中田式D/A変換進捗

重要なお知らせ 2017年1月19日

中田式D/A変換を試行錯誤しているうちに、『瓢箪から駒』が出てきました。新しい発見をうまく展開すれば、低価格帯のオーディオ再生を格段にHiFi化できそうです。

先日デモした機材についてアンケートと交換に情報開示する件は、すでにお約束しているのでなるべく早く実施します。それ以外の中田式D/A変換関連の作業は一時ストップして新発見に注力し、2017年中の特許出願と商品化を目指します。

千葉県の発明協会に聞いた話ですが、最近の世知辛い世の中では他人が出願手続きしている特許を盗む輩がいるそうです。特許出願手続きを代行する弁理士さんの周囲でサポートしているスタッフから漏れることもあるとのことでした。

Webmasterの自宅にも知らないうちに漏電が仕掛けられていたりしていますし、決して情報を守れるセキュアな状態とは言えません。そこで、弁理士さんに説明する目的で2017年1月16日に作成したPDFファイルのハッシュ値を公表しておきます。これで特許を横取りする輩がいても、先にwebmasterがPDFを書いていたことが証明できます。ファイル本体は、時限金庫に預けてあります。

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中田式D/A変換の商品化状況

2016年12月7日『第14回1bit研究会』で展示している最中にMakuakeから連絡があり、「採択しない」とのことでした。別のスポンサーを探します。

参考のため以下に、Makuakeへ提出した説明資料を公開します。

中田式D/A変換の説明

プロジェクト性質の説明

『中田式D/A変換の回路をぜひ所有してみたい』という方がいらっしゃいましたら、今すぐにでもオーディオ・メーカーに「中田式D/A変換を商品化して欲しい」と消費者の立場でプレッシャーをかけるのが有効だと思います。

プレッシャーという表現を具体的に表現すると、メーカーの問い合わせ窓口に「第13回1bit研究会で発表された中田式D/A変換を貴社では製品化しないのか？」と問い合わせることです。日本人は権威に弱いので、大学や基礎研究機関に勤める人は所属組織を名乗るとより有効でしょう。

試聴は、比較的好評なんですけどね。(大メーカーの広告のような「絶賛された」なんて大げさな表現は嘘になるので書けない)

Webmasterは、「出資したい」とか「我社で商品化したい」という申し出も歓迎します。

以下はWebmasterの個人的意見ですが、イマドキの経営者や出資者は出費に対して短期的で確実な見返りを求めるので、大企業で『ハイリスクハイリターン』となるブレークスルーの研究をすることは不可能だと思います。どこの会社も『ノーリスクノーリターン』を実行しています。ブレークスルーやイノベーションを実現できるのは、小回りの効く個人となりました。発明者と出資者を結ぶ仕組みが必要だと感じています。邦画を作る時のように、新技術を製品化するときも『製作委員会』方式をとってテーマ一つ毎に集合と解散をすべきでしょう。トラ技の編集長にそういう話をしてからもう何年も経ちます。

