ハイレゾ音源について-R12024年04月18日 14:38

久しぶりにオーディオの記事を書きます。
昨日のブログは、眠くて中途半端になってしまいましたので書き直しました。
私見ですが、96kHz/192kHz 24bitが再生できればよいと考えています。
添付波形はピアノソロの冒頭部分です。

1. High Definition Audioの現状
PCのマザーボードがサポートしている。
44.1kHzはサポートしているが、88.2kHz・176.4kHzはネイティブではサポートしていないようです。
DSDには対応していない。

2. ハイレゾ音源(クラシック、ジャズ)
96kHz 24bitのflacが主。192kHzもある。
88.2kHz・176.4kHzは稀。
DSD音源はマイナーレーベルしかない。

テクトロニクスのオシロのページによると、
Sin(x)/x補間を使用して波形を正確に再現するためには、最低でも信号の最高周波数成分の2.5倍 のサンプル・レート
直線補間を使用する場合は、最低でも信号の最高周波数成分の10倍のサンプル・レー トが必要になります。
https://www.tek.com/ja/documents/primer/evaluating-oscilloscopes

音楽信号(特に倍音)は過渡的に変化するので、10倍のサンプリングレートが望ましいと考えます。96kHzであれば、重要な10kHzまで良好です。192kHzになると可聴周波数の20kHzまで良好になります。

3. SACDのDSD音源の経緯
精度の高いマルチビット型DAコンバーターは高価であった。
1bitΔΣDAChはアナログ部分の精度が低くても良いため、コスト削減できる。
チップの内部信号を保存媒体にしたのがSACD/DSD。
2.8MHz 1bitのDSD方式は、DACチップメーカー各社がさらに高速な128倍、256倍オーバーサンプル、しかも1bitではなく4bitや5bitなどといった内部演算を導入しはじめたため、結果的にSACDに採用された2.8MHz 1bit DSDというのは、「過渡期に生まれた中途半端に高音質なフォーマット」という扱いになってしまいました。
以下のページに経緯が書かれています。
https://sandalaudio.blogspot.com/2016/01/2015-dsddsd256.html

1bitの場合、無信号をH, Lの繰り返しでの表現(ローパスフィルタにより除去すればよいという乱暴なやり方)になりますが、4bitであればノイズ問題が大幅に改善されます。

4. 現在のマスタリング技術
DXD(Digital eXtreme Definition)は、元々はスーパーオーディオCD(SACD)で使われているオーディオ規格であるDSD(Direct Stream Digital)で録音されたハイレゾ音源を編集するためにフィリップスとMerging Technologiesによって開発されたデジタルオーディオフォーマットである。SACDで使用されている1ビットのDSDフォーマットは編集に適していないため、DXDやDSD-Wideなどの代替フォーマットをマスタリング段階で使用する必要がある。
DSDサンプルレート(64fs、2.822MHz)で音量、EQ、クロスフェードの編集が可能なDSD-WideやDSD Pureとは対照的に、DXDは24ビットの解像度(Red Book CDで使用されている16ビットより8ビット多い)を持つPCM信号で、Red Book CDのサンプリング周波数である44.1kHzの8倍である352.8kHzでサンプリングされている。データ・レートはチャンネルあたり8.4672Mビット/秒で、DSD64の3倍である。
DXDは当初、Merging Pyramixワークステーション用に開発され、2004年に同社のAD/DAコンバーターSphynx 2と共に発表された。この組み合わせにより、DXDで直接録音・編集が可能になり、サンプルはSACDにパブリッシュする前に一度だけDSDに変換される。DSDを変換する際に発生するノイズは20kHzを超えると劇的に上昇し、編集時に信号をDSDに戻すたびにノイズが増えるため、これはユーザーにとって大きなメリットとなる。
今日、DXDは一部のHDウェブストアで音楽配信フォーマットとしても使用されている
https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_eXtreme_Definition

DSDは、SACDがその直接の競争相手であるPCMベースのDVD-Audioよりも実際に成功したとはいえ、消費者市場では比較的小さな成功を収めた。適切なソフトウェアが限られているため、記録されたDSDデータを直接操作することは難しい。DXDのような新しい高解像度PCM規格の出現は、DSDの市場ニッチをさらに制限した。
https://en.wikipedia.org/wiki/Direct_Stream_Digital

5. 主要レーベルのフォーマット
96kHz 24bitのflacが主。192kHzもある(flacはオープンソースで標準フォーマットになっている)。88.2kHz・176.4kHzは稀(消費者が周波数の高い方を選ぶ。映像系との相性が良い。)
DSD、DXDは2xHDなどのマイナーレーベルが取り扱っている。
DSDは統一規格がないのも問題(dff,.dsf)である。

