96kHz パソコン・スペアナへの道
The way of 0-96kHz PC Spectrum Analyzer

〜2008.01.20
パソコンにはオンボードで音源が付いています。10年前はサウンドカードは PCI スロットに刺さっているのが主流で、それ以前は別売りが普通でした。
私のパソコンにも Realtek AC'97 Audio が乗っています。
音質が悪くノイズも多いためパソコンの効果音を出すものと割り切っていました。
とはいえ、efu さんの WaveSpectra を使うと 24kHz までの帯域がスペアナで見れて便利です。

昨年 BLUESS さんのブログ を見て気付いたのですが、20kHz 以上でも結構な違いがあります。
サブキャリアの漏れなどは 38kHz なので私の PC では見えません。
これは本格的に見るにはオンボードじゃ無理、と思い11月頃からボチボチとサウンドカードを探していました。

見つけたのがクリエイティブの E-MU 0404。
A/D 変換のサンプリング周波数が最高 96kHz という物が多い中で、これは 192kHz です。
Windows 2000 にも対応しており価格も 10000円以下と手頃。
96kHz の音声?まで扱えるということは FM放送のコンポジット信号が丸ごと録音できるはずだ !!

そのうち他もよく調べて・・・と思っていたところ、中古を見つけて飛びついてしまいました。
約 8000円です。新品でも大して変わりませんでした (^^;

ロクに下調べをせずに購入したため問題がありました。

アナログ入出力端子が RCA ではなく標準プラグのためどこにも接続できません。
私が買った Proteus X というソフトが付いたものは標準プラグで、ボードのみのパッケージでは RCA タイプのようです。
おまけにボードだけならもっと安く買えたようです。

オーディオ機器へ繋ぐための RCA への変換と、パソコン用モニターのスピーカーへの変換コードかコネクタを購入しないといけません。
オーディオのサブシステムにも繋ぎたいと思います。

パソコンの音が出ないのは困るため、とりあえず装着してドライバ類をインストールし、オンボード音源を併用しようかと思いましたが、
ネットで仕入れた情報ではオンボードとの併用はトラブルの元凶のようです。
ということで 1/20 現在で未装着です。

変換コードは買いに行く時間が無いので通販で探すつもりです。
環境が整うまではマニュアルを眺めてます。ドライバーをポンだけでは使えないそうです。
ラッキーなことに 1/16付けで新ドライバーが出ていました。 バージョン番号がこれまでの 1.8x から 2.00 に変わっています。

〜2008.01.27
クリエイティブのサイトから最新マニュアルを落とし、ネットの情報も探しました。
PatchMIX DSP という制御ソフトを設定しないと音が出ないことが他のサウンドカードとの違いのようです。
私も DTM や DAW には全く無縁ですが固定した使い方なので大丈夫でしょう。

E-MU 0404 は現在 Second Edition となっています。
私のカードは SE ではない前期型です。無気力研究所さんに両方の写真があります。
でも、クリエイティブの製品情報の Second Edition の写真はどう見ても前期型なんだけど。

ケーブルを探していたらブレイクアウトケーブルを作った HP を見つけました。
私も RCA ケーブルと D-Sub9pin コネクターで自作することにしました。D-SUB9ピンコネクターとケーブルを発注して到着したところです。
PC とオーディオアンプへの出力切替えはセレクターを使う予定です。

今日 (1/27) は日曜日ということで繁華街の家電量販店に行ったのですが、一般的なケーブルも切替機も少ない種類しか置いていません。
1年ぶりに行った店ですが行く度に寂れていく気がします。
こりゃあ通販かヤフオクで探さねば・・・

〜2008.02.03
通販やらヤフオクやらで発注したものがバラバラと到着中です。
来週の連休にはボードの取り付けを行う予定です。

〜2008.02.11
久しぶりに100円ショップ（ダイソーとキャンドゥ）に行ってみました。
ダイソーでは20W、30W、40Wの三種類のハンダゴテを420円で売ってました。
無鉛ハンダまで売ってるし、210円のコテ台はヤフオクでたくさん見ますね。
見物した後に目的のクランプを2つ購入。ハンダ作業補助工具というのが面白そうなので8種類全部購入。
キャンドゥは工具類は少ないです。パーツ整理箱と台所用品コーナーにあった消しゴム型クリーナーを購入。

