デジタルアンプの特徴

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■　アメニティ＆サウンド 音と快適の空間へ【Vol.60】2004年9月16日
□　　　　デジタルアンプの特徴
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「アメニティ＆サウンド 音と快適の空間へ」は、隔週(第1、第3木曜日)
にお届けしています。内容を充実できるようにがんばりますので、末永く
お付き合いいただけますようお願い申し上げます。

　■□■□■　CONTENTS Vol.60 □□□□□□□□□□□□□□□■□

　　１．技術と開発の閑話(25)
　　　　ソフトウェアの標準と部品化 -7- 遺産と再生産
　　２．サウンド(57)
　　　　デジタルアンプとデジタルスピーカ
　　　　-2- デジタルアンプの特徴(1)　シンプルな構成
　　３．３ＧＰＰ音声通信(53)
　　　　ITU-T P.313音響規格　− D-factor/雑音感度,送話感度
　　４．PC周りの期待と難(URLクリッピング)

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　■１．技術と開発の閑話(25)
　　　ソフトウェアの標準と部品化 -7- 遺産と再生産
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━□■□■
技術や開発に関連した話題を閑話と題してお届けしています。あまり
　専門的ではなく技術者以外の方にも接点のある内容にできればと考え
　ています。

　前回までは開発手法の話題に回り道をしていた感じでもありますが、
　部品化や再利用などを検討する時、現在のようにプラットフォーム
　の変化が大きいときに問題となるのは、開発方法と実現手段(コード
　や言語、プラットフォームやライブラリの選択)です。

　プラットフォームは、過去に比較すると集約的になってきていると
　いえるのではないかと思います。メインフレーム、オフコンやＰＣ、
　組込みまで視野に入れたとしても、かつてハードウェアメーカーが
　それぞれのハード使用、CPU、開発言語を擁するというようなことは
　無くなり、ローカルな環境はレガシーと呼ばれるほど、種類は収束
　しているとも言えるのかもしれません……

　　▼レガシーシステム　【legacy system】
　　　e-words IT用語辞典
　　http://e-words.jp/w/E383ACE382ACE382B7E383BCE382B7E382B9E38386E383A0.html


　■比重の変化
　………………………………………………………………………………
　楽器の演奏情報の通信規格にMIDI(Musical Instruments Digital
　Interface)規格というものがあります。MIDI規格はコンシューマー
　分野でのデジタル通信規格としてはメーカー間のコンパチビリティ
　が高く、各種のデジタル通信規格の中でも大成功を収めた規格です。

　電子楽器やMIDI関連機器は通信規格に対応し機器パネル面での操作
　などとは別に送受信による通信制御にも似た機能を実現する必要が
　あります。

　CPUを搭載してソフトウェアによって動作する製品が主であるとは
　言え、製品によっては、パネル面での操作以上データ通信を行うも
　のもあり(単体機能はなくてもMIDIでは制御可能など)、かつての
　電子楽器のMIDI機能の全体に占める比重が大きい場合もあり、その
　開発コストは問題にもなっていました。

　ところが、製品本体の機能が強化された結果、MIDI部分の全体に占
　める割合は低下していったため、基本的には変化した部分が無いに
　も関わらず、あまり重視られなくなりました(経験が生かされたり、
　開発方法の変化などの要因が大きいですが)。

　このような相対的な比重の変化によって、問題が小さくなったかの
　ようにみなされる現象は、ＰＣアプリケーションや他のシステムで
　も同様です（同じようなコードを何回も書いている人は結構いるの
　ではないかと思います）。　

　この比重の変化は、ライブラリ化などの検討を行う上でも多少影響
　を与えます。

　かつてと全く同程度の開発コストは掛かっていても、全体から見る
　と、もはや、比重が小さいことや、参考にできる既存のものや経験
　があるため再実装してもかまわないという判断が働くことがありま
　す。

　■プラットフォームが遺産(レガシー)に……
　………………………………………………………………………………
　まして、プラットフォームや標準技術が流動的で見極めが難しい場
　合には、まさに、前提条件が変化している中でのポータビリティを
　保つという課題をクリアする必要があり、しかも、デファクトスタ
　ンダードとなるまでは多分に投機的ですから、ライブラリ化と合わ
　せて２重の投機を行うことになります。

