『ジッターとダイナミックレンジの関連性はどの程度あるのか？』 の クチコミ掲示板

[ばう]

このスレは、
「改めて考えたい「光」と「同軸」デジタルケーブルの良し悪し」
http://bbs.kakaku.com/bbs/-/SortID=8381626/#8555091
というスレ中の私の投稿 [8555091] からの派生になります。
以下、私が言うことは内容的には [8555091] と同じですが、語句を足して、分かりやすく書き直しました。

1年ほど前に登場した、
EDN Japan 「オーディオ品質とクロックジッター」 赤堀肇氏著
http://www.ednjapan.com/issue/2007/09/u3eqp30000014s5w.html
は、オーディオ関連のサイトや掲示板でたびたび紹介される有名な記事だと思います。

この記事の4ページ目である、
http://www.ednjapan.com/issue/2007/09/u3eqp30000014srb.html
には「表2　各条件における主要オーディオ特性」が載っていて、記事では、その表2について、

----- ここから引用 -----
　表2に、D-Aコンバータのアナログ出力における一般的なオーディオ性能の実測値をまとめた。このように、DIRや接続方法の違いだけでオーディオ性能に差が現れる。特に注目すべきは、接続方法によるオーディオ性能の違いだ。デジタル伝送では、その品質は劣化しないと思われがちだが、この結果が示すように、ジッターによってこれほどまでにもオーディオ性能に差が出るのである。
----- ここまで引用 -----

と書かれています。
著者は、ジッターの違いにより、「主要オーディオ性能」として「THD+N[%]」、「ダイナミックレンジ[dB]」、「S/N比[dB]」が違うことを説明しているのだろうと私は理解しました。
「主要オーディオ性能」の要素として、ここでは3つ出ていますが、どれも疑問は少なからずあるのですが、今回はとりあえず「ダイナミックレンジ」が私は一番気になりました。

この記事の「図5　実験に用いたシステムの構成」というダイアグラムを見る限り、DIR9001 という DIR(デジタルオーディオI/Fレシーバ)を使った場合、PCM1781 というD/Aコンバーターはダイナミックレンジとして 104dB 出せるとのことです。

[8555091] で私は、

＞ これを見て、私がおや？っと思うのは、A社DIR を光接続で使った場合、900ps(1.11GHz)というオーディオとしてはかなり高い時間精度があっても、ダイナミックレンジとして決して高い値とは言えない 83dBしか出ていないという点です。

と書きました。
疑問としては、A社DIR でジッターが 900ps の場合、なぜダイナミックレンジが 83dB にとどまり、さきほどの D/Aコンバーターの性能が出し切れないのか？ということです。900ps は 240ps や 40ps よりは大きなジッターだから、ダイナミックレンジが相対的に悪い、というだけならばまだ私も納得できます。しかし、83dB しか出ないという理由が分かりません。900ps とは光が真空中でたっと 27cm 進むだけのごく短い時間です。

四半世紀前にはすでにCDプレーヤーが登場していましたが、カタログスペックにはダイナミックレンジとして90dB位の値は書いてあったような記憶があります。しかし、たとえば当時の技術水準を示す例としては、たとえばパソコンのCPUクロックは10MHz程度、DRAMメモリーのアクセスタイムは100ns位のオーダーだったと思います。その当時にオーディオ機器がすでに900psより高速な制御ができていたとは私にはとても思えないのです。

ですので、私はこの記事で言っているようなジッターとダイナミックレンジの関係は、本当に存在するのか？ジッターの 40ps と 900ps の違いが、ダイナミックレンジで 104dB と 83dB という違いに反映するのか？という疑問を持ったわけです。

みなさまはこういう疑問は持たれないですか？

書込番号：8566387

[umanomimi]

このスペアナの観測データが正しいものとするならばこれから分かることは、程度の差は
あるもののどちらのDIRなるものの性能もあまり良くないと言えることと、DIR9001と
言っている方の性能（データ）程度ではクロックの精度に影響はないと言うことだけですね。
ジッターとダイナミックレンジ、D/A変換への影響について直接関連付ける結果はどこにも
ありません。
単純にDIR9001の優位性を宣伝する文句でしかありませんね。
ただし、比較対象の素性が全く分かりませんので、これで優位性を認められるのかも大いに
疑問です（＾＾；

書込番号：8567111

[ばう]

umanomimiさん、こんにちは。コメントありがとうございます。

＞ ジッターとダイナミックレンジ、D/A変換への影響について直接関連付ける結果はどこにも
ありません。

やはりそうですよね。私も関連付けに必要な事柄が抜けていると思います。

＞ ただし、比較対象の素性が全く分かりませんので、これで優位性を認められるのかも大いに
＞ 疑問です（＾＾；

私も4ページ目のスペアナのグラフを見ても、DIR9001 と A社DIR のどっちの波形が優れているのかは一概に判断できません。

なお、著者は、4ページ目の下のほうで、

＞ 　どちらのDIRにもいえることだが、上で示した結果から、光接続時のクロックの質は、同軸接続時のそれに比べて明らかに劣ることが分かる。

と言っています。私も、波形を見る限り、DIR9001 と A社DIR のどちらであっても、光接続の波形よりも同軸接続の波形のほうが良いようには見えます。しかし、DIR9001 と A社DIR のどちらが良いかは上述のように一概に判断できません。

