都市伝説
都市伝説という言葉はよく使われるのですが、具体的には何を意味するのかと問われるととまどってしまいます。なので、Google先生に聞いてみると、「口承される噂話のうち、現代発祥のもので、根拠が曖昧・不明であるもの」（大辞林 第二版）というのが紹介されています。個人的にはこの後ろに「根拠が曖昧・不明であるものの、少なくない人々によって真実であると信じられているもの」と付けくわえたいですね。
今回取り上げて考えてみたいのは、オーディオの世界における「都市伝説」です。オーディオの世界ほどこの「都市伝説」に恵まれている世界はありません。いや、「ハイエンド」などという世界は、この「都市伝説」のみで成り立っていると言っても過言ではないほどです。ですから、範囲を「オーディオ」全体とすると取り上げるべき内容が膨大なものとなるので、今回はその範囲を「デジタル」の分野に限ります。
実は、こんな事を取り上げてみようと思ったのには二つの契機があります。
一つめは、超底辺スタジオさんが取り上げていた「オーディオ都市伝説」、もう一つはコメント欄で取り上げられていた「電源」に関わるやりとりです。
実は、この二つの内容には「共通項」が存在します。
それは、デジタルは「変化しない」という理論的前提に対して、あれこれの使いこなしによって「変化する」という「都市伝説」の真偽を検証するというスタンスです。
たとえば、超底辺スタジオさんは、「オーディオ都市伝説４」として、「LANケーブルで音が変わる、の怪」を取り上げられています。詳しくはリンク先のページを参照してほしいのですが、掻い摘んで紹介すると以下のようになります。
「オーディオ用LANケーブルに先鞭をつけたのはなんといってもオーグラインでしょう。なんと10万円/mです。」
「10万円もするんだから圧倒的なくらい良かなけりゃ割に合わないってもんです。」
「どういう理由で音が・・・改善されるのか理屈を考えてみました。」
ということで、４点について検証されています。
１．ジッターを低減させるのか？
２．データが化けるのを防ぐのか？
３．パケットのリアルタイム性が影響か？
４．LANケーブルを流れるアナログ雑音の影響？
そして、理論的には４番目の「LANケーブルを流れるアナログ雑音の影響？」あたりが考えられるかなという目星をつけた上で、「オーディオケーブル大手のSAEC製SLA-500 0.7m」で試されています。
貴重なる人柱に感謝あるのみです。
そしてその結論は、一言、「かわんね?じゃねーか！」です。
実に、妥当性のある検証方法です。
ということで、私もこのやり方にならいつつ、あれこれの「都市伝説」について考えていきたいと思います。
第１弾は、「PCの電源で音が変わる」です。
これについては、私が「Voyage MPD Starter Kit」で電源を強化すると音がよくなるという事を報告したのがきっかけで、コメント欄で面白いやりとりがありました。
もっとも、「PCの電源で音が変わる」というのは私が発見したことではなくて、すでにこの世界では「常識」に属する話で、都市伝説の信憑性を星５つで評価するなら、堂々たる５つ星の都市伝説です。
ところが、この都市伝説に対して、
「外部電源の違いによる音質は、バッテリー、シリーズレギュレータ、スイッチング電源の順だということは他の方のレポートでも拝見しました。ALIX自体はボードに実装されたDC-DCコンバータで動作していますのでこの音質差がなぜ発生するのか考えてみると不思議で仕方ありません。」
という疑問が呈されました。
その後、この疑問に対して
「PC電源を交換して音が変わった経験をお持ちでしょうか？ 」
という投げかけに対して
「PC電源の交換で音が変わった経験はありません。
正直に言うとデジタル処理してデジタル信号出しする機器で音が変わってしまってはオカルトの世界です。」
と返されています。
しかし、それに続けて
「それでも今回入手するALIXでもし自分で変化を感じてしまったら何らかの説明可能な理由を見つけなくてはならず、それはそれで困った事になりそうです。」と述べておられるのは、実に良心的な技術者的態度だと感心させられました。
そして、その結果として、
「トランス式ACアダプタに変えてみました。こちらの方が音がいいですね。十分に納得できる説明がつかず困っています。」
「ALIX → USB DUAL AUDIO → メモリバッファ付きDAI → DACチップで運用しているので尚更変わってもらっては困るんです。
「しかし結果が全てです。説明はその内こじつけて自分を納得させることとします。」
と述べておられました。
「十分に納得できる説明がつかず困っています。」というコメントと「しかし結果が全てです。」というコメントにすべてが表現されていると思いました。
