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日記

USBアイソレーター iGalvanic3.0 テクニカル・ノート ― 全てのコンピューター・オーディオ・ファイルへ向けたアイソレーターとは?

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2017年11月11日

日頃からデジタルやアースらの知識でご指導いただいている方がイチオシのPCオーディオクリーングッズの決定版だそうなので調べてみました。



映画『インディ・ジョーンズ 最後の聖戦』で、インディ・ジョーンズは杯だらけの洞窟の中で、最後の晩餐で使われた聖杯を選ばなければなりませんでした。

USBオーディオも、同じような命題に溢れています。USBコンピューター・オーディオの音を良くする最良の機器を選び出すにあたっては、仰天するほどの選択肢が目の前にずらりと並んでいるからです。

最も効果的なUSBのソリューションのひとつが、ガルバニック・アイソレーション(絶縁)であると広く考えられていますが、実際にはそれがほとんど実行されていないことを見ると、技術的に乗り越えるべき容易ならざる壁があるのだということが分かります。

iFI-Audio「iGalvanic3.0」(¥45,000/税別)

調査に2年を費やした結果(それ故に私たちはこの製品をもっと早くに発表できなかったのです)、私たちは心からこれに同意します。iGalvanic3.0は、私たちにとってより「技術的な挑戦となる」企画となったのです。

しかしiFiのチームは、「いまこそ」歓喜してiGalvanic3.0を発表します。これは、USB3.0上で超高速にガルバニック・アイソレーションを実現することができる機器のひとつです。

USBオーディオを改良する機器の海の中にあって、iGalvanic3.0こそが「聖杯」なのです。

このガルバニック・アイソレーションを可能とした段階で、製品を市場に出すこともできましたが、それはAMR/iFiのDNAに反した行為になります。ここを出発点として、私たちはさらに時間をかけて、追加の機能を開発しました。そしてこれによって、この製品はUSBコンピューター・オーディオの究極のソリューションとなったのです。iGalvanic3.0はオーディオ再生の品質を「莫大に」高めるだろうと、私たちは信じています。

◆iGalvanic3.0とは何か?◆

iGalvanic3.0は、全てのコンピューター・オーディオファイルのためにUSBオーディオの品質を高める、「全てが揃った」ソリューションです。

iGalvanic3.0はnanoシリーズのサイズを採用

1 オーディオファイル・グレードのガルバニック・アイソレーション+
2 REclock2/REgenerate2/REbalance2+
3 クリーンなUSB電源*

*ノイズの測定値は、500mAの負荷で0.5μV(0.0000005V)です。iFi製以外のUSB機器をはるかに超えています。これに勝るのは、micro iUSB3.0だけです。

つまり、ほぼすべてのコンピューター・オーディオ・システムの音質を高める、ゼロから開発された「専用の」スタンドアローンのソリューションなのです。

◆iGalvanic3.0はどういう場合に有益か?◆

iGalvanic3.0は、コンピューター・オーディオにUSBを使用している全ての人にお使いいただけます。もっと具体的に言うと、iGalvanic3.0は以下の場合の理想的なソリューションになります。

1 アースループを遮断したい場合
2 高速なUSB伝送を必要とするアプリケーションで、ノイズが合体するのを避けたい場合

こうしてiGalvanic3.0は、USBデジタル・オーディオ・システムから最高の音質を引き出すことが求められる録音スタジオに至るまで、コンピューター・オーディオファイルのための完璧なソリューションとなっているのです。

iGalvanic3.0は、USB3.0(そしてUSB2.0)に完全に準拠しているので、全てのスピード(1.5Mbps~5Gbps)と全ての伝送モード(アイソクロナス・オーディオ・ストリーミングを含む)をサポートしています。


◆次世代のUSB3.0ガルバニック・アイソレーション◆

USB2.0とUSB3.0におけるガルバニック・アイソレーション・テクノロジーの違いを、ひとつのたとえ話で説明しましょう。


USB信号をトラックだと考えてください。ある橋を渡ろうとした時に、自分のトラックだと狭すぎる上に、トラックそのものの重さに耐えられない橋を通るルートを選んだとしたら、どうやってこの橋を渡ることになるでしょうか。その場合は、トラックを分解して、各パーツごとに運んで、橋の出口でふたたび組み立てることになります。これがUSB2.0です。

これに対して、広さと耐荷重が優れている橋を通る別のルートもあります。このルートを選べば、トラックは簡単に橋を渡ることができます。これがUSB3.0です。

iFiのUSB3.0ガルバニック・アイソレーション・プラットフォームが優れている点は、USB2.0だけではなく、USB3.0でも「純粋な」USB絶縁を実現しているということです。その利益は以下のとおりです。

