向かって右にして刃間表記を見ると天地逆でした。逆に言うとCOLDが左の一般的コンセントに挿そうとして持った時刃間を上から見ると文字は正方向に読めますから、そういう考慮しているのかも知れません。

        [C|“表記”|H]

 ということで、「実はプラグがこうなってる方がCOLD」というハナシはどうも無さそうです。
 が、2pinながら極性表示がある4本は刃間表記を天地逆にコンセントに挿すと極性が合致しますので、直出しケーブル機器でどっちか迷ったらまずは“逆さ”を優先するといいのかも知れません。

・200V化で変わるのは
 本項16/10/07追記。
 電圧以外にも、「COLDが無くなる」という大きな違いがあるような。
 100V系でのアース有意な機器の場合(有意でなくてもDC側GNDを接地した場合)、「AC側のCOLD」と「筐体のアース(DC側GNDとショート)」という“ふたつの対地電圧0V”が存在することになります。200Vはそうならないことが音質へ影響するかも知れません。


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ビット深度について深く考える

13/03/23初稿 (草稿記載開始は12/12/29)

 出力ビット深度を設定できるプレーヤソフトがあります。それらでは「設定と再生ファイルのフォーマットの関係」はどうなっているのでしょう? 例えば、24bitに設定して16bitのファイルを再生したら、DACには何ビットで入力されることになるのでしょうか?

 以下、WAVファイルを「uLilith Core2 x64 12/03/07版」および「foobar2000 1.1.15」で排他WASAPI再生する場合を考えてみました。特記なき場合は「プレーヤソフト」とは上記2種を指します。


■設定とフォーマット

・プレーヤ設定
 foobar2000を排他WASAPIで使うと、Output設定で8,16,24,32bitを選べるようになります。
 uLilithでは、「プラグインへの出力ビット深度」という設定があり、Integerの8,16,24,32bit、FloatingPointの32,64bitが選択できます。他に、排他WASAPIの「デバイスの詳細設定」でデバイスが対応しているビット深度を選ぶ設定もあります。

 以下uLilithの画面です。

uLilith:サウンド設定

uLilith:デバイスの詳細設定

・データフォーマット
 一方、データの方はどうかと言うと、WAVファイルのヘッダにはちゃんとビット深度情報が入っています。

 ですから、プレーヤは再生しようとしているファイルのビット深度は確定的に判っているハズであり、例えば「判んないから16bitでも24bitでも24bitで出力しちゃう」といったことにはならないハズです。

 とすると、ビット深度に関する「プレーヤの設定」と「ファイルに含まれる情報」が異なった場合、プレーヤはどう動いているのでしょうか。

 例えば、44.1kHz/16bitのデータを、24bitに設定したプレーヤソフトで再生するとどうなるのでしょう?
 逆に、96kHz/24bitのデータを16bit設定で再生すると?

 現実的運用上の問題として、(32bitはさておき)16bit音源と24bit音源を再生する時には、それぞれ設定を変える必要があるのでしょうか?
 それともフォーマットに応じて自動的に最適な出力してくれるのでしょうか?
 それとも(上位の)24bitに設定しておけば16bitは16bit分の出力にしてくれるのでしょうか?

 知らずに24bitデータなのに16bitでD/Aした音を聴いていたらイヤですし、同じ16bitデータでも16bit受けと24bit受けではDACの処理は異なると思いますので、どう設定すべきなのかちゃんと知っておきたいところです。

・確認方法
 しかし、確かな情報がなかなか得られません。受信データのサンプリング周波数を表示できるDACやDDCは存在しますが、ビット深度が確認できるものを見かけたことがありません(DSP-Z7では何故かビット深度が表示されない場合が多い)。
 そこで、ビットパーフェクト検証のためにS/PDIFを録音する手法で、出力された有効ビット深度を確認する方法を考えました。

 今回の環境は以下の通りです。

 再生:メインPC→SoundBlaster DigitalMusic PremiumHD→S/PDIF出力
 録音:S/PDIF入力→SE-U55SX→FMV-MG70W

 16/44.1、24/96ファイルにて調べてみます。32bit音源については現時点では関心がない(持ってもいない)のでここでは対象としませんが、たぶん理屈は同じでしょう。

 録音ソフトには、排他WASAPIで録音できる「RecPcmWin 1.04 64bit」を用います。当バージョンでは24bit録音もできます。
 排他WASAPI設定と実際のS/PDIF入力のサンプリング周波数が異なる場合、録音はできますが無音ファイルになります(サンプリングレート変換は行っていないため。当たり前ですが)。
 ビット深度の方は、排他WASAPI設定した仕様でWAVファイル化されます。実際やってみた結果、

A.16bit音源:設定が24bitなら24bitのWAVファイルになる(下位8bitに単純ゼロ詰め)
B.24bit音源:同16bit設定なら16bitファイルになる(下位8bitは単純カット)