OneLabの資料とANSYS Electronics2023年09月23日 21:03

ベルギーのリエージュ大学(フランス語: Université de Liège)の講義資料に電磁場解析について詳しく書かれていました。
https://people.montefiore.uliege.be/geuzaine/ELEC0041/

SimpleCable.geo、SimpleCable.proは、3芯ケーブルの電場・磁場の解析ができるようになっています(電場は動作確認しました。電界ベクトルの他に、|E|がPost設定してあるので見やすいです)。

ANSYSの磁場解析ソフトにフリー版があると記載されていたので、探したところ以下のURLからダウンロードできました。
https://www.ansys.com/ja-jp/academic/students/ansys-electronics-desktop-student

但し、以下のような制限があるので、単純なモデル以外は精度の高い計算が難しいと思います。
・Mesh element count limit:
HFSS, Maxwell, Q3D Extractor: 3D volume: 64,000 elements, 3D surface: 8,000 elements, 2D: 2,000 triangles
Icepak: 512K elements
・Academic terms of use

Z軸を基準に設定し、軸対称モデルによる球の電場解析を実施できました。

PC用スピーカーケーブルの磁場過渡解析2022年11月25日 16:24

上が電流密度分布、下が磁界の強度
ElmerFEMにより磁場の過渡解析ができることがわかったので、PC用スピーカーケーブルの磁場過渡解析を行いました。
中心導体:φ1.05mm
導体間隔:7.7mm
2本のS-5C-FBの中心導体により電流を行き戻りさせるのを模擬
シールドは電流密度分布にほとんど影響しないので無視


入力波形はFIRフィルタを通過させた192kHz/24bitの音楽信号(ハープ)を間引いたものです。

ソルバーMgDynは、過渡解析用なので29個の時間と電圧を入力すると動作しました。

設定条件と電流分布のアニメーションは、昨日のTwitterにアップロードしています。

立ち上がりが速い信号の箇所においても表皮効果・近接効果の影響があるかどうかは微妙です。
少なくとも再生音に表皮効果・近接効果大きく影響することはなさそうです。

Magnetic Field Transient Analysis of PC Speaker Cables

Since it was found that ElmerFEM can perform transient analysis of magnetic fields, I performed a magnetic field transient analysis of a speaker cable for PCs.
Center conductor: 1.05 mm dia.
Conductor spacing: 7.7mm
Two S-5C-FB center conductors simulate the current going back and forth.
Shield is ignored because it has almost no effect on current density distribution.

The input waveform is a 192 kHz/24-bit music signal (harp) filtered through an FIR filter and spaced out.

The MgDyn solver is for transient analysis, so it worked with 29 time and voltage inputs.

The setup conditions and an animation of the current distribution were uploaded to Twitter yesterday.

It is not clear whether there is an effect of skin effect/proximity effect even at the point of a fast rising signal.
At least, it does not seem that the skin effect and proximity effect have a large influence on the playback sound.

B&W N804のツィーターアセンブリーを交換しました2022年11月20日 19:09

断線のため測定できたのは静電容量9.9pFのみ
図面を見て壊れた左側ツィーターを分解するとツィーターアセンブリーを交換できることがわかったので、左右の2個分を発注していました。

本日、B&W N804の修理用ツィーターアセンブリー(マグネット付き)が届いたので、左右2個を交換しました。

図面を見ながら10分程度で作業できました。

劣化していたのか音が出ていた右側のツィーターもクリアな音になりました。2個交換して良かった。

音が出なかった左側ツィーターは完全に断線していて、9.9pFのみ測定できました。

やっと、リビングルームで音楽を楽しめるようになりました。

Replaced tweeter assembly on B&W N804

I knew from the drawings that I could replace the tweeter assembly by disassembling the broken left side tweeter, so I had ordered two pieces for the left and right sides.

Today, the B&W N804 repair tweeter assembly (with magnet) arrived, so I replaced the two left and right ones.

It took me about 10 minutes to do the work while looking at the drawings.

The right side tweeter, which had deteriorated and was producing sound, now has a clear sound.

The left side tweeter which had no sound was completely disconnected and only 9.9pF could be measured.

Finally, I can enjoy music in my living room.

オーディオケーブルを学んだサイト2022年11月11日 10:57

デスクトップPC用デジタルアンプの裏側
以下のRCAケーブルのブログが有用でした。公開いただきありがとうございました。

スピーカーケーブルは、エナメル線から同軸ケーブルを2本使う方法に変えました。

https://ecaps.exblog.jp/20376547/

The site where I learned about audio cables

The following RCA cable blogs were useful. Thank you for publishing it.

I have changed my speaker cables from enameled wire to using two coaxial cables.

https://ecaps.exblog.jp/20376547/