　そのリスクを考えると、開発難易度が軽いものは必要に応じて対策
　した方が良いという考えは間違いではないかもしれません。

　レガシー・マイグレーションは、エンタープライズ分野での課題の
　１つですが、レガシーシステム用のライブラリが生かされることは
　考えにくいでしょう。

　標準的なプラットフォームと考えられてものが、「遺産」と認識さ
　れるようになる前にポーティングするというのが前提だとは思いま
　すが、簡単でローコストに行うことができるのであれば、問題には
　しないですね。

　それでは、次回もよろしくお付き合いください。(^^)

　　▼ARIはアプリケーションソフトやデジタル機器の開発などを
　　　お手伝いしています。
　　http://www.ari-web.com/develop/index.htm

□━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
　■２．サウンド(56)　
　　　　デジタルアンプとデジタルスピーカ
　　　　-2- デジタルアンプの特徴(1)　シンプルな構成
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━□■□■
　このコラムは音や音響機器などについての話題をお届けしています。

　以前にこのコラムでソニーのデジタルAVアンプTA-DA9000ESの記事
　をご紹介したことがありますが、11月に下位モデルのTA-DA7000ES
　が発売されます。

　　▼スペックアップとコストダウンを両立した中級機
　　　〜ソニー「TA-DA7000ES」
　　　IT media ライフスタイル ニュース 2004.09.07
　　http://www.itmedia.co.jp/lifestyle/articles/0409/07/news004.html

　前回のTA-DA9000ESは金井氏の担当でAV雑誌などでも多数、取り上
　げられ、オーディオ雑誌のベストバイなども総なめにした感がある
　製品ですが、今度のTA-DA7000ESでは9000ESの時に採用されたアル
　ミ削りだしなどの高価な部分はコストダウンによる違いが生じるだ
　ろうことは当然予想できますが、記事によるとデジタルアンプ部の
　S-Master Proはスペックアップしている部分もあるようです。

　□……………………………………………………………………………
　　デジタルアンプの特徴
　………………………………………………………………………□■□

　さて、前回はでD級アンプが身近になったことや、デジタルアンプ
　化についてでした。ここでデジタルアンプの特徴を挙げてみます。

　　　──────────────────────────
　　　　・省スペース、小型化できる
　　　　・効率が良く省電力
　　　　・発熱が少ない
　　　　・シンプルな構成
　　　　・経路での雑音が出力に影響しない(しにくい)
　　　　・クロスオーバ歪みが発生しない
　　　──────────────────────────

　先の記事に出てくるソニーのTA-DA9000ESは大きいので「小型化」
　が特徴というとイメージしにくいかもしれませんが、あの製品は
　最大200W×7ch(8Ω)というハイパワーな仕様です。アナログで同
　じ出力ならば、とても、あの大きさには収まらないですし例外的と
　言えます。

　AVアンプは背面の端子から外形が決まってしまいますし、耐震性の
　ために肉厚のシャーシを使っていたりするために、アナログとの外
　形の差はないのですが、ホームシアター製品に分類されているアン
　プ＋プレーヤーが小型で大出力が主流であることを見るとデジタル
　アンプという技術は小型化に有利なことが解ります。

　■シンプルな構成
　………………………………………………………………………………
　前回は、D/A変換ブロックの後アンプがあるというブロックを記載
　しましたが、デジタルアンプのアンプ部を見るとPWMまたはPDMの
　デジタル信号増幅部とLPFから構成されています。

　　　　　　　　　　デジタル・アンプ部
　　　　　　　　　┏━━━┓　　┏━━━┓
　　デジタル─→　┃アンプ┃─→┃ＬＰＦ┃─→　アナログ
　　　信号　　　　┗━━━┛　　┗━━━┛　　　　出力
　　　　　　　　　PWM/PDM

　　　　　PWM : Pulse Width Modulation (パルス幅変調)
　　　　　PDM : Pulse Density Modulation (パルス密度変調)
　　　　　LPF : Low Pass Filter ( 低域通過フィルタ)

　各社技術的な工夫がありますが、デジタルアンプの基本的な部分は
　デジタル信号のパルスを高速なMOS-FETで増幅し、LPFで平滑化(積
　分)してアナログ信号にするというのが基本的な技術です。PWMと
　PDMの違いは、信号の大小をパルスの「幅」であらわすか「密度」
　であらわすかという違いです。シャープの1bitアンプはPDM方式、
　ソニーのS Master ProはPWM方式です。