ですから私の理解では、著者が言っていることは「光接続よりは同軸接続のほうがいくらかは良い」というだけであり、その具体的な良さがどのぐらいの値であるかは著者は説明していません。(これも、私が4ページ目のスペアナの波形を見ても、ちょっとは良いとは思えますが、そんなに違いは大きくないように見えました。)

結局、著者は表2でダイナミックレンジの値は出していますが、それとスペアナの波形との関連付けを説明していないと思います。よって、ジッターとダイナミックレンジの関連性を説明していないと思います。

書込番号：8573054

[umanomimi]

もうちょっと追記してみます。

>どちらのDIRにもいえることだが、上で示した結果から、光接続時のクロックの質は、同軸接続時のそれに比べて
>明らかに劣ることが分かる。

まじめに観測データを分析してみますと・・・
クロック出力の静特性としては、近傍の位相雑音はA社が優秀で、スプリアスレベルは9001が優秀です。
ノイズフロアの形状が異なることから、両者の発信機の設計が異なることが分かります。
信号入力時はどちらもノイズフロアに何らかの変調がかかったような盛り上がりが現れ全体的にA社の方が
ノイズフロアが上がり、尚且つ近傍に強い変調らしきスペクトラムが見えます。
しかし、これほどスパンの広い観測データしかないと、近傍の状態が見えませんので詳しいことは
何とも言えません。

また、信号入力時の同軸と光のクロック出力を比較すると、光接続の方が明らかに劣化してはいますが、
これは「光接続だから」というよりもDIRの性能が良くないことが支配的と考えるのが正しいでしょう。
ノイズフロアの盛り上がりはおそらく電源系からの回りこみでクロック出力に変調がかかったものと
考えられます。
このような、同軸か光かという本質的な要素と関係ないところで大きな劣化があるようでは、本来の
性能比較は不可能です。
よって、これらのデータからは有益な結論は導き出せず、この結果から分かることは使用している
DIRの性能を含めた光接続の方が良くないということだけであり、「光接続という方式だから良くない」
とは言えません。
要は、同軸か光か？という観点では切り分けのはっきりしていない役に立たないデータと言うことです。
（元々このデータは9001とA社のDIRを比較したデータの筈です）

ただひとつ言えることは、もしも電気／光変換や電源系の性能が悪ければ、回路が増える分光接続の方が
不利になる可能性があるということです。

書込番号：8575845

[ばう]

umanomimiさん、こんばんは。

＞ このような、同軸か光かという本質的な要素と関係ないところで大きな劣化があるようでは、本来の
＞ 性能比較は不可能です。
＞ よって、これらのデータからは有益な結論は導き出せず、この結果から分かることは使用している
＞ DIRの性能を含めた光接続の方が良くないということだけであり、「光接続という方式だから良くない」
＞ とは言えません。
＞ 要は、同軸か光か？という観点では切り分けのはっきりしていない役に立たないデータと言うことです。
＞ （元々このデータは9001とA社のDIRを比較したデータの筈です）

この点につきまして、たまたまこの著者のお名前で検索していたら、話としては近いかな？と思えたものがヒットしたので、その一部を引用します。(おおもとはなくなっていたので Google のキャッシュで見ました。)

【PCAU】PCオーディオ総合24.0J【議論】
http://hobby10.2ch.net/test/read.cgi/pav/1197543016/

----- ここから引用 -----
391 ： ：2008/01/16(水) 00:57:41 ID:UjkHUscI
すみませーん。TIのデジタルオーディオインターフェースレシーバーＩＣ【DIR-9001】に関するTransmitt Jitterに関して下記２点をご存知の方が居れば教えてくだされ。

http://www.ednjapan.com/issue/2007/09/u3eqp30000014srb.html

この報告では他社Ａ社製ＤＩＲとの比較を行なっています。比較項目の中で光と同軸の送信ジッター値があります。

質問１）ＴＩの赤堀さんが検証に用いた回路素子をご存知の方は居ますか？
■ＴＯＳリンク光レシーバーモジュール部品名（TORX-
■ＴＯＳリンクデータをバッファするときに用いたロジックＩＣ（74HC04なのか？74HCU04なのか？74HCT04なのか？）
----- ここまで引用 -----

----- ここから引用 -----
394 ： ：2008/01/16(水) 01:35:01 ID:UjkHUscI
赤堀さんのレポートでは、DIR-9001で受信したときには光・同軸共に同じジッターレベルだったが、
他社Ａ社ＤＩＲで受けた場合には、光接続時に大きなJitterが発生することが測定されています。
391で質問した内容に関する手掛かりとして、TIのDIR【DIR-9001】データシートの８ページ目に注目しました。
「DIR-9001の場合には、TOS-Link光モジュールはバッファを介さずに直接接続できる」、と書いてありました。
私は確認したいのは、「DIR-9001内蔵ＰＬＬ回路が優秀だから低Jitterだった」のか、
それとも「TOS-Linkモジュールから両社のDIR-ICに入力される際のバッファがＣ−ＭＯＳだったのかＴＴＬだったのかが原因だったのか」、
それとも「光端子を直接繋げない他社Ａ社製ＤＩＲに直接繋いでしまってジッターを測定したか？」
----- ここまで引用 -----

ちなみに TI が出している DIR9001 の資料は、つぎのものだと思います。
http://focus.tij.co.jp/jp/pr/docs/preldetail.tsp?prelId=scj_07_040&contentId=33989
http://focus.tij.co.jp/jp/docs/prod/folders/print/dir9001.html

書込番号：8583025