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久しぶりにクロックの大事なお話 [オーディオ]

最近 クロックに対するお話が増えています。
まあ デジタルオーディオですから 話があって当たり前といえば当たり前なのですが、 不思議なことに 気にならない人にとっては全く関係のない話です。 差がわかりずらい? のでしょうか??

さてさて 私はアマチュア無線で5600MHz まで 遊んでいますが、無線とオーディオでのクロックとの大きな違いがあります。

それは そもそも広帯域なのか 変調のための周波数 なのか の違いです。

無線の周波数表示は 昔の一般的には キャリアの周波数です。難しいことは言いませんが、 1000KHzのAMでしたら 中心が1000KHzです。 変な言い方ですが 1000KHzは ほぼ 1000KHzなのです。きれいな電波でしたら その上の高調波は現れません。音声が変調で乗っているので帯域は周波数の高いところと低いところに ちょっと振れます。

周波数が高くなっても この関係は変わらず 100MHzでも 5600MHzでも同じですね。

ところが オーディオ 特にデジタルオーディオではこの扱いが大きく変わります。

例えば 44.1KHzなどのオーディオクロックは 矩形波(方形波)ですが、こういったクロックは無線の高周波とは異なり、非常に広帯域の周波数成分を含みます。

わかりやすく言うと 100KHzの周波数ですと 3倍の高調波は 300KHz それも 歪などと異なりとんでもなく強大な成分で 1/3のレベルで含まれています。 同様に 奇数次 n の高調波は 1/nのレベルで含まれています。
-40dB程度のちょっと正確な波形伝送をしようとすると 100倍の周波数まで含まれるということも言えるわけです。-80dB程度の世界になると 10000倍!!! 100KHz×10000=1ギガヘルツの高調波が含まれているわけですし、この高調波を取ってしまうと波形が崩れるというわけです。

無線の世界では 減衰無く 効率よく 高周波伝送をするために、頑張っています(汗) アンテナやケーブルなどですね。 特性インピーダンスをしっかり合わせ 反射の無いようにしたり、同軸ケーブルで減衰することの無いように 太いケーブルを使ったり コネクタも特性インピーダンスの合っているしっかりしたものにします。
定在波比 SWRは 1.5以内で・・・・ とか いろいろ考えます。 インピーダンスが変われば当然 SWRも悪くなります。

家庭のテレビも同じですね。 衛星放送はもちろんですが、しっかりと同軸ケーブルで一生懸命頑張り きれいに映るようにしますよね。減衰すると映らなくなってしまいますし、ノイズが入るとデジタルでも 影響があります。

でも オーディオになると なんで? と思えるような機材、もしくは 何も考えなくなってしまうのです。

まあ 以前なんどか 話をしたかもしれませんので 繰り返しになりますが、アマチュア無線でローカルラグチューに人気のある 144MHz~430MHZ 帯などの電波では 日本の規格の 3D2Vでは 2dB程度~3dB程度の減衰があります。 RG58AUなど米軍陸海連合仕様書俗にいう MIL、及び防衛庁仕様等に準拠した高周波ケーブルでも おおよそ 200~400dB /kmほど減衰します。 つまり 10mで2-4dBとなりますね。
この値が 多いのか少ないのか!? 実は 3dBで2倍。つまり -3dBで電力は 半分になってしまうのです。

スピーカーに 100W入れていると思ったら・・・ 50Wだった・・・ は皆さん嫌ですよね。
クロックに関してこの感覚が無いように思えるのです。

アマチュア無線でいうと 25W送信で ケーブル無と50Wで10mのケーブルでは アンテナから放出される電波の強さは 同じことになります。4級アマチュア無線技士の最高出力が20Wで 3級のそれが50Wですから ロスをするくらいなら 4級最高出力でも それほど変わらないみたいなことになります。

いや オーディオは もっともっと低いから関係ない! といわれるかもしれませんが、思い出してください。 周波数成分は 広大で -60dBでさえ 1000倍です。 
単位が KHzから MHzに変わるわけですね。 これは大きな問題です。正確に伝送しようとすればするほど 理想的な矩形波を伝送しようとすればするほど どんどん 帯域は広がります。
反射や不要放射があれば ノイズをまき散らしますし、受けることもあります。

たかが 44.1KHz されど 44.1KHzです。 ケーブルに限らず そういう周波数を扱う ということは いろいろな意味で 重要な意味を持ちます。


よく解らないことは沢山ある [オーディオ]

オーディオをやっていると 不思議なこと沢山あります。
人が感じるものだけに、機械などの技術的な事だけでは無いからだと感じています。

ところが 電気的、物理的な事であるにもかかわらず、論議になるものもあります。

それは 高周波アンプのNF

NF は入力のS/N と出力S/N の比なのですが、数式で表すと こんな感じ。

NF(dB)=20log〔(Sig_i/No_i)/(Sig_o/No_o)〕
No_i :入力ノイズレベル
No_o :出力ノイズレベル
Sig_i:入力信号レベル
Sig_o:出力信号レベル


つまり アンプで重要で皆様が思うのは

出力のS/N が入力のS/N よりNF(dB)だけ悪化

これが問題となります。 無線の世界では 「プリアンプは入れない方が良い」
と言う人がいるのは このためだと思います。オーディオでも 昔は イコライザアンプやプリアンプなど様々なアナログ的なアンプが必要でしたのでこの問題を論議した方も多いと思いますが、最近では そのほとんどがデジタル処理なのであまり聞くことは有りませんが、無線ではまだまだかなり重要な話題です。