終了した作業

日付	項目	状況
2014年12月	中田式D/A変換第1試作の稼働	USBマイコンのGPIOからΔΣ信号を出して、OPアンプで電流増幅してみました。音は出たもののP(ピアニッシモ)で、『キュルキュル』というノイズが乗りました。 CQ出版社の編集さんに何度も報告したものの、いつもスルーされました。
〜2015年3月	中田式D/A変換第2、第3試作	第1試作のノイズを減らそうと別の回路を試してみましたが、失敗しました。
2015年4月	中田式D/A変換第4試作	ΔΣ信号の直接出力をいったんあきらめて、スイッチング周波数を下げたPWM変調を1W+1WのD級アンプに出力して一定の成果が出ました。
〜2015年6月	中田式D/A変換第5試作	第4試作のD級増幅段を、TiのLSI評価基板に置き換えて10W+10WのD級アンプを作りました。『第13回1bit研究会』でデモンストレーションした機器はこの第5試作です。
2015年12月9日	『第12回1bit研究会』で機材展示	第5試作をCQ出版社から出したΔΣ録再キットと並べて機材展示しました。
2015年12月19日	CQ出版社から『エレキ工房No.5』が発売	入稿から紆余曲折を経て、ΔΣの解説本が出版されました。
2016年5月	中田式D/A変換第6試作に着手	安いUSBマイコンで『中田式D/A変換』を実装できないか挑戦した。 2ヶ月作業したものの、PSoC5LPのUSBフルスピードで5.6Mbpsが出せません。 2016年12月現在、開発は中断しています。
〜2016年6月	『第13回1bit研究会』に向けてシミュレーション	中田式D/A変換の性能を理論的に評価するため、プログラムを組んでシミュレーションを繰り返しました。計算結果を発表に用い、評価用プログラムは公開済みです。
2016年6月22日	『第13回1bit研究会』で研究発表	第5試作を持ち込んで、『中田式D/A変換』の理論を発表しました。
2016年7月11日	AV Watchに掲載	第4試作がWEBサイト『AV Watch』に掲載されました。
2016年7月	第7試作に着手	工業用のマルチビットD/AコンバーターLSIを使い、第7試作の実装をはじめました。デバッグ中に他の作業を始めてしまったので、中断しています。
2016年8月	第8試作稼働	DIYINHKというネットショップで購入したXMOSとマルチビットDACを組み合わせて第8試作を作りました。ソフトウェア・オーバーサンプリングのデータ再生実験に使っています。
2016年9月	ΔΣ変換ツール作成	山崎先生の「PyramixというDAWの一時ファイルから音源を取り出したい」というリクエストに応えて、ツールを作りました。第14回1bit研究会のページで配布中です。
2016年10月	PSオーディオ方式のI2S伝送実験	PSオーディオという海外のオーディオメーカーが考案した方式でI2S信号を伝送してみました。具体的には、I2S信号を長距離(数メートル)伝送する技術です。 I2S信号は本来同じ基板上に送受信のLSIを並べて使うのですが、LVDS信号に変換してHDMIケーブルを通します。 HDMIはケーブルを物理的に利用しているだけで、画像信号との互換性はありません。
2016年10月	第9試作稼働	マルチビットDAC(TDA1545A/AD1856の切替)で第9試作を作りました。ソフトウェア・オーバーサンプリングのデータ再生実験に使っています。
2016年10月19日	Makuakeにプロジェクト申請	今後の研究資金を稼ぐため、Makuakeにプロジェクト申請しました。 2016年12月7日にメールが届いて、却下が伝えられました。
2016年10月22日	内輪で試聴会	知人のオーディオ関係者に声をかけて、第9試作の試聴会を開きました。頂戴したコメントは、「第9試作は高いレベルのHiFiだが、USB3.0接続のES9038基板じゃないと売れない。」とのことでした。オーディオを販売する側のカタログスペック信仰は、根が深そうです。
2016年12月4日	ΔΣ信号を直接増幅してスピーカーを駆動	第4試作の1W+1Wフル・ディジタルアンプを改造して、ΔΣ信号をLPF経由でスピーカーに送ってみました。第一印象は、HiFiです。以前別回路で試した時に、電源電圧の変動から来ると思われるノイズに悩んだのが嘘のようです。
2015年12月7日	『第14回1bit研究会』で機材展示	山崎先生からの依頼で作成した基板と第9試作を並べて機材展示しました。
2016年	Kさん向けファームウェア	「TDA1545Aを1チャネル1個づつ差動で動かしたい」というKさんのためにUSBマイコンのファームウェアを作りました。
2016年	Mさん向けファームウェア	「USB→SDIF2のアダプタが欲しい」というMさんのためにUSBマイコンのファームウェアを作っていましたが、キャンセルになりました。
2016年	スピーカー埋め込みの椅子	「楽器演奏者のためにPAを組み込んだ椅子を作りたい」という人からの依頼が来たので、アドバイスしました。