ということで、この「PCの電源で音が変わる」というのは都市伝説から抜け出したと見るのが妥当なようです。
なぜ変わるのか？・・・のあまり当てにならないこじつけ（＾＾；
「DC-DCコンバータ」というのは名前のとおり、直流電圧を自由自在に変えることができる回路の事で、いわゆる「スイッチング電源」の一種です。私の理解に間違いがなければ、この回路はゲートを開けたり閉めたりしながら、そのタイミングによって電圧をコントロールするもののようです。
ただし、その開け閉めには２種類があるようです。
１．開け閉めのタイイングは一定にしながら、開いている時間を変化させることで電圧をコントロールする。
２．開いている時間は一定にしながら、開け閉めのタイミングを変化させることで電圧をコントロールする。
回路的に簡単で消費電力が小さくてすむのは２の方らしいのですが、負荷に対する追随性が悪くノイズも出やすいとのことです。ALIXの「DC-DCコンバータ」がどちらの方式を使っているのかは分かりませんでしたが、もしも簡便な２の方式を使っているならば、スイッチング電源を使ったときには急激な負荷の変動に対する追随性に問題が出る可能性はあるのかもしれません。
しかし、「スイッチング電源」というものが持っている本質的な問題は、ゲートの開け閉め（これをスイッチングというらしいです）のたびに、スパイク･ノイズ(スイッチング･ノイズ)及び電磁ノイズを発生させることでしょう。
つまり、「DC-DCコンバータで」はデジタル処理してデジタル信号出しする回路ですから、仕様にもあるとおり、７Vから２０Vの範囲で電気が供給されれば、ALIXを動作させるのに必要な電圧は確保されます。それは当然のことであって、そこへ供給される電源がバッテリーであろうがスイッチング電源であろうが関係はありません。バッテリーでは動作するがスイッチング電源では動作しないというようなことはあるはずがないのです。
しかし、問題なのは、そこへ供給される電源の「質」なんだろうと思います。
直感的にイメージすれば、ALIXは内部的には「DC-DCコンバータ」を経由して動作するわけですから、どのような電源を使おうが、その部分で「泥（スパイク･ノイズ及び電磁ノイズ）」をかぶせられます。しかし、そこへ流れ込む電気がスイッチング電源を経由した「泥水」なのか、バッテリー経由の「清水」なのかで、最終的な汚れ具合は変わってくるような「気」がするのです。
たとえば、エルサウンドさんが「アップルノート用アナログ電源」を販売されていて、
「ご覧の様に一般的に使われているスイッチング電源（ACアダプター）のノイズ波形は”マックパワーキット”（アナログトランス式）と比べると音楽を聴くのにこれで良いのかと思える位大きく（約一千倍）、汚いものです。」と述べておられます。
もっとも、専門的にはスイッチング電源のノイズの測定というのはかなり難しいらしくて、エルサウンドさんが示されているデータも一例と考える必要があるようです。しかし、それでもこれを見れば、ALIX本体の「DC-DCコンバータ」に至るまでの電源の質には大きな差があることは認めないわけにはいきません。
つまり、「DC-DCコンバータ」がデジタル的に保証するのは「電圧」の一点であって、そこに入り込んでくる様々なノイズまではキャンセルしないという風に考えれば、「PCの電源で音が変わる」ということも説明がつくのではないかと考えます。
電源部に入り込んだノイズが音質的にどのような悪さをするのか？
では、このような電源部に入り込んだノイズが音質的にどのような悪さをするのかといえば、おそらくは「S/N比」を悪化させる・・・でいいのかと思います。
デジタルの世界では確かに音楽情報はすべて「0」と「1」になってやりとりされるのですが、その実態はアナログな電気信号です。つまり、デジタルデータはアナログな電気信号としてケーブルの中を流れていくのです。
このあたり、私の理解はかなり怪しいので（上の部分もかなり怪しい＾＾；）自由につっこんでいただいていいのですが、・・・
つまりは、デジタルの「0」と「1」は二つの電圧レベルとして認識される仕組みになっていると思うのです。たとえば、0V~10Vの時は「0」、20V~30Vの時は「1」というような感じです。
ところが、昨今のデジタル機器はきわめて低い電圧で動作するものが多くて、この論理値がかなり小さくなっているのが現状のようです。もしも、論理値の「0」が0~1.5V、「1」が3.5V~5Vあたりになると、電源にのってくるノイズは、いかにデジタルといえども無視できないような気がするのです。