E-MU 0404ボードの清掃作業までは事前に済ませておきました。

ブレイクアウトケーブルの製作
先ずは純正付属ケーブルをテスタで導通チェック。
ブレイクアウトケーブルを作った HP の通りでした。ここの図はピン側から見た図です。
ケーブルはオーディオテクニカの GOLD LINK BAIC。L+R に映像付きで 3m 1700円。
先ずは癒着している 3本をバラして1本づつに。次に 3mを2mと1mに切断。2mは入力用で1mが出力用。
ちなみに映像用の1本は太さが違います。75Ωのケーブルなのでしょう。
D-Sub 9ピンコネクターにハンダ付け。
ケーブルは単芯ではないためこのコネクターには扱い難いのですが銅線が余り太くないため無事終了。
コネクターの樹脂をちょっと溶かしたけどまあいいや。
最後にテスタで導通と短絡をチェックして終了。

次にボードのPCへの取り付け
先ずは「アプリケーションの追加と削除」で既存サウンドチップのドライバー (Realtek AC'97 Audio) を削除。
次にリセットしてBIOSを出してオンボードチップを無効に設定。
念のため起動後にデバイスマネージャーで何か残っていないか点検。
電源を切ってボードを取り付けました。
自作ブレイクアウトケーブル接続は何の問題も無く終了。
とりあえず出力を変換ケーブル経由でPCモニターのオーディオinに接続。

ソフトウエアのインストール
パソコンを起動してドライバーと Patch MIX という制御ソフトを入れました。
emu.com から落とした最新版 (V2.00) は Windows2000 非対応でガッカリ。
仕方ないのでCREATIVEの日本語サイトから落とした直前バージョンのドライバー V1.82 と Patch MIX V1.81 をインスト。
E-MU 0404 は Patch MIX を設定しないと音も出ないし何もできない。
先ずはパソコンの音を出さねば・・・と思ったのですがデフォルトの設定でアッサリ音が出ました。

ちょっとだけ使ってみて
オンボードとは雲泥の差でパソコンモニターのスピーカーでも聞いた途端に音質のよさが分かります。
聴感では音量を上げてもうるさくないし、通信教育のDVDでも講師の声が格段に聞き取り易くなりました。
今まではパソコンで音楽を聞くのは苦痛でしたがこれで楽しめるようになるかな？

さて、efu さんの WaveGene の音も出ましたが、 WaveSpectra は無反応でした。 Patch MIX の設定が必要なようです。
何かハマリそうな予感がします。

〜2008.02.17
Patch MIX は簡単でした。 2日目で把握できました。
実物を使いながらマニュアルを読むのが一番の近道です。
エフェクト関連は使わないためあまり見ていませんがお遊びなら使えます。
チューナーやアンプへの入出力や発振ソフト・音声ファイルの再生・録音だけなら接続も単純。 (WaveSpectra も録音と同じ)
Windows 標準のミキサーに毛が生えた程度の使い方で OK です。
A/D 変換や D/A 変換は何も考える必要がありません。
予め設定ファイルも入っていますが、自分専用に周波数帯ごとに 3つのセッション (設定) を作りました。
WaveGene と WaveSpectra は ASIO 対応ですので ASIO 入出力で使っています。

入力と出力を自由に接続・混合・分岐可能なため、・・・
チューナーの出力に WaveGene で 1kHz と 8kHz の任意のレベルのマーカーを加えて PC のスピーカーで聴きながら WaveSpectra で測定。
同時に DVD をパソコンで再生しながら音声にエコーをかけた上でデジタル入力のあるアンプに接続して聴く。
さらに同時にエコーをかける前の DVD の音声とマーカーを入れる前のチューナーの音声を 任意の割合で合成して録音する。
・・・程度のことはアサメシ前で可能です。（実際にここまでやってませんが）

前回書いたように音質もいいのですが、ノイズも大変少なくなっています。
オンボードチップでは無入力状態で WaveSpectra を動作させると全帯域に -80dB 〜 -60dB のノイズが見えました。
E-MU 0404 ではアナログ入力でも表示レンジがデフォルトの 120dB ではノイズが全く見えません。動いてるかどうか信号を入れないと分かりません。 140dB に広げてもチラホラと見える程度です。
ケーブルの引き回しによっては 60Hz (おそらくAC電源から拾ってる) で -115dB 前後のノイズとその高調波が顔を出します。
デジタル入力だけなら -180dBまで何も見えません。

使い難い点もあります。

1. サンプリング周波数が大きく変わるときは設定ファイル (セッション) を読み込んで切り替えが必要。
　　44.1kHz/48kHz、88.2kHz/96kHz、176.4kHz/192kHz の 3組が存在する形です。
　　ASIO ドライバーでは自分でサンプリング周波数を合わせる必要がありますが、同じ組内の再生では Patch MIX が自動的に切り替えます。
　　例えば 44.1kHz から 48kHz へは自動的に設定が変更されます。
　　ところが 96kHz や 192kHz への変更はセッションの読込みが必要です。
　　Windows 標準の WDM ドライバーでも 44.1kHz と 48kHz であればカーネルミキサーが自動変換しますが、それ以外の周波数では自分で周波数設定を合わせる必要があります。
　　このため例えば 48kHz で音楽を聴きながら 96kHz でチューナーの波形を見るということは出来ません。
　　48kHz と 44.1kHz を同時に鳴らすと周波数がずれます。