でした。

 前述した通りWAVファイルにはビット深度情報含まれていますし、後述する通りS/PDIF規格にも含まれています。
 また、USB転送にも当該データのビット深度情報は当然存在するでしょう(でないとDDCからS/PDIF出力できませんから)。
 つまり、RecPcmWinは当然受信しているであろう「データストリームに含まれるビット深度情報より、自身の排他WASAPI設定を優先する」ようです。

 Aの下位8bitの00hはどこからも出力されていないハズですから、RecPcmWinで付け足したデータと考えられます。
 ただし、S/PDIF規格では「1サンプルのブロック内にある音声データビット数」は24bit固定であり、16bitの場合は8bit分無効データとして転送されていますので、もしかしたらその8bitは実質的にゼロであり、それを単純に録音しているのかも知れません。

16bitを24bitで録音


■プレーヤ設定を16bitにすると24bit音源はどうなるか

 この場合、「プレーヤ設定(16bit)の方が音源フォーマット(24bit)より優先される」なら16bitデータを24bit録音することになり、下位8bitビットはRecPcmWinが付け加えた00hになるハズです。
 そうではなく、「プレーヤは自身の設定(16bit)より音源フォーマット(24bit)を優先して動作する」なら下位8bitも有効データになるハズです。
 当然プレーヤのマスターボリュームは100%にて。録音ファイルをバイナリエディタで覗いて確認した結果を以下に記します。

・uLilithでは
 「プラグインへの出力ビット深度」と「WASAPIデバイスの詳細設定」について、

 ・両方を24bitに設定・・・24bit有効
 ・いずれかを16bit設定・・・下位8bitは00h

という結果になりました。
 つまり、ふたつの設定ともに24bitにしておかないと、24bitデータをプレーヤ内部で16bitデータに改変して出力している(たぶん下位8bitをカットしただけだと思いますが)ということです。24bit音源を24bit有効なデータとして出力するためには、両方とも24bitに設定する必要があるようです。

 ちなみに、uLilithでは排他WASAPI出力機能はプラグインの位置づけです。
 ので、プレーヤ内部動作としては「プラグインへの出力ビット深度」を絞った時点で16bitになっていると推察します。“プラグインへのInput”といっていいでしょう。
 「デバイスの詳細設定」は、“プラグインからのOutput”に当たります(*)。プラグインの入口と出口、両方24bit設定する必要があるのは当然といえば当然でしょう。
 逆に、少なくとも排他WASAPIにおいては、明示されない“ビット深度の自動制御”は行われていないと言えそうです。

*:出力デバイスとして「出力プラグイン」の中から排他WASAPIを選択すると設定可能になる項目であることから。

・foobar2000では
 「Output format」を16bitにすると下位00hとなりました。24bitなら当然24bit有効データとして録音されます。


■プレーヤ設定を24bitにすると16bit音源はどうなるか

 一方、16bit音源を24bit設定で出力するとどうなるでしょう。もし、プレーヤ側で24bitに拡張されて出力されるとしても、“ビットパーフェクト設定下では”、下位ビットは「ヘンな演算されずに00hが付いただけ」になると推定されます。
 ですので、24bit深度に設定して録音したデータの下位8bitが00hだったとしても、その00hはプレーヤ側で出力時に付加したもの(24bit出力)かRecPcmWinが録音時に付けたもの(16bit出力)かは判断できません。
 そこで、プレーヤ内でデータに何らかの演算処理をさせることで敢えてビットパーフェクトを崩してみます。
 演算処理は、24bit設定なら24bitで行われ、16bit音源でも下位ビットは00h以外(というか演算結果の有効データ)になって出力されるハズという仮定しました。
 逆に、プレーヤ設定に依らず16bit音源はあくまでも16bit出力するなら、たとえ演算されても下位8bitは出力されず、録音側で付加される00hになるハズです。

 演算は「プレーヤのボリュームを100%未満にする」をチョイス。代表的かつシンプルだと思いましたので。

・ulilithでは
 ・両設定ともに24bit・・・24bit有効
 ・両設定ともに16bit・・・下位8bitはさすがに00h
 ・「プラグインへの出力ビット深度」だけ16bit・・・24bit有効
 ・WASAPI「デバイスの詳細設定」の方だけ16bit・・・下位8bitは00h

 つまり、出力ビット深度は「WASAPIのデバイス設定モードで決まる(プラグインからのOutput設定で決まり、プラグインへのInput設定は効いていない)」ということです。ボリューム演算はプラグインに渡った後実行されているんですね。

・foobar2000では
 「Output format」を24bitにすると下位8bitも有効データとなり、16bitなら00hとなりました。


■まとめ

 以上より、プレーヤソフトからの出力ビット深度は、

「音源のフォーマットで決定しておらず、プレーヤ設定に基づくビット深度で内部処理が行われ、出力ビット深度も設定によって決定している」

と言えそうです。

 24bit設定で16bit音源を再生すると、Audioデバイスへは24bitデータとして出力されてしまうようです。
 16bit設定で24bit音源を再生すると、16bitになってしまうようです。

