スキップしてメイン コンテンツに移動

ケーブル物語：デジタルケーブルで信号は劣化するでしょうか？（その３）

 

伝送ジッターの音楽への影響は、音楽のすべてのトーンを変調することです。

というのが、前回（その2）の結論でした。

では、ケーブルで発生する伝送ジッターの発生原因は、何でしょうか？

■ジッタ－発生源
答えは、それはありとあらゆるものである可能性がある。
これは多くの場合、DAC出力とその性能に測定可能な影響を及ぼします。
しかし、それだけではありません。デジタルサンプルが受信デバイス/ DACに到着する前でも、ある程度のジッターが発生します。 
S / PDIFデジタルオーディオケーブルを例に取ります。
オーディオビットは、一連の「1と0」としてその上を移動します。
しかし、パルスがゼロからゼロ時間で最終値に達する完全な方形波を再現できるケーブルはありません。☚出来る限り周波数特性に優れた広帯域でハイスピードなケーブルが求められる。とフィデリティゲートは考えます。

ケーブルとその駆動および受信回路は、これらの波形を歪ませ、ノイズの多いパルスにし、低い値から高い値に移行するのに時間がかかります。
これらの値をキャプチャするために、そのような電気的歪みにもかかわらず、受信機は「ゼロ交差」でそれらをサンプリングします。
これは、波形が「1」か「0」かを示すしきい値を超える時間です。

■「ケーブル誘導」ジッタ－
波形がわずかに上下に移動すると（ビットが変化すると定期的に変化します）、水平基準線と交差する正確な瞬間も変化し、受信機（DACのD/A変換部）から見たときにタイミングが変化することがわかります。これを「ケーブル誘導」ジッタ－と呼びます。

これで、ケーブルを変更するだけでシステムのアナログ出力が変更される可能性があると最初に言った理由がわかりました。

ケーブルを変更すると、上記の波形が変更され、それに伴って、外部DACに送信されるジッターが変更されます。
上記により、デジタルサンプル値をキャプチャできますが、それらのタイミングを検出することになると、困難な状況に直面します。
Julian Dunnによるこの2回目の測定では、S / PDIF用に設計されたものではなく、通常のオーディオケーブルを使用しようとするとどうなるかを視覚的に確認できます。

受信者（DACのD/A変換部）がデータをキャプチャして「バッファ」（メモリ）に入れ、そこから再生するため、ジッターは問題ではないというよく言われる概念は間違っています。

オーディオサンプルは、再生されるまで便宜上キャプチャされて保存されます。ただし、DACはバッファキャプチャの前のタイミングを使用してサンプルを出力する必要があるため、この事実によってタイミング変動の影響が排除されるわけではありません。

これを読んでいるエンジニアは、受信機には、DAC用の調整可能なクロックを作成する役割を持つPLLと呼ばれる回路があることをすぐに指摘します。
また、PLLは入力のタイミングジッタ－を除去できます。
残念ながら、実際には、PLLはすべての変動を完全にフィルタリングすることはできません。
ほとんどの実装は、残念ながら聞こえるタイプの低周波ジッターに敏感なままです。これは、PLLがフィルタリングする周波数が低いほど、データをキャプチャするために着信レートに「ロック」する速度が遅くなるためです。言い換えると、ジッターを除去することで、デバイスが何かを再生し始めるのに時間がかかります。
これにより、PLLで発生する可能性のあるフィルタリングの量に上限が設定されます。入力を変更した一部のプロセッサ/ DACでこれが見られ、再生が開始されるまでに長い時間がかかるようです。
上記の問題には、賢いがより複雑な解決策があります。 S / PDIFインターフェースを備えたデバイスを長年構築した後、メーカーはほとんどの場合、ジッタ－を非常に低く許容可能なレベルに抑える方法を考え出しました。

「デジタルはデジタルである」という理由で、ケーブル効果などに反対する議論をやめなければなりません。
ケーブルは聞こえる違いをもたらさないかもしれませんが、それはそのようにシステム操作を誤って説明する言い訳にはなりません。
アーキテクチャ的には、ここにはかなり複雑なシステムがあり、それがどのように機能するかを理解することは、情報に通じた消費者であるための重要な部分です。

紹介した英語の記事の要点は、1.5nsという極小のジッターであってもオーディオに大きな影響を与えることと、HDMIのジッターはS/PDIFの実に40倍以上のジッターが測定されたという事実、そして、メモリバッファーやPLLという役割があってもジッターの影響を避けることは厳しいという点でした。☚ここで比較されたHDMIは古いバージョンであり、現在販売されているOPPOに実装されているHDMIのバージョンでは改善されています。