動作している電圧が大きければ多少のノイズは吸収できるでしょうが、電圧が小さいと本来は「0」とすべきデータがノイズによって「1.5V」を上回って「0」とは認識されなくなることは簡単に予想できます。この「0」と「1」の間の電圧は論理が遷移するときにのみ容認される電圧なのですが、もしもノイズによってそのような状態が長く続くとシステムは不安定になります。
さらに言えば、このノイズによって本来は「0」であるべき論理が「1」になったり、その逆も当然予想されるわけです。
その結果として、おそらくは「S/N比」を悪化させる・・・のではないかと思う次第なのです。
まあ、あくまでもド素人の戯言ですので、ご自由に突っ込んでいただければ幸いです。
ただし、「PCの電源で音が変わる」はすでに都市伝説からは脱出したと認定していいと思います。
ユング様
今日は
相変わらず迷宮の中にいるPhoeniciaです。
blogにはALIXの電源系を回路図から起こして簡単に検討した結果を載せています。
先ずALIXボード内の動作では、
SNが問題になるようならOSが飛びますので、継続的に正常動作している限りSNは除外していい要素だと思います。
次にボード外との通信では、
LANはノイズがあればパケット再送で救われますので除外しましょう。
後はUSBぐらいですね。
アースラインにノイズが回り込み、多分アイソクロナス転送なので再送はされること無く信号品質が落ちるとかでしょうか。
こじつけっぽいです。
USBを、信号、電源含めて機器間で完全にアイソレートするガジェットを手に入れましたので試してみます。
電源によって音の傾向やSN感が変わるため、試行錯誤しているうちに本記事を見つけましたので、拝見しました。
とりあえず、0が1になってしまう(データが化けてしまう)ことはないと思いますが、0がアナログ的に言う0.05とか0.1とか、デジタル的に0と判断される閾値の範囲内で振れている可能性はあると思います。
デジタル伝送路も、実態は周波数の高いアナログ伝送路なので、同様のことが起こっていると考えるのが正しいのかもしれません。それが、電源状態の改善というアナログ的な手法によって影響が出てくる原因なのではないでしょうか？
以上のことは、テスターなりオシロスコープでチェックしないと確実なことは言えないので、推論となってしまうことをお許しください。
少し補足します。
USBの信号品質が落ちてデータ化けを起こした場合、音質の劣化程度では済まず、このために生じるノイズ音量は、最大となる確率と最小となる確率は同じだと思います。
聞いていてそんなノイズは出ていませんので、USBアース部ノイズ → DDC → DACのアナログ増幅部アース電位が振られる、くらいが有り得る影響かなと考えたりもしました。
しかし、DDC?DAC間を光接続してアースを完全分離してもALIX電源の種類による音質差を感じてしまいます。
尚、DDCからの信号にノイズが乗ってジッター増えていたとしても、今使っている環境ではメモリバッファによりジッターは消されます。
それでも音質差を感じてしまうので厄介といえば厄介です。
気分よくいい音だと思って聞けているのでそれで満足すべきでしょうか。
いつも楽しみに記事を拝見しているPCオーディオ実験室さんに参照していただいて光栄です。超底辺すたぢおです(#^.^#)
電源は明らかに変わりますよね。こちらのちょっと昔の記事を参考にしてエルサウンドさんの電源を購入してvoyage MPD starter kitに接続してみたところ結果は激変でした。眠たかった音が俄然しゃっきりして、投資以上の価値があったと思います。
想像するにこちらの記事に書かれているようにアナログ領域でのノイズがジッタを発生させるのではないのかなぁ、と思いました。
僕は半分デジタル世代なので「デジタルで音が変わるなんてあり得ない」って思っていたんですけど、Beyond bit-perfectを読んで宗旨替えしました。PCオーディオと言ってもやはりオーディオ。変化の大小はあっても何をやっても音は変わるのかもしれませんね。
↓Beyond bit-perfect
http://vaiopocket.seesaa.net/article/211699878.html
こちらの方こそ、興味深く拝見しています。（＾＾；都市伝説の続きは特に楽しみにしています。
>想像するにこちらの記事に書かれているようにアナログ領域でのノイズがジッタを発生させるのではないのかなぁ、と思いました。
「Beyond bit-perfect」は以前にも熟読したことがあります。なかなかこのあたりのことをスッキリと解説してくれる人がないですね。
今は、理論よりも試行錯誤が先行し、その試行錯誤がもたらす現実を理論が必死で追いかけているという事なのでしょうか。
