３種類ある？ リクロックの回路方式

デジタルオーディオ機器、特にDACやDDCに関して「リクロック」と言われる技術が謳われることがあります。Re-Clockとはクロックを作り直す再生成という意味で使われています。一体なにをどうしているのでしょうか？

SPDIFの記事にコメントを頂いているクロックジェネレータという機器に もリクロックという言葉がでてきていますので、ちょっとまとめておこうと思いました。

ひと言で、リクロックといっても3種類ほどの方式があります。それぞれ、効果の真偽や問題点をまとめて見ていきましょう。

時間分解能で比較してみるPCMとDSD 楽器までの距離との関係

DSDをPCMに変換すると、空気感が減ってしまうという意見が複数名からあり、違いは何だろうと考えていました。

音の記録のデジタル化において、記録可能な周波数から考えると20kHzまで記録できればOKという共通認識をもとに、CDが40kHzをちょっと超えるサンプリング周波数に決まったのはご存知の通りです。（細かいところは色々あったようですが。）

近年のハイレゾ音源は、CDと同じPCM方式で、96kHzや192kHz、ビット数が24bitや32bitというフォーマットが主流です。少数派ですがDSD音源も少しづつ増えてきています。

人には聞えないとされる20kHz以上の高音が入るという面と、時間軸/電圧軸の分解能が高いという面がハイレゾにはあると考えられます。

DSD信号は、この図のように非常に細かいパルスで表現することで1bitながら音楽を記録することができます。

MQA-CD ハイレゾデータが入るCDとは

かなりマニアックな話題ですが、かつてHDCDというフォーマットがあったのをご存知の方はいらっしゃるでしょうか。

HDCDは、録音からエンコード、デコードまでを決まった規則にそって作られた機器を用いることで20bitや24bit相当のデータを、CDに記録・再生できるというものでした。サンプリング周波数は44.1kHzです。HDCDに対応していない普通のCDプレーヤーでもオプション機能は働かないけど20bit/24bit相当の音が聴けるというものでした。

世の中にHDCDに対応したCDプレーヤーが少なかったのと、対応したディスクも少なかったため、相当なマニアしか知らないと思います。

方形波の再生波形比較 CD、ハイレゾ、LPレコード（MCカートリッジ）

随分昔のレコーディング系の雑誌にＬＰレコードの再生波形が載っていました。　

その記事は、デジタルレコーディング機器が新しくなって、それまでアナログフィルタで20kHz以上をカットした場合と、（2倍）オーバーサンプリングしてデジタルフィルタで20kHz以上をカット（デシメーション）した場合の比較がメインでした。　

そこに、更に従来のLPレコードではこんな波形でした。　とオマケ的に波形が載っているものだったのですが、今となっては非常に貴重な情報と思いますので紹介いたします。　

　

＜＜44.1kHz （CDフォーマット）で1kHz方形波を再生したときの波形＞＞

良く見る波形だと思います。　20kHzでスパっと信号をカットしているため、このように 「リンギング」 が出ますね。　ＬＰレコードではどうだったのでしょうか。　

アップサンプリングの方法（３）

サンプリングレートコンバーター（SRC）を使ったアップサンプリング

アップサンプリングの方法としてサンプリングレートコンバーター（SRC）を使う方法もあります。

SRCには、同期式と非同期式がありますが、現在の主流は非同期式（ASRC）。

機器にはそれぞれクロック誤差があります。　入力と出力の間にクロック誤差があるとデータがこけるので、同期させてあげるか、何かしらの仕組みで吸収する必要があります。　クロック誤差を吸収できるのが非同期式サンプリングレートコンバータ、ASRC（asynchronous sample rate converter）です。　
　

ちなみに変換の特性は同期式SRCの方が優れています。　主に48kHzサンプリングで録音された素材を44.1kHzサンプリングに変換する場合などですが、現在、同期式変換はPCのソフトウェアで実現できてしてしまうため、ICや機器として活躍の場は限られています。

さてさて、非同期式（ASRC）の方について、詳しくみていきましょう。
　　

一旦、アナログ信号に変換して、クロックという概念を抹殺すると、こうなります。

入力のクロックがどうであれ、出力側は任意のクロックで動作できますね。

アップサンプリングの方法（２）

オーバーサンプリング・デジタル・フィルタの特性

フィルタというと、何か余計なことをしていて、良くないイメージを持たれる方が少なからずいらっしゃるようです。　昨日と今日の説明で、その悪いイメージを払拭できると思います。

では早速、オーバーサンプリングデジタルフィルタの特性を見てみましょう。

昨日は時間軸を見てみましたが、今日は周波数特性です。

緑色の部分が音声信号で、黄色い部分は折り返しノイズというもので、デジタル信号には必ず含まれます。　

信号をスイープさせたときの折り返しノイズの動画はこちら見れます。　

このようにサンプリング周波数を中心に折り返しノイズというものが必ず付きまとうものであり、そのレベルは信号と同じです。　

オーバーサンプリング処理をしない、従来のDAC、いわゆるNOS-DACでは、この折り返しノイズを除去するために、急峻なアナログフィルタを必要とします。　また十分に落としきれずに折り返しノイズが漏れてしまい音質に悪影響を及ぼします。

初期の頃のCDプレーヤーでは多段のLCフィルタが使われていたようです。　多段のフィルタをアナログで組むと、位相回転、リンギングの発生、s/nの劣化などなど、音質的に望ましくないことが沢山おこります。

アップサンプリングの方法（１）

アップサンプリングとは、簡単にいうとサンプリング周波数を高い方へ変換することです。　サンプリング周波数を高くすると何がよいのかという事もご紹介できればと思います。

アップサンプリングの方法は大きく２種類あります。

■オーバー・サンプリング・デジタル・フィルタを使う方法

　（DSP、デジタルフィルタIC、DAC-IC内蔵デジタルフィルタなどハードウェアが主）

■サンプリングレートコンバータを使う方法

　（SRC-IC、非同期SRC-ICなどのハードウェアの他、ソフトウェアもある）

今日は、精度良く整数倍へ周波数を上げることができるオーバーサンプリングについて書こうと思います。