最近、パソコンの音声出力を使ってオーディオを楽しむ人が増えている。このとき最も簡単な方法はパソコンのヘッドホン出力をオーディオシステムに入れる方法である。 ただ、パソコン内はノイズが多く、また内蔵されている音声出力回路は音質のことはあまり考慮していないようで、これを使うのを嫌う人も多い。そこで、デジタル出力をUSBで取り出し外付けのD/A変換器を使う、いわゆるUSBオーディオインターフェース（オーディオ プロセッサーともいう）を使うことが推奨されている。確かに原理的にはこちらの方がいいが PCのヘッドホン出力では全然だめなのか、この辺りのところを議論の対象とする。これに先立つ議論は「PCオーディオ」で行なわれています。興味のある人は参考にして下さい。
USBオーディオインターフェース 投稿者：PN 投稿日：2009年 9月12日(土)14時00分23秒
以前、USBオーディオインターフェースを経由させると「音が変わった」という書き込みがあり私はリサンプリングやミキシングの可能性を指摘しました。
その中にAPIによって音の遅延が発生するためそれを解決するAPIが利用されている事も書きましたが。
*管理人 注 「API」
http://ja.wikipedia.org/wiki/Application_Programming_Interface
ご存知かも知れませんが音声の出力に関してはどのAPIもバッファを確保しています。AIPによってはそのバッファサイズは固定である場合があり変更できませんがASIOなどはバッファサイズの変更がユーザー側で設定可能です。サイズは最近の大きい波形容量ならば1音128KBも確保すればまず遅延、音切れノイズの発生、音つぶれは回避できます。4音重ねるなら512KB確保すれば大丈夫ともいえます。
このあたりはどの程度のサイズの波形を同時にどれだけ鳴らすかで変わってきますので特にリアルタイム録音や演奏の場合は重要となります。バッファのサイズは大きくすれば遅延が大きくなりますが音質は保たれますし小さくすれば遅延は小さくなりますが余りに大きな波形を同時に発音すると音質を損ないます。しかし、人間が遅延を感じないレベルの設定で十分な音質は確保できています。ユーザーは遅延を感じずかつ音質を損なっていないバッファを設定しているといえます。
最近はGBクラスのライブラリも増え1音の波形も増加傾向にありますが余程大きな波形を大量に重ねて発音しない限り遅延、音質低下を感じることはありません。
ココまでは音楽編集でのお話ですが純粋に音楽再生する場合は極端に言ってしまえば遅延が起こっても問題はないといえます。ですのでバッファさえ多めに確保すればまず人間が識別できるような音質の劣化がPC内部で起こるとは考えにくいです。
Windows標準では複数のAPIが搭載されていますがDirectSoundで4MB固定。Vista限定ですがWASAPIはサウンドデバイスの能力によりOS側自動制御で可変だったと記憶しています。
ですのでDirectSoundは大なり小なり遅延は発生していますが音楽編集などシビアな条件さえ要求しなければ十分実用できます。そしてその遅延をユーザー側はあまり感じていないようです。
長くなりましたがパソコン内部ではバッファは十分確保されている又はユーザー側で遅延、音質の低下がないように容量を設定できるというのはご理解いただけたと思います。
これがUSB経由で外部にでてオーディオプロセッサのDACに入力されるまでに音質の劣化が起こるようなデータの損失があるとはちょっと考えにくいのですよね。もちろんUSBにも5mといケーブル長の使用制限はありますので制限を超えた場合はあるのかも知れませんが普通なら長くても2m、3mレベルでしょう。
Re: USBオーディオインターフェース 投稿者：志賀 投稿日：2009年 9月12日(土)19時51分13秒
PNさん
>>・・・。あるところで以下のような論議を見つけました。
>> WindowsでUSBオーディオインターフェースはアイソクロナス転送（再生優先のエラー訂正をしない転送）だからUSBケーブルの品質を向上させると音質が良くなった。USBケーブルの品質の差が音質に影響するのは明白だ。
>私からすればアイソクロナス転送で十分な転送クオリティを確保できるからそうしているのだとそう考えてしまうのです。・・・・
> そもそもデータの劣化や欠落が起これば音質の低下というレベルで済むのか？という点も疑問です。極端な話、欠落が起これば全く違う音や音響になるような気がするのですけどね。