　アンプ部のPWM/PDM部を1bit D/Aコンバータに置き換えるとD/A
　変換器と全く同じで出力レベルが違うだけだということが解ります。

　増幅部がD/A変換器そのものなので、デジタル信号を処理したもの
　をアナログで増幅するよりもシンプルな構成になります。アナログ
　のD/A変換器の部分が「パワー出力の1bit D/A変換器」だと考える
　と解りやすいですね。
　　　　　　　　　　
　　【デジタル】　┏━━━┓　┏━━━━━━━━━┓
　　　　　　─→　┃ＤＳＰ┃→┃　アンプ（Ｄ／Ａ）┃─→
　　　　　　　　　┗━━━┛　┗━━━━━━━━━┛
　　【アナログ】　┏━━━┓　┏━━━┓　┏━━━┓
　　　　　　─→　┃ＤＳＰ┃→┃Ｄ／Ａ┃→┃アンプ┃─→
　　　　　　　　　┗━━━┛　┗━━━┛　┗━━━┛

　パワー出力を扱う特有の技術がありますから、単純にシンプルにな
　るから良いとはいえませんが、技術的な工夫によって、高品位にも
　できる可能性がある点がデジタルアンプの増幅部だといえます。

　PWM/PDMは高速なスイッチング動作をする信号です。過去には、
　これを高精度にパワー増幅することなど、高品位なアナログ出力の
　デジタルアンプは難しかったのですが、現在は技術的にクリアされ
　高級オーディオでも主流の技術となってきました。

　　▼前回までの内容はバックナンバーをご覧ください。
　　http://www.ari-web.com/mm/

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　■３．３ＧＰＰ音声通信(52)　　
　　ITU-T P.313音響規格　− D-factor/雑音感度,送話感度
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━□■□■
　(社)電気通信事業者協会（TCA）は、2004年8月末現在の携帯電話の
　事業者別契約数を発表しました。JEITAの統計情報は、TCAの発表を
　参考データにコメントなどが作成されています。

　第三世代携帯電話では、ドコモのFOMAが628,500人、auのCDMA2000
　1xが376,300人、ボーダフォンのVGS(Vodafone Global Standard）
　が18,700人の純増と5ヶ月連続でNTTドコモが1位を獲得しています。

　　▼(社)電気通信事業者協会(TCA)
　　http://www.tca.or.jp/index.html

　　▼携帯電話/IP接続サービス(携帯)/PHS/無線呼出し契約数
　　http://www.tca.or.jp/japan/database/daisu/index.html

　　▼（社）電子情報技術産業協会(JEITA)
　　　「統計データ」に掲載されています。
　　http://www.jeita.or.jp

　□……………………………………………………………………………
　　5.D-factor/Noise Sensitivity　　(D-factor/雑音感度)
　　6.D-factor/Sending Sensitivity　(D-factor/送話感度)
　………………………………………………………………………□■□
　前回はITU-T P.313規格の受話感度周波数特性測定についてでした。
　今回はD-factor（雑音感度・送話感度）測定についてです。

　　▼前回までの内容はバックナンバーをご覧ください。
　　http://www.ari-web.com/mm/

　ITU-T P313規格とはPDC方式の携帯端末の音響性能を評価する上で
　望ましい測定項目が揃っている音響規格です。

　　▼ITU-T規格については以前にご紹介しました。
　　http://www.ari-web.com/mm/bn/20030515.htm

　携帯電話で通話を行う場合、相手には送話器（マイクロホン）を通
　じて話者の声はもちろん、話者の話している場所の周囲の騒音も伝
　送されます。通話相手に周囲の騒音ばかりが伝わり、肝心な話者の
　声が伝わらなくてはなりせんから、携帯端末には話者の声に対して
　ある程度の指向性（騒音を除去する機能）を持っている必要があり
　ます。

　D-factor測定は周囲騒音に対して話者の話す声がどの程度の感度で
　送信できるかを評価する測定です。携帯電話の送話器の指向性を評
　価するという事です（騒音を除去する性能）。

　D-factorとは携帯電話の送話器の周囲騒音に対する感度（雑音感度）
　と話者の声に対する感度（送話感度）の差を表したものです。

　3GPP規格でも騒音除去性能(ANR:Ambient noise rejection)とい
　う測定項目で同様の規格が規定されています。

　　　▼3GPP 騒音除去性能測定については以前にご紹介しました。
　　http://www.ari-web.com/mm/bn/20021017.htm

　D-factor測定は、「雑音感度」「送話感度」の２つの測定を行い、
　測定結果の差を算出します。「送話感度」が「雑音感度」より大き
　い程D-factorは高くなり、より騒音に強いという数値評価になり
　ます。