進行中の作業

項目	状況
各種試作品の商品化	今後の研究費を稼ぐために、いろいろ試しています。失敗したら、2017年中に生活保護を申請することになるでしょう。
ΔΣをさらに変調してみる	デジタルアンプを使った時に効率よくΔΣ信号を電力増幅する目的で、追加変調を試しています。山崎先生は、ΔΣを追加で変調することに否定的です。
新方式NFB	電圧NFBでも、山本式電流NFBでもない方式を考えています。部品は買ってあるのですが、スマートな回路を組むために考慮中です。試作が動作するまであと数ヶ月はかかるでしょう。うまく行けば特許が取れそうなネタです。
IntelパソコンのPCI基板からPSオーディオ伝送	Raspberry Pi3Bではなく、IntelパソコンにさしたSE-90PCI基板からI2S信号を取り出して、HDMIケーブルで伝送する予定です。空き時間が1日もあれば試せます。
Volumioの調査	Volumioとは、IntelパソコンやRaspberry Piをオーディオ専用機にするLinuxパッケージです。自作のオーディオ専用機ではCGIが動作していて、AJAXをちまちまデバッグするのが面倒になったので、こちらに乗り換えることを計画しています。
中田式D/A変換のD級アンプ精度向上	必要なLSIは購入済みで構想もできているのですが、実装する時間が取れません。空き時間が1ヶ月位必要です。
Raspberry Piでソフトウェア・オーバーサンプリング	Raspberry Pi3のNEON命令では、間に合わないことがわかっています。 SoCのGPU回路を使えば、第13回で発表した程度のオーバーサンプリング計算ができそうです。数少ない簡潔な資料を読んでトライアンドエラーで実装する場合、かかりっきりでも数ヶ月必要です。
スティックパソコンでソフトウェア・オーバーサンプリング	Raspberry Pi3がダメなら、スティックパソコンでVolumioが動作しないかと考えました。スティックパソコンのEFIは32bitでBIOSエミュレーションできないとか、有線LANハードウェアを繋がないとLinuxがブート途中で無限待状態になるとか、スティックパソコンのM.2インタフェースのSSDからVolumioをブートするにはデバイスドライバを追加してディスク・イメージを書き換えなければ、とかいろいろ壁があります。
中田式D/A変換のD級アンプ向け電圧可変安定化電源	第13回1bit研究会発表時にDC12Vのスイッチング電源で駆動していたD級アンプを、安定化電源で駆動する計画です。秋月電子通商で購入したキット2つを組み合わせて、独自改造する予定です。作業時間が3日も取れれば終わります。
突然屁理屈でWebmasterへの攻撃を始めた人たちに対応	ときどき、こういうことが起こります。いままで普通にコミュニケーションしていた相手が、突然屁理屈でWebmasterへの攻撃をはじめます。主張には一貫性がないし、とりあえず他人を攻撃する言葉をいきあたりばったりに並べてくるような状況です。原因不明ですが、丁寧に対応しています。
連絡がつかなくなった人達に対応	突然、連絡がつかなくなる人がいます。メールの送信サーバーを変えてみたり、電話をかけたりしても連絡つきません。先方の要望に応えた後、代償としてこちらの希望を述べるタイミングで発生することが多いです。このパターンで貸しを作ってある相手は、オーディオ界だけでも10人以上ですね。
6月以降増えた雑用(金にならない)に対応	なぜかいろいろと雑用が増えました。新しい顧客から急な見積り依頼が来て、見積書を提出すると音信不通になったりして。依頼通りの原稿を入稿したのに、先方の都合で出版延期になったり。

企画段階

項目	状況
SDRでFMステレオ放送のHiFi受信	FMステレオ放送をLinuxで動作するSDRで受信してみましたが、既存のソフトウェアでは音質が良くありません。 FIRをSSE/NEON命令で書きなおしてタップ数を増やし、HiFIにしたいと考えています。
ΔΣのA/D変換	書籍『ΔΣ型アナログ/デジタル変換器入門』の図9-4、図9-5にあるスイッチドキャパシタ回路を作って、A/D変換LSIに頼らないΔΣのA/D変換をしたいと考えています。
ディザを使った1bit A/D変換	山崎先生の提唱する1bit A/D変換を試してみたいと考えています。 CDDA相当の音質を1bit方式で入力するには、理論上3Gbpsの伝送速度が必要になります。 USB3.0やSATAでようやくこの速度をクリアするのですが、現行の記録メディアが規格上限速度に近い記録を常に保証できるわけではありません。業務用のハイビジョンRAWレコーダーを中古で買って利用できないかと、考えているところです。
特別安価な中田式D/A変換	オーバーサンプリングのフィルタタップ数を減らしたり、USBマイコンのクロック周波数に合わせたサンプリング周波数で出力すれば、安いCPUと少ない部品点数で実現できます。原理説明には役立ちますが、中田式D/A変換の持つ『従来方式よりHiFi』という利点がなくなるので、あまり乗り気ではありません。
VHSの再生産	VHSデッキの部品供給が止まって生産中止になったと聞いています。足りない部品がメカ部品ならばwebmasterの出る幕はありませんが、信号処理回路だったら代替手段があるかもしれません。
差動電流出力方式D/A変換LSIの外付けI-V変換回路検討	最近気づいたことですが、webmasterの自宅では差動電流出力のD/A変換LSIからの出音の低音が物足りないのです。 ΔΣを使うBurrBrownも、マルチビットのTDA1545Aも同様です。低音がきっちり出るAD1856や自作D級アンプの音を聴いてしまうと元に戻れません。低音をブーストする機能を持ったアナログアンプやヘッドフォンが流行る理由もそこにあるのでしょう。 I-V変換の途中で低音を損なっていないか、きちんと精査したいと考えています。
ΔΣ直接増幅アンプの出力向上	ΔΣを直接増幅する場合、出力段をMHz帯域でスイッチングさせる必要があります。 1Wバージョンは、片方チャネルのケーブル1本あたり、74AC245 ×2個の出力を16ピン束ねることで電流を稼いでいます。ステレオのBTL駆動で74AC245 ×8個になります。 10Wバージョンは、74AC245の数を10倍にして並べて電流を増やしても電圧を稼げないので、他のスイッチング素子を使わなくてはなりません。 MHｚ帯域でスイッチングさせるには、いろいろと苦労が伴います。現在、市販のパワーFETや駆動LSIのデータシートを眺めているところです。