私もこの辺り詳しくないですが、確かにUSBオーディオインターフェースへの転送はリトライしない同期転送のようですね。この場合CDのCIRCのようにD/A変換時に誤り訂正・補間はやらないんでしょうか？
それから、いわゆるジッターに関しては、そこそこの製品なら、内蔵クロックで同期を取っているようですね。 例えば、
http://www2.jp.onkyo.com/product/products.nsf/0/B67C533B47C5E96D49256F1900233080?OpenDocument
ここまでやる必要があるのかどうかは定かでないですが、いずれにせよ信号処理方式の違いで性能（音質？）は決まり、ケーブルの違いが入り込む余地はなさそうですね。
そのうえ、補足投稿で説明しておられるバッファーも入っているのでますます然りでしょう。
Re: USBオーディオインターフェース 投稿者：KZM 投稿日：2009年 9月12日(土)20時30分57秒
志賀さん
> 私もこの辺り詳しくないですが、確かにUSBオーディオインターフェースへの転送はリトライしない同期転送のようですね。この場合CDのCIRCのようにD/A変換時に誤り訂正・補間はやらないんでしょうか？
値段に関わらず、設計の悪いものは何も対策しないか、あるいは"適当に"補間するようです。
USB経由でエラーが生じるかどうかは多くの場合ループバックバイナリチェックで簡単に確かめられることです。
デジタル 投稿者：TM 投稿日：2009年 9月16日(水)12時02分42秒
話をちょっと戻してすみませんが、デジタル音源の再生でエラー訂正をおこなっていない、という話がありました。疑問があります。
①じゃあ、なぜデジタルなのですか。再生される音楽に再現性がないのなら昔のアナログと同じですね。行き当たりばったり、という表現がいいかどうかわかりませんが。
②著作権を別にすれば、デジタル化のよい点は ・複写してもオリジナルとまったく同じである が一番大きいと思います。
③そのほかに ・どこでも好きなときに再生できる簡便性 ・保管の容易性 ・検索の容易性 などがあるでしょう。
①が本当なら②はまったく意味がなくなってしまいますネ。
別の話題でアナログの話がありました。昔のＥＰやＬＰならすべてがアナログですので、アナログ派にはいいでしょう。でも最近のＬＰなどは録音から編集までデジタルで最後だけがアナログにしているだけです。ＣＤの初期にＡＡＤとかがありましたが、それとも違いますので意味がわかりません。
アナログからデジタルに移行したとき、よく超高域の音がカットされるとかいわれました。でも最近はそういうことを言っている人はまれでしょう。現代のアナログレコード製作は単に回顧趣味に思えます。
本格的なアナログ派の人は昔のものしか再生しません。しかも凝る人はどんどん黎明期にまでさかのぼりクレデンザなどの蓄音機までいってしまいます。でもこれはこれで徹底しているように思います。
個人的にはデジタル派ではありませんでした。しかし、新しいものはすべてデジタルで作られますので、受け入れざるを得ませんし、事実、今はＣＤになってしまっています。カメラもデジタルになってしまいました。好きな天文写真をフィルムでは撮れなくなってきたからです。６００万画素を越えたあたりからフィルムとそん色なくなりました。何より画像処理ができるのが強みです。これは音楽の編集と同じことでしょうね。
Re: デジタル 投稿者：志賀 投稿日：2009年 9月17日(木)06時25分43秒
TMさん
>話をちょっと戻してすみませんが、デジタル音源の再生でエラー訂正をおこなっていない、という話がありました。
>疑問があります。
>(1)じゃあ、なぜデジタルなのですか。再生される音楽に再現性がないのなら昔のアナログと同じですね。行き当たりばったり、という表現がいいかどうかわかりませんが。
>(2)著作権を別にすれば、デジタル化のよい点は ・複写してもオリジナルとまったく同じである が一番大きいと思います。
>(3)そのほかに ・どこでも好きなときに再生できる簡便性 ・保管の容易性 ・検索の容易性 などがあるでしょう。
>(1)が本当なら(2)はまったく意味がなくなってしまいますネ。
情報処理理論や技術は大変広範かつ複雑で,さらに無数の規格があり、とても素人の私の手に負えるものではないのですが、知っている範囲でお答えします。詳しい方の補足をお願いします。
ここでは話をデータの複写や転送(移動）に限りますが、まずデーターの種類が大きく分けて2種類あります。一つは、いわゆるデータファイルで1bitたりとも誤りを許せないが時間制限がないもの。もうひとつは、音声データのように、データの厳密な一致より同時性が優先されるもの。当然両者で処理方法が異なります。