・・・で 不要という話については 伝送系まで含めると これがなかなか簡単には当てはまりません。

それは 伝送ロスが有るためです。信号を遠くに伝えるためには 途中の減衰分を予め増幅してあげれば 伝送途中のSNが悪化すること無く伝送するように感じますよね。
無線でもアナログ的な面では 「聞きやすさ」 と言う面も重要です。話の内容が分からないようでは 文字通り話になりません。
と言うことですが 伝送中にロスがあって ノイズフロアすれすれになっている みたいなことを考えると簡単に理解できると思います。デジタル伝送では、信号レベルが十分にある中での劣化での失敗は まず有りません。仮にあっても再送すれば良いのです。

ところが さらに無線では 別の項目を考えなければなりません。

それは 「インピーダンスマッチング

出力インピーダンスと入力インピーダンス、そして 伝送用の同軸ケーブルの特性インピーダンスが同じ場合 電力は一番効率よく伝送されるのです。
これは 電子 電気工学の授業で学びますよね。

高周波アンプのNF調整を行っていると こんな問題にぶつかるようです。

「NF最良点はインピーダンス最良点(たとえば 50Ω系では50Ω)とならない」

と言うことです。そこで論議が生まれるわけです。 NFか!? いや インピーダンスマッチングか!? それとも両方?

んーん 難しいとは思いますが、これは 電気関連の様々なところで 同じような問題が発生します。

あまり良い例ではありませんが、 歪みと音質。 0.002%と歪みの少ないトランジスタアンプと 0.1%と歪みの100倍多い真空管アンプ。 真空管アンプが良い と言う方が私の子どもの頃は圧倒的多数だった気がします。 私は いろいろな場面で いつも言っていることなのですが、「一つの事だけをとらえて良い悪いは判断できず、理論と反する場合は別の問題が存在する」

と言う感じです。

無線のアンプで言うと こういう考えもあります。 出力側であれば インピーダンスの不整合でロスをします。 数%程ロスすることは良くあることです。
受信のアンプになると!? 少しくらい不整合でロスしても、伝送ロスが無い方が良い という 面もあります。デジタル伝送する信号レベルすれすれの通信では大問題だからです。

整合をバッチリ行ってもNFが悪いアンプで増幅することは ノイズまで増幅しさらに NF分だけ増幅前より悪くなるわけで、良くない結果になることは明白です。まあ そこから プリアンプは入れない方が良いという考えが出るのだと思います。

しかし実際に 実機で、耳で聞こえないようなレベルを扱いますと インピーダンス整合よりも NF重視の方が良いと感じる事も少なくありませんでした。

私は そういう意味で、NF重視のアンプを使っています。 実際に通信ができますし、アンプを無くすと明らかに悪くなりました。これは 受信機の性能との兼ね合いもありますので当てはまらない場合も有るとは思いますが、自分のところではそういう結果になっています。

オーディオも無線もどんなものでも当てはまることが有ると思いますが、一つの事象だけにとらわれず 総合的に判断しないと回り道になる事も多いはずです。
オーディオは 計測器で測定できない事も多いので難しいのですが、無線、特にデジタル通信では、一つの理論だけにとらわれず 実際に自分の設備の中で試してみるのが良いです。


大学の研究では インピーダンスマッチングよりもNF重視で行って、宇宙の研究を行っているところも有るようです。ノイズに埋もれていては受信ができず研究にならないからです。
しかし 伝送系の研究をしているところでは 当然ながらインピーダンスマッチングの重要性もあり、当然重視しています。

理論は大切なので 理論無しでは話になりませんが、頭で考えているだけでは無く 実機での検証も必要で、完璧なものが存在しない現代では、両方行うことが大切だ と無線をやっていてつくづく再認識しました。

ちなみに 誰もがあこがれる様な 凄いアンテナを買って 月に向けている人もいますが、通信はできない事も多く挫折する人も多いと先日聞きました。
実際に行うのは そう簡単なことではありません。HFでの 国外通信でも同じ事が言えます。 他の人は聞こえているのに 私のところでは全くダメ と言うことも多いです。同じアンテナでも 高さや周りの影響など様々な要素があります。
打ち上げ角、ファラデー効果、グランドエフェクト、相手の設備と自分の設備から計算される値 など様々な要素を考える事は勿論ですが、自分のいる環境の 環境ノイズにも左右されます。
また設備の性能もあります。

オーディオも無線も 機器を接続すると 一応動いてしまいますし、測定できない物も多いので 細かなところを判断するのは なかなか 難しいのですが、 性能を100%発揮できるようなシステム構築を心がけるのが良いですね。

そういう部分が オーディオや無線などの深い部分で楽しい部分だと感じています。

 



アースのお話し その2 [オーディオ]

さてさて ではどうしたら良いのでしょうか?
具体的に書いてみます。

考えなければいけないことを少しあげますと

1,最短、太い(アース配線で大電流の場合)
2,ループさせない
3,遠くから順番に繋ぐような配線は避ける
4,アースは繋いだり外したりできるようにしておく
5,大地のアースは接続/切断 試してみる

などなど たくさんあります。 技術屋さんでも 特に間違えやすいのは、 「太ければ良い」 と思い込むのですが、発想は 「太い=低抵抗」から来ているとおもうのですが、電流が流れなければ(電位差が無ければ) 抵抗が少しくらい有ってもかまいません。太いでは無く 「電流を流さない事」が大切なのです。
だからといって 抵抗値が高いワイヤーだと 電流は少なくても発生電圧は高くなるので 間違えないようにしないといけません。 いやあ 難しいですね。電位差があれば 抵抗が有ろうが無かろうが流れ そこから電圧発生です。