ジッターを極力抑えるために、精度の極めて高いマスタークロックジェネレータが重要となります。汎用の水晶発振器（50～100ppm）とは次元の異なる数百万もするルビジウム（0.00005ppm）やさらに精度の高いセシウム（0.00000005ppm）のマスタークロックジェネレータがレコーディングスタジオで使われているのはまさにその理由からです。

デジタル技術に疎いユーザーが、「デジタルはデータが変わらないのだから、CDだろうがメモリーだろうが、HDDだろうがSDだろうが、元のデータが同じであれば出てくる音は完全に同じ」というのは、全く間違った認識です。

「人は自分が理解できる物事しか理解しようとしない」

当時の実験結果から、S/PDIFとHDMIデジタル出力のバイナリデータは完全一致することがわかりました。
https://www.monionoheya.com/2020/10/hdmi.html　☚こちらが、要約する前の原文です。こちらで論じているのはHDMIとS/PDIFの比較ですが、私の要約はS/PDIFに絞り込んで要約しています。なお、この中にはUSB転送については論じていません。

次回のケーブル物語：デジタルケーブルで信号は劣化するでしょうか？（その４）では、
デジタルケーブルで発生する伝送ジッターについて考察します。

ケーブル物語：デジタルケーブルで信号は劣化するでしょうか？その４へ
ラベル:

コメント

コメントを投稿

このブログの人気の投稿

ケーブル物語

６ スピーカー・ケーブル端子　選択のポイント 端子を選ぶ際にYラグ端子とバナナ端子のどちらを選ぶべきか？ それぞれの長所と短所から考えます。 ■端子形状 ・Yラグ端子：接触面積が広く強固な締め付けに耐えるので接触抵抗が安定する。 ・バナナ端子：取り付けは一般的には差し込むだけで利便性が高い。抜き差しを頻繁にしていると接触が甘くなる場合がある。（ロック機構付きのバナナ端子は別） ・ピン端子：ビンテージ・スピーカーの場合は、ピン端子しか選択できないものもある。接触面積は点接触に近い。(点接触ではあるが、バインディング・ポスト側のネジで締め付けるため導通には問題ない） 理屈では、Yラグが良さそうですが、市販のYラグ端子には良いものが少ないです。Yラグであっても材質や表面処理（磨きや下地処理方法、メッキ種類やメッキ厚）が適切でない場合が多く、優秀なケーブルになればなるほど、端子による音質の劣化が顕著になります。 ■端子の材質 ・導電性：純銀＞純銅＞ブロンズ（銅と錫の合金）＞真鍮（銅と亜鉛の合金） 導電性だけを見れば純銀ですが、音色に銀のキャラクターが出てしまうことがあります。 ■表面処理方法（めっき） 金属は空気中に放置すると酸化により錆びてきます。そのため、導電性を維持しつつ金属表面を保護する目的でメッキ（鍍金）加工が施されます。オーディオ用の端子で使われるメッキは、以下のとおりです。 ①銀めっき：銀は、酸化でなく硫化（ 硫化とは硫黄成分に反応して銀が黒く変色することで、空気中の硫黄成分に反応したもの）により黒く変色しますが導通性には影響しないようです。 ②銅めっき：銅の金属に銅のメッキをする意味はあまり無いように思います。 銅は、空気中に放置すると酸化被膜（錆びの一種）が生じます。しかし、酸化被膜によりそれ以上酸化が進み錆びることを防ぎます。また酸化被膜は薄いのでホール効果により電流は流れてくれます。オーディオ的には、この酸化被膜も無いのが望ましいです。銅表面を磨いて導線を圧着したあと充填剤と熱収縮チューブで空気を遮断することで酸化被膜を防止できます。 以下は余談です。 中国製の銅端子を輸入し圧着しようとしたところ、あまりにも硬くて、これは鉄の上に銅メッキしたものであると疑いエナメル剥離用の溶剤に1時間ほど浸けておいたところ白
2 件のコメント
続きを読む