つぎに、デジタルデーターには必ず、誤り検出や訂正のために、一定長毎に、誤り検出・訂正用の符号が添加されます。この符号の使い方がデータファイルと音声データでは異なります。前者では、誤り訂正で訂正不能の場合はもう一度データの転送を要求し、読み込みをやり直します（リトライ）。後者では、例えばCDの場合は前後のデータで補間します。従ってデータの完全な一致は保証されません。ただし、市販のCDでは補間を必要とすることはまずないようです。この辺りのことはここに書いておきました。また、音楽CDであってもWAVファイルにするとデータファイルと見なされ完全な一致が保証されるはずです。
http://www.ne.jp/asahi/shiga/home/MyRoom/CD.htm
今話題になっているUSBオーディオプロセッサーはもちろん後者です。この場合、単にケーブルを通すだけなので、誤りの原因は主に外来ノイズで、長さに制限を設けておけば必ずしも誤り検出や訂正は必要としないようです。KZMさんのレスによると、この場合は誤り検出はパリティチェックのみということのようです。ただ、USBの規格としてアイソクロナス転送というのがあり、具体的な方法はよく分かりませんが、一定の時間長内での正確なデジタルデータの転送を保証するという規格のようです。といっても、厳密な一致を保証するわけではなさそうなので、規格以上の長いケーブルを使うと結構ノイズの混入やデーターの欠落があるかもしれません。
実際上は、まともなメーカーの製品であれば附属のUSBケーブルを使っておけばまず（ブラインドで）聴いてわかるような差は生じないということだと思います。
>別の話題でアナログの話がありました。・・・・
引用は省略しますが、ご意見ほぼ全面的に賛成です。私の考えは
http://www.ne.jp/asahi/shiga/home/MyRoom/HiFi.htm
のまとめてあります。デジタルとアナログについては触れてませんが、要するに好みの問題であり議論しても結論が出るような問題ではないと思います。
まとめてのレスです 投稿者：TM 投稿日：2009年 9月17日(木)16時51分4秒
志賀さん
ＣＤの再現性についてはご説明のとおりで、すべてが同じように再現されることはないことは承知しておりました。ただ、現在のパソコン性能（ＣＰＵは無論、各プロセッサ、メモリ容量など）は以前とは比べ物にならないくらい進みました。それとモノによって違うでしょうが、推奨性能が記入されているものも多いですね。
ならば、もっと厳格にして「これこれ」以上の性能でないとだめですよ、とすれば、少しくらいのエラーが出ても再読み込みを含む訂正ができるように思います。映像データに比べると音楽データなんて軽いほうでしょうから。そう思って書き込みました。
私も汎用機でしたが昔はＳＥをしていました。今のは信じられないくらい優れていますね。私はたった２００ＭＢしかないディスク（ＨＤＤに相当）にメモリが６４ＫＢという、これでも汎用機というのを担当していました（なんと工業大学です！）。一番最初のコンピュータはメモリ８ＫＢ、磁気ドラム１２８ＫＢというものでした。これでも給与計算とかを間違いなくこなせていたのです。
ただ、ＨＤＤなどは確かに容量だけはでかいですが遅さは相変わらず。シークタイムと回転待ちが発生するのでネックはここにあるのでしょう。だったらメモリを最低８ＧＢ（ＸＰ）とかにすればよいのでは、と思ってしまいます。あるいはＵＳＢメモリのほうが早いのならそちらにするとか、です。
外付けオーディオI/F 投稿者：PN 投稿日：2009年10月 3日(土)03時28分0秒
志賀さん
ようやっと、優先順位で最後になったUSB接続のオーディオI/Fを導入しました。音楽編集などもありますので今回はローランドのUA-25とう機種を選択しました。と、言うより中古でずいぶん安く転がっていたのをお買い上げしてきたというべきでしょう。今回は用途と求める性能が合致したモノがたまたま転がっていたのでツキがありました。
やはりオンボードからのアナログ出力よりは数段音は良いようです。DACやアナログ回路の差もあるのでしょうがやはりオンボードのサウンドはノイズ対策やDAC以降のアナログ回路では不利なのでしょうね。酷いものになるとマウスを動作させるたびにノイズが出るオンボードサウンドもあるくらいですので。
オンボードデジタル出力に関しては入力するDACに依存しますのであまり比較にはなりません。オンボードサウンドの品質、音質は一昔より確かに向上はしましたがPCオーディオを構築する上でアナログ出力に依存するならやはりある程度のサウンドカードや外付けのオーディオI/Fはまだ必須ですね。