あと アンテナの理論である カウンターポイズとなるような 配線は避けたいですね。ノイズを受信して音楽に混ぜている場合です。
 音が良くなる場合がある と言うことで やっている人も多いです。ダメなわけでは無く、音作りには当たり前の様にやっています。 しかしながら最初からこれのオンパレードにするのでは無く、再生側としては最後の味付けくらいにしたいところです。

逆にいうと なんでもアースを取っている人もいますが これも 問題です。 感電するしない と言う人間保護の立場から言うと もちろん接続した方が良いですが、音や性能から言うと問題もあります。
アースを繋いで電位差があると必ず電流が流れるからです。自分から流れるだけでは無いのです。
ノイズをもらう方にもなります。 

1,基本は 流さないのが本来は良いのです

が、流れてしまったら・・・・ 

2,不要な電流はジュール熱に変えたい 

です。 そういうグッズも売られていますが(仮想アースではありません) これだけでは万能ではありません。 いわゆる効く周波数帯と容量があるからです。

とにかく難しいのです。 趣味なのですから 大いにこの違いを楽しみ 良い音を追求して見てください。


 アナログ教科書には 当たり前の様に40年50年前から書かれていることでも、実際には実践していない回路が多くあります。ダメなのに できていないと言った方が良いかも・・

良く見られる ほんの一例を言いますと
・高周波電流を電源回路に流してはいけない
・アンプのユニティーゲインは温度が上がると低下する
・温度が上がると寿命は極端に短くなる

などなど 当たり前の様に 教科書に書いてある 皆様もよく言っていることでもこんな感じのものが有りますが、オーディオでは 高周波電流を電源に流して良い音になった(音が変わったから) と思っていたり、「熱い方が良い音がする」 みたいな誤った知識も多いです。
汎用オペアンプなどでは 反転位相精度 1度 とすると せいぜい100KHz程度 多く見積もっても数百キロ? 程度しか演算できません。 こう考えると 「位相が・・・ ハイレゾが・・・クロックが・・・」というような事を言っている場合、熱くしているのは、どうかと私は感じてしまうのです。できれば 理想的に近い状態で動作させたいですよね。そもそも 問題とならないようにする方が 絶対に有利です。 そう考えると 前述アースなどの問題は 使っている人がいろいろいじれるわけで 理想を追いかけた方が良いと考えます。

プロ用の電源系でも アースは繋がない場合もあります。 

繋いだり 外したりするだけです。是非 皆様も試してみましょう!

アースのお話し その1 [オーディオ]

アースの話は結構しましたが、まあ プロでも、知れば知るほど アースというものが難しいと感じているようです。特に優秀な技術屋さんであればあるほどそう思っているようです。

昨日 友人とその話が出ました。 無線関連のプロです。再度話が出たので またしつこいですが、書いて見ます。

以前 音元出版 電源&アクセサリ-大全 の 記事を書いた際 お客さまから「あたりまえの話」と言われてしまったことがあるのですが、 プロになればなるほど 「あたりまえの事がよくできず、苦労している」という現状があります。

まあ そもそも 「誰にでも分かり易く」という指示で、できるだけ優しく と書いたつもりですが、編集部からはこれでも難しすぎる とクレームが付いたほどなので、技術屋さんは当たり前の事 と感じるかもしれませんし、一般の方は難しすぎるのかもしれません。でも 言わせていただくと 当たり前の事が出来ていないのです。

というのは  パソコンは勿論、オーディオ機器を見てみますと、アースの理論に則って理想的に配線されている物は皆無と言って良いです。 もう 共通インピーダンスの塊みたいな配線になっていることも多いです。アース端子からは 強大なノイズ電流流れっぱなし! みたいな感じです。
よく分かっている オーディオメーカーは 3ピンの電源端子なのですが、アース端子が付いているのに内部で接続されていなかったり(汗) アース端子が そもそも 無いものも有ります。

また 超一流の会社の方も 相談に来ます。 理想通りの機器どうしでしたら 少しは理論通りに上手くいく問題ですが、そもそも 様々な機器やシステムは 「理想的な機器では無いものの集合体」です。つまり 完璧な対策手法は現在は無いのです。

一般家庭における オーディオでしたら 解らなくて当然です。 いろいろ実験を楽しみましょう。
現在の機器でも まだまだ 音が良くなる余地はあるのです。

自作パソコンを使って PCオーディオやネットオーディオをやっている人は、是非 アース関連の接続の違いを試してみると良いと思います。
私は LANケーブルは ものすごくノイズを放射し、拾うので 公衆回線や 巨大なネットワークに接続するのは嫌いですが、昨今ではあたりまえの様に行われている事ですから、逆にこういう場所で試験すると分かり易いというわけです。

しかし そうは言っても 昨今では デジタルオーディオの普及にともない このアースや共通インピーダンス、電源配線の違いが分かりづらくなっています。
理由は簡単で デジタル処理ですから 不具合は増幅されないからです。 元々あった不具合は、そのまま デジタル処理されて、最後まで残っていますが、増幅されないので解りづらいというわけです。前述LANで飛び込んだノイズが合ったとすると あくまでもデータには影響有りません。
最後の最後 アナログになるときに影響が出るので アナログオーディオよりはわかりにくいと言う感じです。

たとえば ネット。 ネット上のデータは完璧に変わらず伝送されます。まあ 転けていないこと前提ですが・・・そうなると データの品質は変わらないわけです。
しかし アナログ時代は 電波になったり 有線で伝送中にノイズが乗ったり、減衰したり波形そのものが変わるわけです。
まあ と言う感じで デジタル時代は この不具合が 解りづらいわけですね。