　■「雑音感度」測定
　………………………………………………………………………………
　雑音感度測定では室内に設置した騒音出力用スピーカから試験信号
　を出力し、人工口の口元ににセットしたマイクロホン(MRP)で測定
　した周波数分布（基準値）と端末より送信した音声をPOI点で測定
　した周波数分布（測定値）の比より求めます。

　試験信号には周囲騒音としてピンクノイズを使用しMRP点で-24dB
　Paになる様調整します。

　■「送話感度」測定
　………………………………………………………………………………
　送話感度測定は以前お話した送話感度周波数特性と測定方法は同じ
　です。人工口から試験信号を出力し、人工口の口元にセットしたマ
　イクロホン(MRP)で測定した周波数分布（基準値）と端末より送信
　した音声をPOI点で測定した周波数分布（測定値）の比より求めま
　す。

　試験信号には話者の声としてSpeech Like Test Signal(人工音声)
　を使用し、MRP点で-4.7dBPaになる様に調整します。

　雑音感度、送話感度から計算により算出されたD-factorは、規格で
　は０ｄＢ以上（＋３ｄＢ以上推奨）と規定されています。携帯電話
　はさまざまな周囲騒音下で使用されるので、送話感度は雑音感度よ
　りある程度高く設定されている必要があります。

　次回は音響エコー測定についてお届けしたいと思います。

　　▼ARIは3GPP,GSM,PDC音響測定に対応した「3G携帯通信開発用
　　音響測定システム MTA-01WB-S」を開発・販売しています。
　　http://www.ari-web.com/mobile/3g/mta01-wbs/info-3gpp.htm

　　▼PDC端末音響システム　製品概要(MTA-01WB-S)
　　http://www.ari-web.com/mobile/3g/mta01-wbs/info-itut-p313.htm

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　■４．PC周りの期待と難(URLクリッピング)
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　WEB参照可能な掲載記事などから毎日伝えられるニュースや記事か
　ら気になる情報や翌日には埋もれてしまいそうな記事をピックアッ
　プしてご紹介しています（このメールマガジンの発行周期が隔週と
　いうこともあって新しい記事ばかりではありません）。

　■IntelのHD Audioのレビュー
　………………………………………………………………………………
　インプレスの藤本健さんの連載記事に、インテルのHD Audioのレビ
　ュー記事が掲載されていました。

　　▼インプレスAVウォッチ
　　　藤本健のDigitak Audio Labotratory
　　　第159回：Intelの新規格「HD Audio」を検証する
　　　〜 前編：対応マザーボードを使って環境を構築 〜
　　http://www.watch.impress.co.jp/av/docs/20040906/dal159.htm
　　　〜 後編： 192KHz/24bit再生や各種性能をチェック 〜
　　http://www.watch.impress.co.jp/av/docs/20040913/dal160.htm

　一言でいうと、今の所、あまり美味しいことになっていないという
　結論になりそうですが……

　HD Audioのオンボードをフィーチャーしても販売にはつながらない
　でしょうから、秋冬のローコストモデルがハイエンドAV機能を取り
　入れた形になるかという点がHD Audioが最初に目立つ部分かもしれ
　ません(でもハイエンドオーディオじゃ地味かもしれませんね)。

　■Windows XP SP2 その２
　………………………………………………………………………………
　前回のこのコラムとあとがきでWindows XP SP2の話題に触れま
　したが、「Windows XP SP2の真価が問われるとき」という記事が
　掲載されていました。

　　　▼「Windows XP SP2の真価が問われるとき」
　　　　CNET Janpan エキスパートの視点 2004/09/08
　　　http://japan.cnet.com/column/pers/story/0,2000050150,20072286,00.htm

　この記事の中心をなしている自動更新の機能はSP2の大きな変更の
　１つとされています。他所で見かけるものでも、自動更新されるこ
　とは大変利便性などの面で有用、かつ、重要なものとされているこ
　とが多いようです。
　
　SP2の真価は次回の自動更新作動時だという主旨がのべられていま
　すが……もし、そうであれば真価を発揮できないかもしれません。

　更新の集中トラフィックが発生すると、MSNとAkamaiだけでは賄
　いきれなくなることが今までの更新で発覚しています。

　もし、自動更新が止められていないSP2が大量に導入されたらSP2
　の自動更新の集中トラフィックに耐えられるほどの増強ができる
　とは考えにくいですから、集中トラフィック・ダウンする可能性
　が高いと思うのですが……大丈夫でしょうか。

