Pure Digital Audio デジタル信号を送っているアナログ信号のS/N比

デジタル信号を送っているアナログ信号のS/N比

しばらく仕事が忙しくてオーディオから遠ざかっていたので、久しぶりに聞くオーディオの音が凄く新鮮。
この新鮮な感じは悪くない。やっぱり毎日のように聞いていると耳がマヒして来るのかな？

仕事しながらもデジタル回路の音質悪化の事を考えていたけど、やっぱり下の図がキーポイントだなと思った。
この図はメモリーの事を考えたけど、同じことがSPDIFなどのデジタル信号波形でも起きていて、デジタル的にはどちらも何の問題もない波形だけど、このようなデジタル信号をDACに入れたらどっちが音が良いかは大体想像が付くよね。

つまり大事なのは、デジタル波形をDACに送っているつもりなのだが、盛大なアナログノイズを送り付けてるってこと。私はクロックなどに起因するジッターより、こういったノイズがDAC内で及ぼすジッターへの影響の方がはるかに大きいと思う。

皆さん経験的にこういったノイズを避けるように絶縁したり、Gndをしっかりしたり、ACコードを良いのにしたり、デジタルケーブルを良いのにしたり、いろいろやってらっしゃるけど、そもそもこういったノイズなら測定することだって出来るでしょう？

要するにデジタル信号のS/N比を測れば良いって事ではないの？　誤解のない様に付け加えると、ここで言っているS/N比とはデジタル信号に情報として含まれるノイズのS/N（－120ｄBなんて奴）ではなく、デジタル信号を送っているアナログ信号のS/N比（きっと数10dB）だからね。間違えないでくださいね。。。

もしそうなら、ものすごく精度の良い測定器でSPDIF波形をリサンプリングすれば音が良くなるのかな？

<<デジタルデータに付随して出力されるアナログノイズをいかに減らすかでデジタルオーディオの音質が決まる | ホーム | Ｘ３５０ vs ＦＰＢ３５０Ｍ　の続き>>

そうですね

理想方形波をサンプリングしたデータとA/Dしたデータを比較するということですね。両者は形式が一致している必要あるので、サンプリング周波数とビット深度が同一であることが条件になる。ちょっとアナログ的に「理想」に拘っていたのかもしれません。

2017/02/12(日) 10:53:17 |
URL |
わさびアイス #-
[ 編集 ]

A/D変換して波形を取り込んだ後は全部ソフトウエア処理でできますよね。理想矩形波のデジタルデータも簡単に生成できますし。

2017/02/12(日) 08:41:00 |
URL |
kei #N/7Pc.D2
[ 編集 ]

いやダメです(~_~;)

こうですね。
観測波形をいったんAD掛けて、メモリー上に格納。このとき割り切りで当然帯域制限かけざるを得ない。次にDAでアナログデータに戻す。この時は別リアルタイム性を必要としないから、うんと低い周波数帯域に変換すると、かなり理想に近い0,1生成器が構成しやすくなる。しかるのちに、アナログ比較器？を通して差分を作る。

こんな感じでしょうか・・・・

2017/02/11(土) 20:59:21 |
URL |
わさびアイス #-
[ 編集 ]

でした(^^ゞ

そっか、観測波形にリアルタイムADかけて、それとたとえばルックアップテーブルに格納した0,1列の引き算をすればよいのか。ただ、この場合のADに要する帯域と分解能はハンパない？？

2017/02/11(土) 17:19:52 |
URL |
わさびアイス #-
[ 編集 ]

理想矩形波と観測結果の差分をとればいいのでは？
それで得られたS/Nと聴感上の良さとの相関関係はまた別の話でしょうが、仮説として。

2017/02/11(土) 00:49:43 |
URL |
kei #N/7Pc.D2
[ 編集 ]

うんにゃ

シミュレーション上のアルゴリズムが存在するのは、なんとなくわかります。S/Nとは電力比なので二乗をとるのもそのとおり。んが、それをハードウェア上で実現する手段がわからない、それだけです。そういえば、C/Nとかってありますね。carrier to noise ratioだっけ(^^ゞ

いずれにせよ、繰り返しになって申し訳ないですが、デジタルに乗ったノイズはDACとアナログ送り出しに影響を与える、これだけは明快でしょうね。

2017/02/09(木) 19:54:03 |
URL |
わさびアイス #-
[ 編集 ]

もっとよい解説があると思いますが、こちらではMATLABシミュレーション上の話ではありますが、理想矩形波にガウシアンノイズを付加した時の例がありました。理想矩形波との差分をとればできないわけではなさそうですね。
https://jp.mathworks.com/help/signal/ref/snr.html?requestedDomain=jp.mathworks.com

2017/02/08(水) 22:24:28 |
URL |
kei #N/7Pc.D2
[ 編集 ]

ですかね。:-)

2017/02/08(水) 22:14:08 |
URL |
Cocoパパ #-
[ 編集 ]

なるほど
そうですね、ちょっとアナログ的発想に傾きすぎていたようです。０と１を生成して引き算する・・・・

んんっ、その時は理想的なデジタルデータが復元できている？？

2017/02/08(水) 21:21:38 |
URL |
わさびアイス #-
[ 編集 ]

あー、そうですか、失礼しました。
単純には、０のところと１のところを除いてそれ以外はノイズでしょうから、何とかできそうな気もしますが。。。

2017/02/08(水) 20:51:24 |
URL |
Cocoパパ #mQop/nM.
[ 編集 ]

はい、着眼の仕方としては理解しているつもりです。ただいざ測定となると実現手段が難しいかなと思いました。デジタル信号0,1をアナログ的に解釈すると高調波の塊になるようですから。
なんにせよ、ノイズだらけのデジタル信号をそのままDACに突っ込んだら、よろしくないのはその通りですね。

2017/02/08(水) 20:46:30 |
URL |
わさびアイス #-
[ 編集 ]

わさびアイスさん
いえ、話はもっと単純で、単にSPDIF信号のアナログ波形上のノイズ量を言っているので、目で見てわかるくらいの波形上のノイズの事を言っています。今まで、デジタル信号だけを伝えているつもりだったんだけど、実は莫大な量のノイズをDACに送り込んでいるところが問題なのだと思います。

2017/02/08(水) 20:11:59 |
URL |
Cocoパパ #-
[ 編集 ]

むむむっ

私はハードウェアそのものの知識はほとんどないので、あくまでロジカルな話しかできないですが、デジタル信号のS/Nというのは定義上なくって、あえて測定しようとすると、対象のビット列に理論上含まれているフーリエ周波数をフィルトして、残りかすを測定するというやり方でしょうね。つまりアナログ領域に変換する。しかしそんなフィルタってハード的に実現可能なのかなぁ。
DACに、デジタル信号を送り込む直前の構成がどうなっているか次第ですが、通常はSPDIFをいったんFIFOバッファで受けているのかな。であれば、その品質に最終的には左右されそうですね。その直後に高品位のクロックでリクロックする？なんて技が掛けられればいいのかな。それで波形整形してしまう。
いずれにしても、デジタル信号に乗ったアナログ的ノイズは、DA精度にもそれから色々の経路を通って最終送り出しアナログ段に影響与えるのでしょう。