アナログ時代ですと たとえばレコードプレイヤー。 トーンアームからのアースを イコライザアンプの アース端子に 落とす 落とさない や ターンテーブルのモーターのアースを 落とす落とさない もしくは 何処につなげる でノイズの乗り方や音に大きな変化がありました。
失敗すると ぶ~ん と言ったり ジ~ と言ったりしますので誰でも解ります。

デジタルは その機器単体では音質の変化が解りづらいんですよ・・・・

お勧めは 解る解らないでは無く とにかく、理想的に近い接続を行って 組み合わせで確認してみましょう。あくまでも組み合わせになります。

次回は どうすれば良いか 具体的に書いて見ます。


比較できれば・・・ [オーディオ]

地球 願望は奇麗であってほしい・・・ 灰色といわれるとちょっと気になりますね。
http://eol.jsc.nasa.gov/HDEV/

ここの映像はリアルタイムなので ついつい見とれてしまいます。
夜になると 真っ暗で何も見えなくなったりしますが、月が昇ったりすると感動します。

ISS-0.jpg


さて 今日見たら良いものが移っていました。 比較対象です(汗)

宇宙ステーションの一部と思われますが

ISS-1.jpg


右側の宇宙ステーションの一部が見えていますが、どこの場所なのか!?
きになります。 ・・・で ここに マークがあります。
ISS-2.jpg

このマークです。ブルガリア共和国(Republic of Bulgaria)の国旗に見えるものですが、参加はしていないような気がしましたしどうなんだろう?

ということですが、この色がわかれば 先日の話題の 地球の色の 対比できますよね。
 
ISS-3.jpg


さて 国際宇宙ステーションは地球をぐるぐるしているわけで サンセットなども見られます。
興味がある人でも そうでない人でも 感動すると思います。
とにかく リアルタイムなのが良いのです。

ISS-4.jpg

日が沈む瞬間をキャプチャし損ねましたが オレンジ色に輝き そして 飛行機の朝の風景と同じような 青紫色の空に代わり やがて真っ暗になります。

まあ 地球は奇麗であってほしいですね

地球は黒い!? いや青い!?  [オーディオ]

以前 国際宇宙ステーションからのリアル映像が見られるサイトを紹介しました。

ここです。
http://eol.jsc.nasa.gov/HDEV/

いやあ きれいですね。 なんか 自分が宇宙船に乗って 地球を回っている気分になります。

ところが!!!
地球は灰色だった……? という タイトルでこれ・・・
http://rocketnews24.com/2015/01/02/527550/


さてさて どちらが本当でしょうか?
灰色だったという言い分では 画像処理ということのようですが、 そうなると リアルタイムで 宇宙ステーションの映像は画像処理をして(色を変えて) 流していることになります。
まあ 最近のデジタルカメラも画像処理付きですから 何とも言えないのですが・・・
あっ! 映像だって、テレビはそもそも色を変えています。

私は 印刷もしますので、印刷に近い色が出る画面を使っていますが、 一般のモニターで見ると色は違いますが、 前述の地球の色ほどは違わないですね。 でも 何が本当なのでしょうか?

飛行機で 日の出を見ると 青紫色の世界が広がりますが、 国際宇宙ステーションの色に近いです。 海を見れば 青いですね。 飛行機から海を見ると・・・ ちょっと 灰色っぽく見えるかな!? んーん どれが本物なのか!? 自分で 肉眼で見るしかないですよね。

ということで オーディオの話なのですが 。。。。。(汗)

人の評価や 評論家などの評価は非常に大切だと思います。 ある意味客観的に書かれていると思うからですし、自分とよく似た人、 同じ志向の人が書くと 結構 的を得ていることが多いです。
聞かなくても 見なくても、当たっていることが多いのは事実ですよね。
ただ 同じ嗜好かどうか という問題とさらに、人が書く以上 主観は必ずあります。 もっと言うと、仕事で書いていれば、主観よりも仕事で書くわけで(汗)・・・・ ここは それぞれ利害関係があるかないか!? なんて考えながら見てしまいます。 

前述の 地球は何色なのでしょうか?

やはり きちんとした(ここが難しいのですが) 評価や判断が必要です。 これを見極めるのは、私たちなんですが、 それもできない場合は 「百聞は一見に如かず」
これですね。 でも 「計測」 的な話になりますが、 やはり 比較する以上 基準や条件は大切です。
自分で基準を作るために、人間を鍛えたり練習したり また、基準を持ち込み試聴。 これがいいですね。

以前 車を購入するために試乗をしたときに 「この坂道を家族全員で乗って走ってみたい」 とオーダーを出しました。 理由は いつもと同じ条件で乗ってみたかったからです。
力があります 大丈夫です と いくら営業マンが言っても、その基準と自分の基準が合わなかったら 買い替えるまでずっと いやな気持で運転しなければならないからです。

というわけですが、 この時は 最終的に2車種比べて 家族の乗り心地と 運転する快適さで、良いほうを買いました。選ぶ際には 百聞は一見に如かず だけでなく できるだけ 条件も持ち来みましょう。






うるう秒で始まった2017 [オーディオ]

あけましておめでとうございます。 本年もよろしくお願いいたします。

さて 2017年は うるう秒を見ることから始まりました。
この年になるまで一回も実感したことが無いので、このチャンスを逃すまいと、朝から ワクワク!