未だに「デジタル」は、殆ど解明されていないと言うことなのでしょうね。
電源も信号もアイソレーションした上で、影響がある、というのはいかにも悩ましいですね。これと同様な現象は沢山ありますが、いづれは（誰かが 笑）解明してくれないかと期待しています (^^;;
最近のPCオーディオで最大の都市伝説？は、「CD再生にはデータの欠損があるが、リッピングにはそれがない」でしょう。CDPのS/PDIF出力をPCで録音して比較すればすぐわかることなのに、そう思い込んでいる人は多いですね。
いつも興味深く拝見しています
ONKYO HDC-1.0の電源をエルサウンドさんで制作してもらい、聴いてみたが音に変化は感じられませんでした。
気を取り直して何となく交響曲を聴いてみると目の前に大きな楕円形のオケが見えるのです、綺麗な形です。
試しに付属の電源アダプタに付け替えて同じ交響曲を聴いてみると形は似ていても部分的に欠けていたり欠けた部分が移動したりと安定しません。もう一度、新電源に換えると綺麗な安定した形になります。
小編成の曲では楽器の位置がはっきりして動きません
後になりましたがプレーヤーはWebFilePlayerです
音質より安定感が良くなったという感じでした。
USBアイソレータを付けてみました。
更に空間表現に優れた音になりました。
例えプラセボ効果だったとしても、気分良く聴けるのは良いことです。性能を追求するのは手段であって、良いと思える音楽を聞くのが目的ですから。
１．データ化けの可能性
・伝送路上のジッター
アナログ信号までの間にデジタルのバッファがあれば、必ずシリアル-パラレル変換されている。その時点でUSB/LAN
バス上のシリアル信号のジッターを議論することは意味がない。
そこで、音質が変化することがわかる（＝ある程度長時間にわたり伝送エラーが発生）するようでは、通常のデジタル機器もまともに動作しない。まったくナンセンスである。当然、デジタル機器がまともに動作できないようなケーブルは論外であり、通常のケーブルではありえない。
・一般的なデジタル機器が正常動作する範囲でのデジタル信号上のノイズ
これも、前述同様、データ化けにはつながらない。
２．ノイズ
・伝送路（ケーブル上）でデータ化けが発生しない、ビットパーフェクトの状態は、１項から簡単に実現できることがわかる。（あくまでもハード上の話、ソフトの影響はここでは議論の対象としない）ではなぜ、音に差が出るのか？考えられる原因は、デジタル系の電源、GNDのノイズがアナログ回路に回りこむ、または、デジタル信号とアナログ信号が隣接している場合、デジタル信号がきれいなどんなにきれいな矩形波であっても、その立ち上がり、立下り時にスパイク上のクロストークがアナログの伝送路上に発生するからである。（むしろ、きれいな矩形波ほど、クロストークは大きくなる） したがって、デジタルとアナログを完全にAC的、かつDC的に分離でき、かつ通常のデジタル機器が動作する程度の伝送品質が保たれていれば、デジタル部のノイズは音質に影響しない。
デジタルケーブルで音が変化するとすれば、デジタル信号の品質ではなく、デジタル部のノイズがそのケーブルを使用してアナログ部に回り込んでいるかどうかだけである。
簡単に言うと、携帯(デジタル部）をラジオ（アナログ部）に近づけると、ラジオにノイズが載る。これがすべてである。
繰り返すが、ソフト処理が変われば、デジタルデータが変わるのでデジタル部で音は変わる。しかし、それは、以上述べてきたこととは論点が異なり、まったく別の次元の話である。
＞例えプラセボ効果だったとしても、気分良く聴けるのは良いことです。性能を追求するのは手段であって、良いと思える音楽を聞くのが目的ですから。
これには、大賛成である。気分、体調によって聴きたい音楽が変わるのと同義と考える。大脳がそう感じるのである。技術的、電気的に、科学的な解釈がどうであっても、まったくナンセンスなことでも、その人がそう感じれば、それはその人にとって紛れもない事実である。
技術的なことと、感性を同じ土俵で語ることが？？である。
したがって、技術的なことを忘れ、自己満足浸り、それを他人に押し付けないことが平和で、幸せを保つコツかな?！！
>デジタルケーブルで音が変化するとすれば、デジタル信号の品質ではなく、デジタル部のノイズがそのケーブルを使用してアナログ部に回り込んでいるかどうかだけである。
貴重なコメントありがとうございます。
私も、問題の本質はそこにあるような気がしてきました。
だったら、そう言うノイズをフィルターでカットするというようなことはできないのだろうかという気がしています。
尤も、その辺りは全くの素人考えではありますが・・・。