1:100%透明な絶縁
SerDes(シリアライズ/デシリアライズ)アプローチに関係する欠点、互換性の問題、その他のさまざまな問題がまったくありません。
2:信号をUSBから送る- アイソレーション - 信号を受け取る」という3つのステージの実現
これに比べると、第一世代のUSB2.0におけるアイソレーションは7つのステージを持っていました。
iGalvanic3.0は、USB3.0とUSB2.0の両方で1ビット伝送を維持
USBは1bitなので、これは重要です。これと比較すると、第一世代のUSB2.0におけるアイソレーションは、1bit伝送から逸脱するのです。

iFiでは、iUSB3.0機器の開発中からUSB信号(および電源)を改善する社内テクノロジーをすでに持っていました。iGalvanic3.0には、こういった開発の諸段階が取り込まれています。

これが何を意味するかというと、全てのデータフローがiUSB3.0およびiPurifier2の精密なマスタークロックによってゼロから構築され、途中の過程で再創造されるということです。


iGalvanic3.0は、ひとつではなくふたつのステージを持っています。つまり、
REclock2/REgenerate2/REbalance2が搭載されているということです。これらは極端なほどの機能ですが、コンピューター・オーディオに究極を求めると、必要になるのです。

◆オーディオファイル・レベルの電源部◆

簡易に使用できるように、iGalvanic3.0はUSBバスパワーで動作します。USB3.0ポートを使用する方が良いでしょう。


超低ノイズ・レベルの測定値は、バッテリー電源の絶縁された出力側の数値にも比肩できるものです。内部のレギュレーションは全てテキサス・インスツルメンツ社の超低ノイズ・レギュレーター回路を使って行われています。

ノイズの測定値は、500mAの負荷で0.5μV(0.0000005V)です。これに勝るのはmicro iUSB3.0だけで、iFi製以外のあらゆるUSB機器をはるかに超えています。

◆GroundLink(グラウンドリンク ※アースリンク)◆

コンピューター・オーディオ・システムは、ひとつひとつがそれぞれ異なっています。このことを理解しているからこそ、iGalvanic3.0はコンピューター・オーディオ専用に作られているのです。さまざまなアース設定に適合しなければならないのです。

グラウンドリンク・スイッチ*はシステム内のアイソレーションを最適化するために設けられています。

フル・アイソレーション (デフォルト設定=中央ポジション)
DCからRFへのソフト・グラウンドリンク (アースのないシステムでハムを回避するため=上ポジション)
RFソフト・グラウンドリンク (RFアースのないシステムでオーディオの欠落を回避するため=下ポジション)
*アースループは広く見られますが、このスイッチはアースがない場合と、アースが複数ある場合の両方に対応します

これらは、中央ポジションのフル・アイソレーションからスタートして、その後に他のポジションを試すのがいちばん良いでしょう。

◆EMI/RFIシールディングのための航空機グレードのアルミニウム◆


iGalvanic3.0は、iFiのトレードマークであるアルミニウム筐体を使用しています。このエンクロージャーは有害な電磁干渉及び無線周波数干渉(EMI/RFI)をシールドする役割を果たし、ノイズをさらに減少させます。PCからのあらゆるノイズをブロックすることで、音質は大幅に改善されます。アルミニウム以外の素材を使用すると、EMI/RFIはほとんど、あるいはまったくシールドすることができません。
ガルバニック・アイソレーションの「聖杯」を求める人は、たいていの場合はiGalvanic3.0をスタンドアローンで使用すれば大丈夫ですが、DACに外づけクロックを追加する場合と同じように、micro iUSB3.0でiGalvanic3.0を補強することができます。

音質をさらに5~10%改善したい場合、そしてまた以下の状況で音質を改善したい場合、micro iUSB3.0をiGalvanic3.0に追加して使用することができます。

iGalvanic 3.0は、micro iUSB3.0を併用することで、さらに低いノイズフロアを手に入れることができる

1絶対的に最高に静かな電源を実現したい場合、「そしてさらに」
2Gemini USBケーブルを使用して、オーディオ+電力のデュアルヘッド出力を実現したい場合、「そしてまた」
3デュアル・ポートを使用したい場合(SSD/HDD専用ラインとDAC伝送専用ライン)


価格にして10,000USD以上のDACを使った、レファレンス・クラスのシステムを所有し、パフォーマンスに最後の一滴を加えて絶対的な頂点を求める完璧主義の人は、micro iUSB3.0で補強するのが良いでしょう。デュアル・ポートや0.1μV(0.0000001V)のノイズフロアという、iGalvanic3.0の機能外の利益を追加できるからです。


他のUSBガルバニック・アイソレーション機器は、Full Speed(12Mbps)とLow Speed(1.5Mbps)の伝送に限定されています。

比較すると、iGalvanic3.0は次世代を代表する仕様を備えていることが分かります。遅いスピードはもちろん、USB Hi-speed(480Mbps)とUSB3.0 Super-speed(5Gbps)を伝送することができ、しかもデータと、電力&アース・ラインの両方にフル・ガルバニック・アイソレーションを実現することができるのです。

他製品がUSB2.0ガルバニック・アイソレーションで止まっているところで、私たちはUSB3.0ガルバニック・アイソレーションからスタートして、この機器にターボチャージをかけて、USBオーディオの究極にまで押し上げたのです。