GPS時計と 電波時計を同時にセットして確認してみました。
もちろん 基準を何か用意しなくてはいけないのですが、AMラジオ?がすぐに用意できませんでしたので アマチュア無線のハンディー機、つまり 広帯域受信機を用意しました。

10分前から録画し始め テスト。一度止めて 再度数分前から見守りました。
8時59分57秒・・・あれ!? ポッが無い! と思った次28秒から
ポッ ポッ ポッ ポーン
たったこれだけですが、 いやあ 感動しました! 本当に挿入されているという実感です。
58秒から 58,59、時計が止まる、ポーンと同時に 9時丁度 となりました。
ポッポッ が 4回鳴るのか!? それとも 一秒開くのか!? と考えていましたが、大外れでした(笑)

時報の ポッ が鳴ったのは 58秒でした。
うるう秒1.jpg

59秒 どちらも動いています。
うるう秒2.jpg

ここがGPS時計が止まった瞬間です。電波時計は そのまま動いています。
うるう秒3.jpg

ポーンで 0に! 電波時計は 一秒先に進んでいますね。
うるう秒4.jpg

ということで 1秒ズレました。
うるう秒5.jpg
 
ちなみに 連続動画では 少し秒針がずれていますが、 流石 電波時計やGPS時計で 人間の生活には全く支障ない 1秒レベルで合っています。

電波時計は 次の電波を受けたときに、時刻は合うことになるはずです。 電波時計の仕組みになります。
目で秒針を追っていたのですが たった一秒の出来事なので アッという間ですが、とにかく1秒挿入されたことを実感しました。 たった一秒で感動するなんて、単純だなあ と自分で思いましたがとにかく 自分にとっては有意義な2017年の始まりになりました。

さて なんでオーディオ? なのですが、この一秒を見るのは、本当に簡単になりました。何せGPSですから! しかし 1秒の間は GPS時計をもってしても 正確ではありません。
一秒ごとに 全くぶれずに動いているわけではないからです。 0.1秒ズレているかもしれませんし、1/100秒かもしれませんが、とにかく GPSに合わせた直後以外は 間違いなく狂っているはずです。
(合わせる仕組みによっても違いますが、人が微細な時間を感じることは無いので予測して正確に合わせる必要は無いので多分合わせた直後でも狂っているとは思います)
 そして しかし 私たちは 基準時計を持っていませんので何かと比較しないと人は一秒以下を察知する能力はありませんので 生活では全く問題はありません。

しかし オーディオ的に問題なのは  「このずれの揺らぎ」 が問題になります。
例えば ある瞬間は 0.01秒 早く 秒針が動き あ る瞬間は 0.01秒遅く秒針が動いた場合です。 人は感じませんが、オーディオ特に デジタルオーディオでは大問題になります。
実際には さらに問題は深刻で ナノセコンドの揺らぎを問題としているからです。
閏年を問題にしている いや あまり意識していない人から見ると うるう秒 この一秒は全く関係ありません。 見方による 基準の大きさでかなり変わります。

実は 昨年暮れ シリコンバレーにずっといた半導体のトップエンジニアと数時間お酒を酌み交わしました。半導体の話ももちろしましたが もっとも 興味深かったのは クロックの揺らぎが引き起こす様々な問題の話になったのですが、 それらの話に登場してきたのは 不確定性原理はもちろん、確率といった数学的な話になります。

予測できる揺らぎは 修正できますが、予測できない揺らぎは修正できません。 

例えばそうですねえ・・・ アナログオーディオでの 回転精度とワウフラッタ。

録音された時の回転精度 を予測するためには 録音されているピッチ(音程)から 推測することが可能です。 手回しであっても、急激に速度が変化することはないという前提で 比較的ゆっくりした揺らぎであれば 修正が可能です。
しかしながら 細かな揺れ になりますと難しくなってきます。しかし アナログの良さになるのですが、イナーシャなど自然なもので動作させた物では その揺らぎは、比較的ゆっくりした動きになりますので 完ぺきではないにしろ推測はある程度可能です。

最も問題なのは ゆっくりした変化となる慣性等ではない 急激かつ確率的に分布するような動きですね。
これがデジタルのクロックでは問題となります。

時計でいうと 一秒の間がどのように動いているか みたいな意味です。前述時計のようにちょっとズレている と言うことでは無く、揺らぎですね。これ なかなか実感しづらいです。ズレているのは分かりますが、揺らぎがどのくらい なんて 人は解りませんよね。

歩行で言うと 歩いている状態から ちょっと速く歩いたり、少しゆっくり歩いたり と言った時間的流れ 速度としても置き換えられますが、この揺らぎです。 到着時刻は同じでも 途中ゆっくりすぎた場合は走ります。前者より 揺らぎは大きいのですが、 到着時間からはどういう速度で 一瞬一瞬を歩いたのかは 推測できません。

オーディオワードクロックでいうと 1つのクロックのエッジから次のエッジまでの時間の揺らぎになります。
デジタルで問題なのは この揺らぎがあるまま 録音してしまうと、推測できない揺らぎがあると 将来も揺らぎが残ったままになってしまうことです。

逆に言うと 記録という意味でない 芸術的な音作りですと、この揺らぎ含めた音作りになりますので、逆に問題ないといえば問題ないのですが、 再生側としては問題となります。
それは 揺らいだクロックで再生すると、揺らぎ含めた芸術を完全に再現することができないからです。この芸術的な音作り を再現するために必要なのは 正確なクロックであり 揺らぎのない という意味でのクロックである必要があるのです。

揺らいだものを 揺らいだクロックで再生すると トータルでの音作りになります。しかし 本当にそれでいいのでしょうか? 
私としては やはり芸術家やエンジニアが作った その場の音を聞いてみたいと思うのですが 皆様はどう考えますか?