ケーブル物語：デジタルケーブルで信号は劣化するでしょうか？

 理想的なデジタルケーブルを製作するため周波数依存性のある塩ビのシースを剥ぎ取ります。 塩ビのシースを剥ぎ取り、低誘電率の架橋ポリエチレン被覆に変更し１８０℃で熱収縮した後、自然冷却します。写真左が架橋ポリエチレン被覆に変更された同軸ケーブル、写真右が剥ぎ取った塩ビ被覆の残骸です。 振動対策としてPETスリーブを三重に被せて締め上げ最高峰の同軸ケーブルが完成します。同軸内部の絶縁体も発泡ポリエチレンで空気層を多く含んだ低誘電率の素材です。 この後、仕様によりBNCまたはRCA（渦電流を回避するため点接触型）プラグを取り付けます。 DIG3000-1.0m RCA ■ S/PDIFについてネット上にある情報をケーブル制作者の視点から要約しました。 S/PDIF（Sony Philips Digital InterFace、ソニー・フィリップス・デジタル・インターフェース＝エスピーディーアイエフ）とは、映像・音響機器などで音声信号をデジタル転送するための規格です。 S/PDIFを採用するケーブルには同軸ケーブルのほか、光ケーブルも S/PDIFを採用します。USBケーブルの転送方法は異なりますので、ここでは同軸75ΩのS/PDIFについて考察します。 ■デジタルケーブルで信号は劣化するでしょうか？ デジタル伝送に於いては、致命的なエラーは生じていないことが多くの実験結果からわかっています。☚デジタルデータは、劣化しないと言えなくも無い？ もし、致命的なエラーが発生した場合はデータの転送そのものが失敗し、現象として聴感上はプチプチしたノイズや音が途切れたり連続的なホワイトノイズが発生し、最悪の場合はデバイス（DACなど）を認識せず接続が切れてしまいます。しかし、音が同軸ケーブル（S/PDIFの転送品質）の違いで劣化するのも事実です。なぜでしょうか？ S/PDIFは、*ジッターに関しては、**アナログ信号です。DAC回路の時間軸は入ってくるS/PDIF信号に追従していますから、音質はS/PDIF信号の時間軸の通信品質で決まります。更にS/PDIF信号のノイズ成分もジッターとしてDAC回路の音楽信号を揺るがす事になり、結果としてS/PDIF信号の時間軸の通信品質がデジタルオーディオの音質を決することになります。 *ジッターとはデジタル信号の時間軸の揺らぎのこと **アナログ信
コメントを投稿
続きを読む

ケーブル物語11　電線に電流が流れるとノイズが発生する

ケーブルについては、相当な高額を機材に投入しているオーディオマニアの方でも１ｍ150円前後のスピーカーコード（ケーブルでなく電源コードと同じ構造の平行２線式）を使われている方がいます。その方はタンノイのWestminster royalというものすごいスピーカーを使われていました。左右セットで600万円以上します。その他の機材を含めれば軽く1000万円を超えていました。一般的なオーディオケーブルに対する認識はその程度のものです。 その Westminster royal から再生されていた音は、一言で言えば、喧しい音でした。広いリビングルームなので１ｍ150円前後の平行2線式コードが１０ｍ近く引き回されていました。これではノイズを拾いまくり、またコードの被覆がビニールですから喧しくなって当然です。 オーディオは趣味嗜好が優先するので本人が満足していれば、それを否定する必要は全くありません。余計なお世話です。しかし、音楽という時間芸術をより深く楽しみたい、演奏者の魂に少しでも触れたい、あるいは歴史的な録音を再現したい、と考えるのであれば、真剣にケーブルについて考察する必要があります。 ■電線に電流が流れるとノイズが発生する なぜ、電源コードのようなスピーカーケーブルでは駄目なのでしょうか？ 電灯を灯すために使うのであれば、電源コードでも大きな問題はありません。 それでもオーディオ機器に近接して電灯を使う場合は、平行2線式のコードでは問題があります。 その理由は、電灯を灯すときに流れる電流は交流の１００V/５０Hzまたは６０Hzで、電源コードの平行2線式ではノイズを周囲に出しまくるからです。スピーカーケーブルに流れるオーディオ信号は歪波交流という交流信号で電源コードに流れる周波数は５０Hzや６０Hzのような正弦波と異なり、２０Hz ～２０,０００Hzまでの複雑な歪波交流信号です。さらにスピーカーケーブルの末端に接続されるスピーカーは発電機でもあるため起電力（オーディオ業界では逆起電力と呼んでいますが逆起電力ではありません）が生じスピーカーケーブルからアンプに流れようとします。電線に電流が流れると必ずノイズを出します。このノイズを減らす方法としてツイスト（ ツイストペアケーブルは、 アレクサンダー・グラハム・ベル によって1881年
3 件のコメント
続きを読む