1 USB3.0ガルバニック・アイソレーションを実現し、それをハイパフォーマンスのコンピューター・オーディオ専用にしました。
2 REclock2、REgenerate2、REbalance2のステージを搭載しました。
3 電源:ステルス・コンバーター - 全体にわたって超低ノイズの、レギュレーションされたUSBパワーを実現しました。


◆まとめ◆

iGalvanic3.0がどのようにして形を見たのかについてのテクニカル・ノートを、楽しく通読していただけたと思います。USBコンピューター・オーディオを使用していらっしゃるどのような人にとっても、そして全ての人にとって、音質の改善は微妙という程度ではありません。

コンピューター・オーディオとアース設定のためにゼロから開発された、専用のUSB3.0アイソレーションによって、いかなるコンピューター・オーディオ・システムにも完璧に、他製品にはない高度な技術で対応する準備ができているのです。

まさにこれこそが、USBオーディオの唯一の「聖杯」なのです。

iGalvanic3.0の特徴
・USBバスのガルバニック・アイソレーション ※USB3.0、USB2.0の全スピード(5Gbit/sまで)および全伝送モードに対応
・768kHz/32bitとDSD24.6MHzのハイレゾ・オーディオをサポート
・REclock2、REgenerate2、REbalance2の各テクノロジーを搭載
・ディスクリート超低ノイズ高電流リニア・レギュレーターが絶縁された電源出力を実現
・航空機グレードのアルミニウム筐体がEMI/RFIを遮断
・電源はUSBバスで電力を供給。超低ノイズでありながら別電源が不要。
・レイテンシー(データ処理の遅延)を増すことなく、ホストと機器に対して透明
・あらゆるOSに幅広く対応(ドライバーが不要なので、箱から出してすぐに使えます)

iGalvanic3.0のスペック
出力電圧:5V±3%(3mA
出力電流:900mA(最大)
ノイズフロア(出力):0.5 μV(500mA)
USB伝送速度:5.0Gbps(USB 3.0)、480Mbps(USB 2.0 Highspeed)、12Mbps(USB 2.0 Fullspeed)、1.5Mbps(USB 2.0 Lowspeed)
端子:USB 3.0 Btype(ホスト側)、USB 3.0 Atype(デバイス側)
入力電圧:DC4.5V~5.5V(USBバスパワー)
消費電力:6W以下
サイズ:67W×28H×93Dmm
質量:128g


◆補足1:3000V RMS……これはiGalvanic3.0チップのアイソレーションの等級を示す数値です◆

iGalvanic3.0は、入力と出力の間の壁が破壊されるまでに、何kVの電圧に耐えることができるのでしょうか? フランケンシュタイン博士でない限り、USBに接続された、家庭用コンセントから電力を供給される2つの機器の間に、kV級のアイソレーションが必要となることはありません。もしもそのような電圧を使ったら、電気の安全性にとんでもない問題が生じます。涙を流す結果になってしまうでしょう。その場合は直ちに資格を持った電気技師に相談しましょう。

ホームオーディオのシステムでは、必要とされるアイソレーションの電圧が数ボルト(つまり5V)を超えることは滅多にありません。したがって、何kVをアイソレーションできるかという点に基づいてオーディオ用のアイソレーターに等級をつけるのは無意味です。というのも、システムがノイズの伝送やその他の問題をどれほど上手くブロックできるかについては、この等級づけは何の関係もないからです。他のパフォーマンスを考えることよりも常に優先されるような、高い安全性が要求されるアプリケーションで使用するための安全等級を示しているだけなのです。これは明らかに5Vのコンピューター・オーディオ・システムには当てはまりません。

とはいえ、私たちが使用しているアイソレーション用部品は、ULによって3000V RMSが保証されたものです(ピーク=8500V)。これはオーディオ用にはまったく的外れなものですが、軍事用及び工業用の部品が起源なので、それに合うように設計されているのです。

◆補足2:3SerDes(シリアライズ/デシリアライズ)とは何か?◆

以下の図はSerDesをUSBアイソレーションに応用した例です。(SerDesについてはWikipediaを参照 ※英文のみ)


現在まででこの原理が用いられているものを個別に観察すると、USB Busに接続してUSB Busの信号を8-Bit/60MbpsのパラレルULPI(方向指示用に9番目のBitを持っています)に変換するために、そのどれもが同じUSB2.0インターフェース・チップ(第一世代のXMOS製品に見られるようなものです)を使用しているのが分かります。続いてこれらの製品は、使用されている6チャンネル150Mbpsのアイソレーション・チップに適合するように9-Bit Bus幅を縮小し、1チップに合体されているのにフレキシブルな接続性能を持つ一般のロジック・チップを使って、上下方向への進行指示を実行します。USB信号をこのように一旦分解して再び構築するというのは、理想的なことではありません。最初からレイテンシーが完璧どころではなくなってしまうからです。

https://www.phileweb.com/review/article/201708/22/2700.htmlより引用

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