しかし、ONKYOがオーディオPCの分野に力を入れていますので今後コストを下げることができればどうなるかはわからないところです。
A/Dコンバーターに関してはプロ仕様の機材と比較すれば若干ノイズが多いですがADCが悪いのではなく、おそらくコンボジャック（アンバランス、バランス、XLR）が原因なのかな？と考えています。この機種に限らずコンボジャック採用の機種は入力感度の幅が広いので入力レベルを上げると一定のレベルからノイズが極端に多くなります。それでも実用レベルでは十分な性能を確保していますのでプロレベルの要求をしなければ十分な性能でもあります。
Re: 外付けオーディオI/F 投稿者：志賀 投稿日：2009年10月 3日(土)23時15分31秒 PNさん
> やはりオンボードからのアナログ出力よりは数段音は良いようです。
> DACやアナログ回路の差もあるのでしょうがやはりオンボードのサウンドはノイズ対策やDAC以降のアナログ回路では不利なのでしょうね。
私もパソコンのイアフォン出力の音はかなり問題があると感じていました。
そこで、ちょっと測定をしてみました。
最初に、T社のノートPCのイヤホン出力をデスクトップに繋いだUSB接続のオーディオI/Fで受けてWaveSpectra で解析してみました。
まずホワイトノイズを解析すると、周波数特性に関してはどちらも10Hz～20kHz までほぼフラットでした。
500 Hzの純音を解析するとノートPCの出力はノイズレベルが高く、かなり大きなレベルの２次高調波と3kHz 以上に何本かのノイズと思われる信号が出ていました。
次ぎに、ノートPCの500Hz純音をUSB-I/F でD/A 変換し、出力をディスクトップのマイク入力に入れて解析しました。この場合は、上に比べ、高調波、ノイズともかなり減少していました。
ただ、オーディオI/Fで出力し、２台目のオーディオI/Fで受けるという測定が出来ないので、オーディオI/F のみで入出力した場合との比較は出来ませんでした。
いずれにせよ、オーディオI/Fを使うとパソコンのイヤホン出力に比べ歪み率、ノイズレベルとも向上することは確かなようです。ただ、THDはそれほど大きいわけでなく（0.1％以下）、これが聴感につながるほどの差をもたらすかどうかもう少し検討する必要があるようです。
ちなみに、ノートパソコンのスピーカー出力はそうとうひどいノイズを出しています。これはイヤホンで聴くとほとんど聴こえず、重低音もよく聴こえ結構いい音がします。
Re: 外付けオーディオI/F 投稿者：PN 投稿日：2009年10月 4日(日)10時50分22秒 志賀さん
> いずれにせよ、オーディオI/Fを使うとパソコンのイヤホン出力に比べ歪み率、ノイズレベルとも向上することは確かなようです。ただ、THDはそれほど大きいわけでなく（0.1％以下）、これが聴感につながるほどの差をもたらすかどうかもう少し検討する必要があるようです。
そうなんでんす。実はオンボードのサウンドチップも8CH仕様のものだけで結構な数が出ています。Realtekといわれるメーカーはオンボードサウンドチップでも有名なところですが8CHだけでも数種類存在します。
私のパソコンのオンボードサウンドチップはRealtekのALC1200といわれるチップですがメーカーにも型番、仕様表の存在すらない謎の多いチップです。一応、現状では最後発のサウンドチップのようです。
個人様のサイトですので掲載に問題があれば削除願います。
http://garageoyaji.hp.infoseek.co.jp/PartsReview/PartsRev_P5Q_EM.html
このサイトにあるALC889はALC1200の一つ前のチップになりますがこの方の計測方法に問題が無いならかなりの性能差があることになります。もっともこれがチップの性能差なのかマザーボードの設計がマズイのでそうなっているかは判断できません。
実際、サウンド周辺に気を使ってオンボードサウンドを設計すればどれくらいになるのかは知りたいところです。
何しろパソコンには無数の種類があり一概には言えないが、手元にあるノートパソコンのヘッドホン出力の特性を調べてみたところUSBインターフェースには及ばないがそれほど悪くない性能を示している。実際良質のイアホンで聴くと、結構いい音を出してくれる。もちろん内蔵のスピーカーの音はむちゃくちゃで、少しレベルを上げるとはっきりとノイズが生じる。こんなことから、パソコンのイアホン端子のアナログ端子もいいはずはないという先入観があるのかもしれない。