オーディオは 時計の一秒を問題にしてもダメなんです。いくら 100年で一秒しか狂わなくても 1秒間の間が歪んでいれば 音には多大な影響が出ます。言い換えると 音楽が演奏されている3分間で 0.1秒の狂いのクロックと30分間で1秒の狂いのクロックであれば 間違い無く 前者が高性能です。
もちろん 高性能なクロックは この短時間の揺らぎ自体も少ないので 一概にはそうとも言えない部分がありますが、イメージとして理解してください。実際には 高性能なクロックでも 揺らぎは大きいものが存在し その差で音は変わるのです。

 話を元に戻し オーディオが求めている精度は この一秒ではなく 一秒の間の 針の動きより もっともっと正確な動きを求めています
これが アナログ的に どんどん細かくしていってもスーッとミクロの世界で動くような時計 これがオーディオで求めている時計です。

サンプリング周波数をどんどん上げていくと もちろん 細かくなっていきますが、実は 全体的に揺らぎがあると いくら周波数を上げてもダメです。 相対的に 揺らぎが減っていくのであればOKなのですが、そんな単純ではありません。
ハイレゾが 全てにおいて優れているわけでは無い という理由の一つになります。

時計では多分 1/100秒刻みの時計ができれば 人はアナログ的に動いていると思うかもしれません。
しかし それでは 現時点のオーディオでも話にならない こんなイメージです。

今年は 時の流れを感じる? 測定する? というようなクロックの難しさを感じる事から始まりました。

うるう秒 とオーディオ [オーディオ]

今年も後残りわずかとなりました。
皆様いかがお過ごしですか。 

・・・で 鬼が笑う話になりますが、 来年1月1日は 1秒長い日になります。 そうです うるう秒ですね。

2017年1月1日(日)は 一秒余計に足され 午前8時59分60秒 が存在します。
普通の時計では見ることができませんが、 GPS時計はどうなるのか 気になっています。

59秒の次は 0ですから 一瞬 一秒間止まるのかなあ なんて・・・

時計の取扱説明では 対応しているとのことでした。 どこかに映像が有ると思いますが、もしかすると見ることができるかもしれませんので 映像を探さずに楽しみにしていようかと思っています。

さて またまた オーディオの話です。

地球の自転の一日の精度は 10のマイナス8乗程度らしいので あまり正確で無く 現在のように国際原子時の10のマイナス11乗というようなものでは 絶対的な時計という意味では かなりの精度になっています。 逆に 音楽のように、絶対時間で録音するような物は その揺らぎは かなり正確で無いと 録音再生は完全に行われないのは明白です。 まあ とはいえ 人がどのくらいまで解るか にもよりますが・・・・

人にとっての一秒は 一般人にしてみると それほど気にしている人はいないと思います。 
もちろん 私もそうでしたが 自動車レースなどの時間を気にする競技では 1/100秒でも問題になりますし、そのタイム差を稼ぎ出す 練習は意味がありますし、極めてくると、その差も感じられるようになってきます。実際 私が 優勝した際も 二位に2/100秒差でした。たった 2/100秒で 一位と二位の差。 残酷な物ですね。 ・・・で いつも気になっていた最終コーナーの動きは今でも覚えていますが、スローモーションに感じ、これは いける! と感じたものです。 もちろん私の感覚は1/100秒 多い少ない と言う精密な物ではありませんが、コンマ数秒の違いは 自分でわかってしまうので これはいけるぞ! と言う感覚になるわけです。

オーディオで言うと ほんの少しの 時間の狂いも、ギフトとは言わなくても ある程度訓練で解るようになってきます。天性のもの? だとかなり凄い事になるみたいですが、そこまで行かなくても解ります。 
ほんの少しの違い それを他にたとえると 自動車レースの 1/100秒 オーディオですとナノ以下 から ピコセコンド の単位になります。
10のマイナス9乗くらいですね。
実際に ナノセコンドの単位で 揺らいでいると 訓練された人ではその差が解るようです。
それは オーディオの扱い周波数は 1秒単位では無く、メガヘルツ単位になりますので その一つの揺らぎの単位は更に増え その100倍1000倍 と言うような事になるからです。 ギガ単位のクロックも使われる位なので 本当はもっと細かいですね。まあ どのくらいだったら と言うことはさておいて とにかく 細かいと感じます。

さて 差が解った際にどうするか!? まあ 正確なクロックにすることが問題の解決には最も簡単な手法ですが、言うほど簡単では無いのと、それなりに資金もかかりますので なかなか簡単にはいきません。 

最近では クロックは 流行ではありませんが、 根本解決には絶対に考えなければいけないことです。

ただ 流石に そこまで行うのは大変 と言うのが 一般的ですから ごまかすのも一つの手となり、いろいろごまかす手法も考えられ、いろいろなごまかすやり方が開発されているようです。たとえば1万円のプレイヤーに原子時計利用は絶対に無理だからです。

簡単な一例では 揺らぎを均すために、分かり易く言うとフィルタを思われるもので均し 揺らぎの成分を取ったりいろいろ行うことが可能です。
言葉の捉え方で技術的に否定することになるので詳細は避けますが、最近では 物理的に解釈すると絶対に不可能と思われるような事も 言葉では、物理法則を曲げるような言い回しで、その解決する手法を唱ったりしている物も有ります。