ただ、1メートル10万円もするようなLANケーブルが売れる世の中なら、そう言うノイズフィルターなんか簡単に作れそうな気がするのですが・・・やはり、難しいのでしょうか・・・。
>したがって、技術的なことを忘れ、自己満足浸り、それを他人に押し付けないことが平和で、幸せを保つコツかな?！！
全くその通りだとは思いますが、ただ、訳の分からない商品が出回って魑魅魍魎の世界になるのも困るなぁ・・・という思いも消えません。
＞ただ、1メートル10万円もするようなLANケーブルが売れる世の中なら、そう言うノイズフィルターなんか簡単に作れそうな気がするのですが・・・やはり、難しいのでしょうか・・・。
非常に難しいと思います。
というのも、たとえば、フィルターの代わりにS/PDIFに光を使ったとしても、光を受ける回路はデジタル(IC内部のトランジスタはスイッチング）動作をしており、その後のデジタルーアナログ変換も絶縁は難しいと思います。アナログ部にフィルタを入れる場合、聞こえる音に変化を与えるノイズ、つまり可聴域のノイズ成分を、可聴域の音楽成分と分離する必要があり、、、、できるのかな？？？
書いてて気付きました。つまり、DAコンバーター内部にフィルターを入れるのが最善かと。。。。たとえばラダー抵抗のビット入力毎とか、（この辺はかなり想像が入り込んでいて適当かもです）
だから、本気でやろうと思うと、外付けのフィルターは難しいかもです。
あっ、、電源のスレッドだったことに気付きました、、、
ユング君さん、他の方々、、
スレ違い、申し訳ございませんでした。
いつも、楽しくROMさせていただいており、
つい書き始めたら熱くなって止まらなくなってしまいました。
DAコンバータチップは既に、プラス電源もアースもデジタル系とアナログ系で分離してあるのが主流ですね。当然チップ内部の配慮もしてあるでしょう。そうでなければSNが-130dBなどという性能は出せないと思います。チップ外部へのフィルタデバイス接続やプリントパターンまで細かな指定があります。
その上で尚、ALIX電源交換で音が変わったように聞こえるので困るんです。
Phoenicia on 様
確かにそうですね。。。回路図上は分離されています。
ただいえることは、２mm?３mm程度でも、クロストークは発生してしまうことです。これは、DAコンバーターICのチップ上だとAとDが分離できない距離です。そして”SNが-130dB”、、これってどういう測定条件や、どの周波数帯域でこれだけのSN比が測定されているのか明記されていません。以前の、車の燃費表示のようなものです。（すみませんフルすぎて、60Km/h走行時と10mode燃費のような、、） で、intelも同様な配線条件が出ていますが、同じ条件で設計しても、それ以外の部分でM/Bメーカーごとに他のI/Oとの相性が出ています。
また、たとえば、ICテスターって凄い形しているんですよ。
円形の基板の上に片面銅箔のベタアースがあって、ICから数１０ｃｍ以上は放射線状に信号が引き出してあって、他のノイズを受けないみたいな、、、、ただ、残念なことに、どのくらいのノイズが聴感上、どのくらいの影響があるかは、定量的に私にはほとんどわかりません。その辺の知識がないんです。
長くて申し訳ございませんが、メーカーが出している配線条件って、確実に動く程度のもので、それ以上ではないです。というか、それ以上のものを、他の要因がたくさんある中で確実な条件を出すことも不可能です。
＞ その上で尚、ALIX電源交換で音が変わったように聞こえるので困るんです。
そそうなんです。それは事実です。
つまり、電源とオーディオ信号の間で、本当に”SNが-130dB”、が実現できているの？？？？？？ということかなと思います。
私は、メーカーのデータは参考にしますが、所詮、実使用環境と違うので、参考程度にしか考えていません。（極端に悪いものはさすがにPassしますが）
なのでデジタル系が強い（アナログ系に疎いともいう）私としては
アナログ部を固定値にして、ユング君さんのようにデジタル部（再生ソフト系）を極めるのが、面白いなと思います。
(勝手なこと言ってごめんなさい）
って、これだけ書いといて、これしか結論ないの？って突っ込みはなしで、、、、m(..)m
CPUはギガオーダーですから分布定数の世界ですね。配線の巧拙で性能が変わるのは無理がないと思います。
それよりもチップ設計時、特にデジアナ混載チップはノイズ関係はしつこいぐらいにシミュレーションをやり倒しますから、クロストークなどは真っ先に当然考慮してあると思っています。
シミュレータの性能が悪ければ別ですが。TIはそんな間抜けではないでしょう。
と言うことで少なくともチップに瑕疵はないものとして進めないと本当にオカルトになってしまうような気がしています。