　SP2の自動更新では、現在以上に特定時間帯で集中トラフィックが
　発生しそうです。更新できるまで毎日でもあきらめないのだと思
　いますからトラフィック集中が長引くのではないでしょうか(今ま
　ではユーザーが回避してきたものも回避されない)。

　SP2関係のCNETの記事には、ActiveXがデフォルトで禁止されるこ
　とによって動作不具合が発生するソフトウェアメーカーが対処に
　困惑しているという記事もありました。

　　▼SP2 vs プラグイン--
　　　ActiveXの変更に困惑するソフトウェアメーカー
　　　CNET Japan 2004/09/06
　　http://japan.cnet.com/news/media/story/0,2000047715,20071923,00.htm

　このページの挿絵は、怪しい虫がウィンドウズマークに忍び寄る所
　を盾が守っているような図なのですが……

　虫が悪いActiveXでシールドがSP2というイメージでしょうか。

　とすると、悪い虫を作っているのはソフトウェア・メーカーという
　ことになるのですが……今まで悪用されたActiveXは、Windowsの
　一部に組込まれているものが多いですから、シールドの内側にも虫
　の絵を描いたり、Windowsマークを虫の絵にしないとイメージが合
　わないですね。

　ついでに、セキュリティのニュースがありましたので（ちなみに
　SP2は対象外のようです。SP2も対象だと悲惨ですね）

　　▼Windows PCのJPEGフォーマット処理方法に重大な欠陥
　　CNET Japan セキュリティ ニュース 2004/09/15
　　http://japan.cnet.com/news/sec/story/0,2000050480,20073804,00.htm

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　■編集後記
　上のURLクリッピングに取り上げているJPEG偽装コード実行の問題
　もですが、Windowsは自動処理することに対して肯定的な考え方で
　作られていますし、それに対策する方法は「初心者のため」という
　錦旗の基に取り除かれていたり「触るな」といっているレジストリ
　中にあったりします。

　自動で全て美味く行けば良いのですが……

　家電の自動処理などでも機械には能力があるのに、操作する手段が
　用意されていないために不便だと感じるものがあります。

　その中には、恐らく「初心者のため」や「簡単にするため」の対策
　の一環として自動のみにされたと推測できる問題と、故障率とコス
　トを低減するためにスイッチなどを取ったことによる問題の２つに
　よって発生しているようです。

　空調のリモコンスイッチのモード切替が１つになっていて「冷房」
　「暖房」「送風(空気清浄)」「乾燥」「自動」を順に切り替えるよ
　うになっている製品があるのですが、「自動」や「暖房」などを経
　由して「冷房」などにすると循環系の事情によるものか、待機状態
　や霜取のような状況に入って、かなりの時間だまった状態になりま
　す(ふざけたことに猛暑の中、1時間近くだまっている時があるので
　あなどれません)。

　スイッチが１つなので、冷暖房をまたぐ操作を回避しようがなく、
　「送風」などにしたら、次は必ず待機する運命にあります（運転/
　停止と組み合わせてうまく手順を踏むと助かることもありますが、
　要因は操作だけではないようなので難儀です）

　逆方向にモードを切り替えるスイッチがついているか、素直に言う
　通りに働くかどちらかにしてくれれば済むのですが……

　しかも、本体のタイマー時刻が狂うことがあるらしく（多分、日を
　またぐような運転と何かが起こるとタイマーが変になる）突如タイ
　マー停止することもあります。停止直後は、これまた待機のような
　時間が必要らしく何をしても無駄、唯一有効な方法は電源を抜いて
　スーパーキャパシタが放電するのを待ってから起動する手段ですが、
　これもうっかりリモコンを同時にリセットするのを忘れたり、循環
　系の事情によっては、ちゃっかり、待機動作に再突入するようなの
　で頑固です。

　最も順調に運転できるのは、常識的なタイマーをきちっとセットし
　て自動運転で稼動しつづける方法で、マニュアル操作で変更すると
　今ひとつうまく機能しません。

　１言でいうと「ダメ過ぎる」のですが……この設計は、一応プロの
　仕業なので何か計り知れないメーカの事情があるのでしょう。

　それでは、次回2004年10月7日Vol.61もよろしくお願いします。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ARI A&S 編集部

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