しかし 言いたいのは、これらの手法が・・・・ と言うことでは無く どんなことを行っても そもそもの時間軸が狂っていては、その痕跡は最後の最後まで残ってしまう と言うことを知らなければなりません。

たとえば 分かり易い例では アナログの歪み波形をフィルタで綺麗にしても 実用的に歪みが少なくなるだけで ゼロになるわけではありません。

別分野で言い換えると ・・・ そうですねぇ・・・ 制御が分かり易いかな!? 一例で 電圧制御。一度ズレてから そのズレを検出して、正確な電圧にします。 サーボでは 回転位置がズレてから 正確な回転位置なり速度に修正します。 ズレないとサーボは働かないので、必ずずれてしまってから 元に戻しますので、「ズレた」という事実は変わらないのです。 ズレた物を戻すの遅い場合は ずれているのが分かりますが、速ければ 遠目に見れば ズレは解りません。 しかし 実際には拡大するとズレている痕跡は残るわけです。

オーディオも同じです。 ズレてから直すのでは無く、 ズレないようにすることが重要です。

うるう秒の話では 時間がズレたから直す という事では無く 基準を何にするかで変わりますので間違えて欲しくないのですが、 あくまでも 地球の自転に合わせないと 極端な話 夜昼がずれるので 地球は動かせないので 時計のズレを修正していると言う形だそうです。話がズレていきますので(笑) 詳しくは調べてみてください。

さて ズレの大小で音質は変わり 流石に大きくズレれば誰でも解る差になります。たとえば ワウフラッタ。 その 数パーセントの領域ですね。 これが 0.00 という単位になると訓練されたかたにしか解らなくなりますが 訓練された方は解ります。 これを どんどん小さくしていく事は出来ますが、その痕跡は残ります。根本から ワウフラッタの無い世界を求めるのが 本筋ですね。
 
ワウフラッタの無い世界を求めた人は とんでもない大きさのイナーシャで 細かい時間的なズレを無くすことを考えました。これが 一時流行った ベルトドライブや 糸ドライブの 超大型 高重量のターンテーブルです。ズレた物を修正するのでは無く、 ズレないようにする為の手法です。
本当は 軸のゴロや地下の振動など イナーシャとは別に起因する問題も発生してしまいましたが・・・

昨今のデジタルオーディオでも 同じです。 多くの技術はズレた物を修正する物です。たとえば ジッターのリダクション技術などです。ズレてしまった物を修正する技術です。しかし できれば 根本をずれないように考えないと、スマートではありません。

正確な時計。 つまりクロックは正に、ズレないための 最も大切で考えなければいけない物だと思います。

うるう秒。 たった 一秒ですが いろいろ考えさせられる 大きな一秒と思っています。 
 

高周波とオーディオ 接地 [オーディオ]

この一年 いろいろお話してきましたが、先日 記事を見たお客さまが 「仮想接地って?」 みたいな話をしてきました! おおっ! ついに高周波の理解者が!? みたいな感じですが、接地についてお話しましょう。

オーディオでは 接地 GND アース などいろいろ言葉が出てきますが、仮想接地 という言葉も最近では使われています。

ところが 低周波の計測の世界では、仮想接地は 聞いた事がありません。
回路で言う オペアンプなどの仮想短絡 (バーチャルショート 、イマジナリショート )は 接続されていないにもかかわらず 電位が0のことですが、電位が0だからといって 接地や短絡してしまうと回路が変わってしまうので これは 別の話です。

まあ オーディオ 特に 低周波の世界では 仮想的に接地する と言うことは 物理的な話は難しいというか どういうことなのか 意味が分かりません。

ところが 高周波となると話は別です。

それでは 一応 接地のたぐいを分別して 低周波的 高周波的に話をしていきましょう。 
接地は アース(earth)、グランド(グラウンド) (ground) など 大地に起因する言葉で 基準点を意味することが多いです。 簡単に言うと 基準点を大地にした場合は 正に地面に接する様に配線をすることですが、 計測の世界では 「接地抵抗」 というような言葉が出てきます。 地面にどれだけ 低抵抗で接地されているかになります。

ところが 接地されていなくても 前述の通り 基準点が回路内のどこかに有る場合、それを GND(Ground)や アース等と言い いわゆる 0電位の基準点として電気設計などでは用います。 

余談ですが 0電位の基準点をどう扱うか ということが回路の全てで解れば ものすごい技術屋さんになると思います。ほとんどの技術屋さんはあまりよく分かっていない と言う感じがします。低周波で言うと どうしても安易に行いがちな事として ベタアースがありますが、これは 共通インピーダンスの塊のようなもので、ゼロに近いのですが全面がゼロではありません。完全にゼロで無いものは 少なからずオームの法則で簡単に分かりますが必ず影響が出ます。理想では無いのです。
高周波的な話と別の話にもなります。 

さてさて 余談は置いておいて 洗濯機などでは 感電防止のために 正に大地に接地棒を埋めて 接地します。 これは 大地の電位と洗濯機の電位を同じにして 感電しないようにするためです。

オーディオに戻ります。ここで、接地をして 全ての機材の電位を GNDに合わせれば良いのか? と言う問題になりますが、これは 昔とは異なる見解にもなっています。 それは 一例としてインバータなどの高周波電流が沢山存在する現在では 接地ラインにこのノイズ電流を流すと 電位差が生じていろいろ問題が発生する場合もあるからです。 これは 接地抵抗は 0では無い ということと 接地ラインが 0Ωでは無い などいろいろな原因も合わさり複雑な問題です。プロでも苦労している部分で 決定打はありません。本来電位差が生じなければ 電流は流れませんので かなり複雑な問題となります。ノーマルモードやコモンモードなど 皆さん聞いた言葉だと思いますが、ノイズ電流がどのように入ってくるかなど 様々な要因が混ざり合って一筋縄では解決できない問題となります。