 ですので、24bit音源を24bitでビットパーフェクト出力するためにはプレーヤ設定を明示的に24bitにしないとダメそうですね。16bit音源の場合も、24bit設定だと24bitデータとしてD/Aされちゃうようです(*)。

*:データの“レゾリューション”としては16bitと下位8bitがゼロの24bitでは同じと言っていいと思いますが、DAC動作モードは異なっているハズです(たぶん)。
 15/01/27追記:トランジスタ技術2013年12月号P.125に「24bitデータの24bit精度を保つため内部で上位・下位ビットを拡張して28~32bitデータとして各種演算処理を行う」とあります。DACチップの入力部から出た時点で、16bitも24bitもDACチップの内部バス幅のデータに変換されてるような。ということは、bit数違いによるDAC動作の違いは、あるとしても最初の処理だけなのかも知れません。

 プレーヤソフトは、「WAVファイルヘッダにあるビット深度情報やAudioデバイスの仕様をチェックして自動的に出力ビット深度を調整」といったことはしていないんですね(そもそもuLilithのWASAPI「デバイスの詳細設定」ではデバイスのスペック以外は選択できませんが)。
 私などは自動調整してくれてもいいような気がしてしまいますが、そう感じてしまう理由は、

プレーヤソフトは決して“ビットパーフェクトだけを前提にしているワケではない。演算もするんだよ”ということを忘れた“ビットパーフェクトフェチ”ゆえ、

かも知れませんね(苦笑)。プレーヤとしては各種演算も出力もなるべく深いビット深度の方がいいですもんね。
 そういう認識を持ってプレーヤ設計コンセプトを理解する必要があるんだなぁと(今更)思いました。

 uLilithでは、「プラグインへの出力ビット深度」は内部処理(プラグイン処理)には効きますが、デバイスへの最終出力は排他WASAPI「デバイスの詳細設定」で決定していると思われます。
 ですので、「プレーヤ内部処理は行わないビットパフェークト運用の場合」なら、16bit音源再生時には「デバイスの詳細設定(プラグインからのOutput)」さえ16bitにしておけば、「プラグイン深度」の方は24bitのままでもビットパーフェクトになるようです。64bitFloatingPointなどに設定しても大丈夫です(*)。

*:これだけはFMVのuLilithからUD-5出力をメインPCのSoundBlasterで受けてRecPcmWin録音して確認しました。

 なお、本稿で確認したのはuLilithとfoobarの当該バージョンだけですので、プレーヤソフトによって挙動が異なる可能性は十分あります。


■おまけ

・foobarからのメッセージ
 「Output format」の設定画面に以下の注記があります。

Refer to your hardware specifications for preferred output bit depth; using bit depth above your hardware capabilities will only result in degraded performance.

 「ハードウェアのスペック以上のビット深度に設定しても無駄だよ」ってなカンジでしょうか。

・ちなみにPlayPcmWinでは
 ↓のように設定可能になっています。「排他WASAPIにオプティマイズした演算処理なしのプレーヤ」ゆえでしょうか、自動選択モードもありますね。「演算しないので演算のためのビット深度選択は不要、ゆえにフォーマットに自動対応可能」ということでしょう。
 各モードではどのように処理されるまでプルダウンに記載されていて解りやすいです。

PlayPcmWinのビット深度設定
 x64版4.0.46.0にて

・ちなみにJRiverMediaCenter20では
 本項15/02/28追記:「自動設定」があるソフトをひとつ。フリーではありませんけれど。

JRMC20のビット深度設定

 しかし、どうもこの「自動設定」はフォーマット通りという意味ではないようです。「オーディオデータ経路」を見ると16bitソースでも32bit出力になってました。「最高音質」とは、デバイス側対応フォーマット上最高という意味っぽいです。
 ソフトによってもいろいろってことですね。

・S/PDIFのビット深度情報はフォーマット内のどこにあるか(*)
 この項だけなぜか「である調」にて。
 S/PDIFは192フレーム(フレームは同時に鳴らすチャンネルをまとめた概念としての1サンプルに相当)でワンセット=ブロックとなっており、フレームには32bitのサブフレームが複数入っている。ステレオならサブフレームは2個。ビット深度情報が含まれるCビットは各サブフレームに1bitしかないが、ブロックにするとチャンネルあたり192bitの情報となる(C-bitの集合体=Channel Status Dataは、名前の通りチャンネルことに形成されると理解。独立したステイタスとなる)。
 つまり、これによってS/PDIF転送でもビット深度は定義されており受信側でも認識できるので、「なんでもDACの最大能力でD/A変換している」といったことはないハズだが…192フレーム受信しないとステイタスは解らない点について、実動作がどうなっているかは調べ切れていない。

*:http://blog.venetor-sound.com/?eid=14


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