ミネルヴァ
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6畳和室
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持ち家(戸建) / 専用室 / オーディオ・シアター兼用ルーム / ~6畳 / 防音あり / スクリーン~100型 / 8ch以上
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日記

オーディオの謎 デジタル伝送

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2021年01月26日

デジタル伝送で何故音が変わるのか?

デジタル伝送では、0,1の矩形波が伝送されています。それ以外にはノイズも伝送されますが、ノイズの載った矩形波はなまって汚い矩形波です。このなまって汚い矩形波以外には、何も伝送されません。
デジタルケーブルで、摩訶不思議な音を変える霊体や、どんなコンピュータシステムでどんなアルゴリズムでデジタル音源を作成したかの履歴情報が伝送されるわけではありません。

一方それを受けたDACでは、デジタルのおかげで、0,1のデータは正確に受けられます。タイミング的に十分なマージンをとって、0か1かの判定をしているので、ここに間違いの入る余地はまずありません。もう一つのDACへの入力がオーディオ再生クロックです。音が変わるとすれば、このオーディオ再生クロックが揺れるしかありません。

S/PDIFではオーディオ再生クロックが伝送されます。つまりなまって汚い矩形波が直接オーディオ再生クロックに影響を与えるので、音が変わります。

アシンクロナス伝送のUSBやEthernetでは、オーディオ再生クロックは伝送されませんが、どのようにしてなまって汚い矩形波が、DACのオーディオ再生クロックを揺らすのでしょうか?

これはDAC近傍のバッファメモリから読み込む時、バッファメモリにはなまって汚い矩形波の残像が記録されているため、0から1、1から0に反転する時、時間軸方向にぐらぐらぶれた強烈なスパイク状の反転ノイズが発生し、これがDACのオーディオ再生クロックを揺らすのです。
これが伝送されたオーディオ再生クロックを使わない場合の、DACのオーディオ再生クロックを揺らす仕組みです。
アシンクロナス伝送のUSB-DACでも、ソース機器やUSBケーブルで音が変わるのは上記が原因です。

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レス一覧

  1. ミネルヴァさん

    信号系へのノイズ混入は音を変化させる要因であることに同感です。
    今まで10セット以上のDACを製作してきましたが、デジタルはまだまだ発展途上であること、音質劣化の要因をまだすべて分かっていないのが現状だと思います。
    そんな中で必要条件はよいチップを使うこと、十分条件としては妥協しない設計だと思っています。特に設計は大事でDACチップはメーカーからスペックが公開されており電源のマルチ化(デジタル系、アナログ系を分ける)などが推奨されていますが、忠実に反映しているメーカーが少ないように感じています。
    ケーブルも重要だと思いますが、その前にDACのより高性能化が望まれます。
    そんな中でソウルノートD-2は現状では最高のDACであると感じます。自作派としてはこれらを参考に頑張っています。

    byマイペース at2021-01-29 11:24

  2. マイペースさん、こんにちは。
    レスどうもありがとうございます。
    昔、ソウルノートにCDトランスポートとS/PDIFで接続する非同期バッファを持ったDACがありました。
    トランスポートの影響を受けないとのことでしたが、実際にはトランスポートやケーブルの影響を受けていました。
    単純な設計ミスとする説もありましたが、私が指摘した原因が有ったようです。
    理想のDACはトランスポートやケーブルの影響を受けず、常に高音質で再生出来るもの、と考えていますが今度のソウルノートは実現出来たのでしょうか。

    byミネルヴァ at2021-01-29 14:12

  3. ミネルヴァさん

    ソウルノートD-2はDACチップにES9038PROを4ケも使った力作だと思います。音は聴いたことはありませんが、その他のチップや基板レイアウトからは他の国産機よりも一段上の実力がありそうな気がします。

    私は現在はR-2R‗DACを愛用していますが、これはCD創世記に考えられたDACの基本形ともいうべき回路です。デジタルフィルターもないノンオーバーサンプリングですが、最近は幸いにも高精度のチップ抵抗とスイッチングICを使うことができる時代となりかなり良い音になっています。ラックスマンD-06を音の基準として保有していましたが、必要もなくなったので手放しました。これからもよいICが出現すると思いますのでDACの音はさらに進化していくと思っています。

    なおプレーヤーとDACの接続はI2S接続でノイズに強い差動伝送です。PSオーディオの仕様でHDMIケーブルを使います。一般の規格になっていないので一部でしか普及していないのは残念です。

    byマイペース at2021-01-29 16:10

  4. マイペースさん、
    I2S接続ではHDMIケーブルを使っていても、HDMI規格で音声データを送っているのでは無いですね。
    HDMIケーブルの違いは音には現れませんか?
    HDMI規格ではオーディオ再生クロックが伝送されていますが、I2S接続でもオーディオ再生クロックは伝送されているのでしょうか?
    伝送されずにフロー制御が行われているのでしょうか?

    byミネルヴァ at2021-01-29 18:01

  5. ミネルヴァさん

    HDMIケーブルでI2S信号を送っています。映像系のHDMI規格とは違います。データ、LRクロック、ビットクロック、システムクロックを送っています。ケーブルにはGNDも複数あります。HDMIケーブルはシールドがきっちりされているのでこの線を利用していると言った方がよいかもしれません。一般的に各信号をジャンパー線でつなぐと10センチ以上にするとノイズが乗りDAC側でうまく受け取れません。ですので差動で伝送しています。HDMIですと1メートルでも問題なく伝送します。ケーブルによって音が変わるという方がいますが大騒ぎするほどは変わりません。
    PSオーディオ機器と一部の自作マニア間で利用しているだけかもしれませんが。
    一例です。http://0918.jp/wp/post-652/

    byマイペース at2021-01-29 18:28

  6. マイペースさん、

    HDMIでは データは3ライン(差動が3ペア)で送っていますので、I2Sではそれを利用しているのですね。
    オーディオ再生クロックは何らかの形で送られており、フロー制御はしていないようですね。

    byミネルヴァ at2021-01-29 18:58

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