2020年9月10日の状況 試作
A/DコンバーターADC1804のDSD出力をI2Sフォーマットに変換してRaspbeerry Piのコネクタに流す変換基板を作りました。
これでRaspberry Piを使ってDSD録音できますが、最終目的地はずっと先です。 今日の写真は中間生成物です。
問題点は、PSoC4 prototyping kitが販売終了してしまったこと。 あわてて発注したストックがあと10枚ありますが、代替手段を考えないと。
ここでは、試作品アンプに関わる進捗を取り上げます。
新しい試作品を実装しようとして数週間作業しています。 1週間前にPSoC4 prototyping kitに書き込む時使用したkit progが、認識されなくなってしまいました。 Webmasterの自宅では、外出している間に動かなくなっているハードウェア、ソフトウェアをよく見かけます。 過去1週間だけでも、ノートPC1台、タブレット1台、シーリングライト、NAS1台、ソフトウェア数種が動かなくなりました。まだ確認していないところでも、動かなくなった機材があるかもしれません。
以前、オーディオ分野で名刺交換した会社さんに、一通り連絡しているところです。 要望があれば出かけて行ってデモンストレーションします。 「webmasterと名刺交換したことあるのに、連絡来ていないぞ！」と思われた方は、お気軽にご連絡ください。
相変わらずPSoC4の動作が安定していません。
新規会社を立ち上げる準備をしていますが、 なかなか進みません。 このまま手元の資金が尽きた場合や、webmasterが不慮の事故に遇った場合は、日本人に特許を使わせないように海外へ特許の全権利を売り渡す予定です。 この特許が画期的な効果を持っていた場合、日本のオーディオメーカーは全滅するかもしれませんね。
貸出用の試作品を作りました。 詳細は、こちらへ。
A/DコンバーターADC1804のDSD出力をI2Sフォーマットに変換してRaspbeerry Piのコネクタに流す変換基板を作りました。
これでRaspberry Piを使ってDSD録音できますが、最終目的地はずっと先です。 今日の写真は中間生成物です。
問題点は、PSoC4 prototyping kitが販売終了してしまったこと。 あわてて発注したストックがあと10枚ありますが、代替手段を考えないと。
AliExpressで買ったDIR9001基板を使って、S/PDIF再生用のPDMアンプを作りました。
AK4137を使うバージョンと比較して、再生音にダイレクト感がありますが、ちょっと硬いです。
FPGAを使ったPDM変調は順調なのですが、I2S信号が休止した後復帰するタイミングでポップノイズが出ます。
XMOSとつないでいる方はちゃんとMute信号を見ているのに、ポップノイズはやはり出ます。
Mute期間を伸ばしたほうがよいのかな?
DTVとゲーム機を音源にしたときのノイズについて書きます。
普通にNHKのニュースを聞いているくらいでは、小音量が原因のノイズは聴こえません。
ドラマのBGMとして小音量の音楽がかかっている時には、ジュワジュワとノイズが乗ります。
ゲームもメインのセリフや効果音はちゃんと聞こえるのですが、遠くから大勢の人のガヤが聞こえるような時にはノイズが出ます。
DTVとゲーム機を接続する時には、高次の⊿Σ変調器が必須のようです。
FPGAを修正した結果、音質向上しました。 硬い感じもなくなり、ソフトウェア変調と同等です。
ノイズの出方も減少し、普通にTVの報道やTVゲームをしている限り気になりません。 普通に再生している時、スピーカーに耳を近づけるとノイズが聞こえるかもしれないくらいです。 よく注意して聞くと、TVが無音になった時PCMに-40dBくらいの背景ノイズが出ているらしく、小さく「じゅわじゅわ」と⊿Σのノイズが出ています。
AliExpressで買ったWM8805基板を使って、S/PDIF再生用のA/Dコンバーターを作りました。 機能的にはよく似た商品が安価でありますが、1点工夫しました。 I2S信号のレベルメーターを付けたことです。
PCM1808の24ビット出力をFPGAが見張り、データが0x800000と0x7fffffのどちらかだった場合、5連LEDの赤が点きます。 1/10秒のホールド付きです。 残り4箇所ある緑のLEDは-6dB毎に区切って信号の強度を示します。
厳密に言うと、赤いLEDが点灯してもギリギリでレベル内である可能性もありますが、オーバーレベルを確実に捕まえるため、この仕様にしました。
これでアナログ入力もPDM出力できるようになりました。 I2S信号をS/PDIFにする代わりに直接PDM変調してスピーカー駆動でも良かったのですが、PDMパワーアンプがあまり気味なので、この仕様にしました。
個人的にはPCM1808の仕様に不満があります。 プラス電源だけで動作するため、入力にDCデカップリングのコンデンサーがつながっているのが不満です。 PCM4202を買ってあるので、そのうちPCM4202の出力をPDM変調してやろうと思いつつ、放置状態です。
FMレシーバーの出力を、このADC経由でPDMアンプ出力したときと、アナログ電流駆動アンプで出力した時の比較をしました。 ADC経由だと低音が減ります。 やっぱりDCデカップリングのコンデンサーが不利ですね。
ほぼ同じヘッドフォンアンプを作って、電源のコンデンサーだけ変えてみました。
秋月電子通商で以前安売りしていたオーディオ用電解コンデンサ2200uFと個体電解コンデンサ1000uF x 2を比較中です。
途中報告です。 個体電解コンデンサの方が、若干ノイズが少ないですね。 どちらもピアニシモを再生すると、音楽信号に呼応してホワイトノイズが大小します。 ブリージングノイズと言うのでしたっけ。
液体電解コンデンサの方は、ブリージングノイズに追加してバックグラウンドに一定レベルのホワイトノイズが乗っています。
久しぶりにUSB DAC+アナログアンプと出音を比較してみました。 PDMアンプは、出力のリニアリティがダントツですが、解像度に欠けます。 一般的な方式と比較すると、こんな感じです。
解像度が足りない理由は、⊿Σ1bit方式と出力周期2.8224MHzの組み合わせがCDDAの解像度まで達していないからです。 この話は、こちらに書きました。
リニアリティに優れ解像度が足りないPDM方式の聞こえ方について書きます。 4ピースのR&Rバンドだと、ほとんど違いがわかりません。 楽器の数が増えると、メインの楽器あるいは音の大きい楽器が目立って、それ以外の楽器が隠れてしまいます。
「『解像度』という表現がわかりにくい」という指摘が来たので追記します。
ケーブルや電子部品が劣化して出力がなまってしまい、出音にメリハリが無くなったような状態を、ここでは「解像度が低い/足りない」と表現しています。 オーディオ機器を更新したときに同じ音量でも細かなディティールが聞き取れる状態を、「解像度が高い」と表現しています。
PDM方式でノイズが乗るのと解像度に不足を感じる理由の一つは、電源の安定性にありました。 電源に大容量の電解コンデンサーをつなぐと改善します。 ヘッドフォンアンプで6800μF以上の電解コンデンサーが必要になります。 スピーカーだとそれ以上です。 とりあえず現状で考えつく対策は、電解コンデンサーの物量投入です。
PDM方式でノイズが乗る原因が判明しました。 主に試聴に使用していたヘッドフォンのヘタリでした。 別のヘッドフォンに差し替えたらノイズが再現しません。 ノイズが出るのはもう10年以上使っているヘッドフォンだったので、引退させることにしました。
2022年12月16日 記事を分割
2024年5月24日 追記
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