2. ASIO の設定を変えるときにアプリを停止させないとハングアップするときがある。
　　ASIO の特性のためらしくマニュアルにもそういう記載があります。

3. アナログ入力時にサンプリング周波数 192kHz では 50kHz より上にノイズが出る。マニュアルに記載があります。
　　オンボードチップが可聴帯域に出していたノイズよりは低いレベルです。 WaveSpectra での歪率測定には影響が出るでしょう。
192kHz sampling アナログ入力 (入力端はショート)

4. 48kHz-96kHz-192kHz 系列と 44.1kHz-88.2kHz-176.4kHz 系列では内部処理に違いがあるようです。
　　48kHz- に 1kHzの正弦波を入れると高調波だけが出ますが 44.1kHz- では別のノイズが乗ります。
1kHz 正弦波 -30dB 48kHz sampling 32bit
1kHz 正弦波 -30dB 44.1kHz sampling 32bit

5. 入力インピーダンスが 3.3k Ωと低めです。出力インピーダンスは 560 Ω。 (取説より)

ドライバーをインストール後にタスクマネージャーを見ると "CTHELPER.EXE" が常駐するようになりました。
WinDVD というソフト以外では使われていないそうなので起動しないように設定。
すると Pathc MIX が自動で立ち上がらなくなったのでスタートアップに登録しました。

パソコンのサウンドカードで音楽なんて聴けないと思っていましたが見直しました。
今までのオンボートチップと Windows のカーネルミキサーが悪かったようです。
安いものだしモット早く買えばよかったというのが正直な感想です。

〜2008.02.24
先週で片付いたはずがまだまだやってます。
ASIO と WDM のニつのドライバーで比べてみました。
1kHz だけでなく 10kHz と 12.5kHz と 16kHz でも実験してたのですが・・・

サンプリングレートが音源 (WaveGene) と D/A コンバーターで違う場合が問題です。
WG が 44.1kHz でDACが 48kHz の場合、 ASIO では E-MU 0404 の内部クロック設定が自動で変わり、 WDM では Windows のカーネルミキサーが周波数変換します。

実験結果です。タイトルは ドライバ名、発振周波数、 WG サンプリング設定、 E-MU 0404 設定 の順です。
ビット深度はフローティング 32bit (整数では WDM で WaveSpectra がハングするため)、出力は -30dB 、 WS は 44.1kHz の設定です。

ASIO 10k-44k-44k	ASIO 12.5k-44k-44k	ASIO 16k-44k-44k
WDM 10k-44k-44k	WDM 12.5k-44k-44k	WDM 16k-44k-44k
WDM 10k-44k-48k	WDM 12.5k-44k-48k	WDM 16k-44k-48k

一目で分かりますが、WDM ドライバーはノイズと歪が大きく発生しています。
特にカーネルミキサーで周波数変換を行っていると思われるとき (一番下の列) には高域で強烈な歪が出ます。
以前私がパソコンではロクな音が出ないと判断した主原因ではないかと思います。
録音や再生は ASIO 対応のソフトで行うべきでしょう。

そこで現在 ASIO 対応プレーヤーを探索中です。
これまで音声再生プレーヤーには Media Player Classic を使っていましたが ASIO 非対応。
最初に Winamp を試したのですが ASIO では音量調整ができずプレーヤーとしては失格。
現在 Frieve Audio を試用しています。
「音質はいいが CPU 負荷が高い」という評判で、付加機能を使わずできるだけ軽くしています。
CPU 使用率は 2% 以下ですが、不規則に落ちるのが欠点です（特に起動時）。
レイテンシーに関しては大きくても構わないので設定できる最大値 (100ms) にしてます。
ダメなら foobar2000 や Lilith を試す予定。

使い難い点の追加
WaveSpectra では E-MU 0404 で ASIO ドライバーの場合 44100kHz では 16bit が選べません。
何故か 16bit の .wav ファイルを再生しスペクトルを見ることは可能ですが、他のプレーヤーで再生したらスペクトルは見れません。
予め 24bit 以上に変換するが、 WDM ドライバーに切り替える必要があります。


・・・E-MU 0404 についてはひとまず終わりです。何か見つけたら随時追加します。