と言うことですが、仮想接地って? と言うことになるのですが、前述 接地抵抗は 物理的につなげていないので、0どころか とんでもない直流抵抗値になる様に思えますよね。 全くその通りで 前述の接地の意味には全く使えません。 冷蔵庫や洗濯機につけても 接地されていないので、仮想にもなりません。 では 嘘!? みたいになりますね。 

実は、無線の世界では、これらは普通に使われている技術になります。嘘では無く ものが違うと言えば分かり易いと思います。
ただし 間違えやすいので繰り返し言っておきますが 「いわゆる 接地抵抗が問題となるような 直流的な 接地としては機能しません」

カウンターポイズ と言う物になります。これも 非常に難しいので 分かり易いように言うと 大地間の 容量を利用して高周波的に接地と同じような効果を得るという物になります。とはいえ 接地していないので 接地ではありません。カウンターポイズで 検索していただくといろいろ出てきますので 詳しい説明は割愛しますが アンテナなどの高周波送受信の設備でアースを利用したアンテナの設置ができない場合に アースと同じような効果を高周波的に擬似的に作り アンテナの動作を理想に近くする目的で使用されます。

結果どうなるかというと 接地できずにダメな性能となってしまったアンテナの性能が、カウンターポイズ利用で アンテナ本来の機能に近くなり あがるという形ですね。

おっと! アンテナ!? オーディオには関係無い と思いますよね。 正にその通りです。 オーディオは ノイズなどを放出するのは勿論、ノイズ対策 で 電磁波 いわゆるノイズを受けないようにする事を行っているのですから アンテナの性能を上げるようなことは 真逆の話で、本来は アンテナとなるものの性能を下げることを行わなければなりません。

オーディオ装置に カウンターポイズをつけると 「筐体やワイヤーがアンテナの一部 となっている場合 その動作をアンテナの一部として助けることになります」 そうなると アンテナに同調している周波数では 外部のノイズを良く受信したり 機器からノイズが 強く飛び出したりするわけですね。
当然ながら ノイズの影響はオーディオ装置に影響をして、また 出す場合は 影響を与えて 音が変わります。 
ノイズを 受けたり出したりするわけで 音が良くなるわけでは無い と言うことが解ると思います。 音が良い と言う表現は難しいのですが、本来有る音 と言う意味です。

カウンターポイズで オーディオ機器のアンテナ性能が上がると ノイズなどが 本来の音にプラスされて 音を作りだし、鳴らす と言うことになります。

カウンターポイズと知らず 接地と思い使っていると、接地でノイズ対策をしているつもりが アンテナの性能を上げて ノイズを受信しているかもしれません。これが接地の難しさにもなります。

と言う感じですが、 音 の表現は難しいです。 良い音って? と言う話になるのですが、全く本来の音では無いにもかかわらず オーディオでは 多くの方が聞きやすいと思う良い音が存在します。 正に レコードやCD等になる 音ですね。 ということで 私が思うに、加工するのはいけないわけでは無いのですが、 「元に無い音を付加している」 ということや 「機器の仕組みを良く理解し使う」ということを行えば 求めているサウンドにするために どうすれば良いのか? 何を使えば良いのか? 等が 自ずと見えてくると思っています。  

音を変えたいのであれば カウンターポイズでも良いと思います。 元の音を変えたくないのであれば いわゆる ノイズによる音を付加すること等はやめた方が良いですね。

アンテナとなるもの これは オーディオでは沢山存在します。逆に カウンターポイズになるものも多いです。 たとえば 鉄板を床に敷いてそこに オーディオ機器を接続すると 高周波的には 容量で大地と結合しますので カウンターポイズの様になり、アンテナになるやもしれません。
音は変わっても、本来の機器の理想的な動作であるかどうかは話は別です。
 実際に接地するしないで変わり、アンテナで言うと ラジアル になるかもしれませんが 3ピンテーブルタップでアースを接続するのが良いか悪いかなどの問題にも発展します。下手をするとアンテナの性能を上げることになるかもしれません。
 二階と一階でも アンテナの動作は変わります。 地上高 というものが有るのですが、大地からどのくらい離れているかで同じアンテナでも性能が変わります。


いやあ オーディオ ?? って楽しいですね。

忘年会 [オーディオ]

先日 忘年会を行いました。
東京品川の稲田屋さんというところなのですが、純米吟醸まで飲み放題にしてたっぷり頂きました。
料理は 懐石だったのですが、お蕎麦まで付いて お腹いっぱい!
これは ノドグロの塩焼き。鯛など白身魚が好きな私は お寿司では定番ですが、塩焼きは初めてです。 美味しかったです。
 
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皆でつついた 鯛の塩釜焼き も初めて味わう食感で、満足です。

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鯛焼きみたいな皮を 金槌で割って 中にある鯛を食べます。カチカチでは無く 箸では引き裂くことができませんので 割れ目を入れる と言う感じです。
なにか カニ のような 鯛らしく無い 柔らかく脂がのったような、不思議な感じでした。
周りの 塩パン? のようなものがもったいない(笑)と感じる一品です。

私は 金沢にいたことがあるので、魚介類は好きですが、今住んでいる地元ではなかなか美味しいものが食べられません。やはり東京は 美味しいものがリーズナブルに食べられて良いですね。

さて あと一月! 頑張ろう

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