(2019.09.20)サンプリング うんちく DAC
CDオーディオ
2019.09.20(since2017.1.1)
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まず、CDROMと違ってオーディオCDでは訂正が無いというのは間違いです。オーディオCDでもエラー訂正が働いているからこそ、かなり正確に音が再現できます.。 CD-ROMでもまず最初にこのオーディオ用エラー訂正機能利用を前提に、さらにオーディオCDではオーディオデータ扱いのものの一部（１割強）をエラー訂正用パリティコードとして再定義し、より信頼性の高いデータを再生するという仕様です（それでも訂正できない場合も、最悪データ訂正不能という判断間違えないことが重要）。 オーディオ再生の場合は当時のテクノロジーに合わせて大量バッファRAM用意しないですむ程度の分割処理ですが、ROM用訂正は、メモリ上に約２.4ｋバイト／グループ＊複数データ分格納して、格納されたデータを１データあたり２回になりますがPQとよぶ２通りの分散方法で（のべ138グループに分割し）訂正します。先行オーディオ兼用訂正ではエラー発生が集中して訂正不能だった場合にも、数十バイトおきという長い時間離れたものをグループとすると、１ケエラーで訂正可能になるという期待があります。 もっとも、ＣＤ－ＲＯＭとしても、万一のエラー発生が致命的でないと判断する用途（プログラムはダメですよ）に、オーディオ用訂正機能もそこそこ性能あるから、追加エラー訂正符号をつけないで、この部分もデータ格納領域として活用する容量優先する規格があります（まさにフォトＣＤがそれ。ごくまれに絵の中に誤り起因のごみドットが現れても、フォトショップ職人が何とかしてくれるでしょう。 気が付かないとか、気にしないという可能性だってある。
話はもどって、オーディオＣＤ用（CDROMと兼用）訂正機能のお話。 一つのデータを、それぞれC1／Ｃ２という別グループで２回にわたり訂正する２重訂正が実施されます。 最初のＣ１で複数エラーが重なって訂正できなくても場合でも、その複数のダメデータがC２訂正時それぞれが別グループで処理する可能性があって、さらに、Ｃ１で訂正できなかったというエラー場所情報を次のＣ２で利用するイレ―ジャ―訂正というり高次（１グループ２個のエラーも対応する）の訂正が実現できるようです（訂正担当するICのセット開発者向けカタログに訂正能力書いてあるので、いろいろな能力のシステムがあるのがわかる。ただし、訂正能力高い方が一般にはよいけど、無理やりめいっぱいの訂正実行すると、低い確率ではありましょうが、誤訂正してしまい、それが誤りと判断する手段がないので、ノイズの原因となることもあるので、訂正可能な能力が高いほうが必ずしも安全という訳ではないはずです。メカなど含めてトータルコストパフォーマンスでセット仕様決めることになるんでしょう）。CDROMの訂正はバッファメモリ上に展開して実行しているはずなので、繰り返し訂正が可能です（時間の問題だけ）。しかしCDオーディオの訂正はリアルタイム訂正を前提としてそもそもの開発が進められてきたはずです。C1訂正の後、PCMオーディオデータとしての順番に並び替えて、シーケンシャルにC2リアルタイム訂正を行っているのがそもそもの考え方なので、C1で訂正不能があった→C2でイレ―ジャ訂正で無理やり訂正した→別の方法でデータ信頼性確認する：という動作がたぶんできません（そのつもりで、システム設計しなおせば可能でしょうけど。どうなのかな？） CDROMの場合は繰り返し訂正したうえで、PQ２通りの訂正ノーエラーを終了条件とすることも可能でしょうし、さらに、データをエラー検出コードで最終確認するという手段が利用可能な作りになっています。 某付き合いたくないメーカが、後追いのエラー検出機能を持っているのが特許の要件だと力説して墓穴を掘ってあきれた記憶がありますが。
訂正能力詳細：ディスク上 32バイト（8パリティ含む）→オーディオデータ24バイト →98フレーム集まって、MSFアドレス１フレーム2352バイト構成（ディスク上にはサブコードという管理情報と先頭を示す同期データがあり、さらにバイトあたり１４ビットという訳解らん記録ですが気にしないことにします）
CDDA 24バイト*98=2352 （24バイトに対してc1：２ケ訂正 ＋ C2：4け訂正）*98 =588最大訂正可能
C1訂正だけで、CDROMのPQ訂正分の能力 ：だから傷汚れに強くオーディオ再生できるのです。
ただしC1の２４バイトとC2の２４バイトは同じデータ対ではない。
CDROM 2352→内276パリティ→138個最大訂正可能（PQ訂正合計：P訂正パリティはQ訂正の訂正対象）
CDROMはこのCDDA訂正での訂正後の、再エラー訂正なので、条件良い（エラー率低い）
独立した訂正単位なので、偶然両方式が誤りを見逃す可能性は非常に低い
時間分散大きいので傷起因等連続エラーもグループ内１ケ訂正に分散され訂正可能性高い。
昔の人へ。アナログレコードＬＰを聴くとき、ごみや静電気対策で、スプレーをかけて、（溝の方向にそって）回しながら同心円状にぬぐい取ったと思います。これは、溝を壊したらその傷の部分で針が飛ぶので溝を横切らない配慮です。 ところが、ＣＤでは、レコードのように同心円状に掃除するのではなく、半径方向にブラシを掛けます。その理由は、間違って傷をつけても、半径方向につけた傷は、時間軸でみて、ディスク１回転毎に分散されるので、訂正不能になるほど連続大量エラーを出す可能性が下がるからです（もちろん、ディスク１回転ごとに定期的にエラー訂正が忙しいですが、エラーの総数が同じだとして、集中してお手上げになるか、時分散するのでそれぞれの瞬間には、訂正可能な少数とみなせ、音に影響する傷にならない可能性がより高いということです。 ディスクの掃除のノウハウは、この訂正符号のブループがどう構成されているかにかかわりがあったわけです。
ちなみに無信号領域の雑談ですが、ＬＰは盤の最外周の無音部分から記録（録音）開始されていますが、ＣＤは中心部に重要な管理情報があって、引き続き内周側からオーディオデータが記録されています。盤を光にかざすと、中心部にデータがあって、録音時間の短いものは、外周側がすかすか（均一に光る）なのが、わかると思います。直径８ｃｍの小型のＣＤ見たことあるでしょ？ 中心方向からスタートするという事は、大きなディスクも小さなディスクも内側の同じ場所から管理情報よめば良く、その結果再生する範囲がきまれば、ディスクの外周がどこにあるのか一生懸命探さなっくても、何とかなる賢い選択だと思います。ソニーさん偉い？（まあフィリップスさんも思い出しましょうか）。 ところで、面白そうなので買っては見たけどほとんど使わなかったのですが、昔ヤマハさんが、無記録のCDRの領域に無理やりデータを埋めて、無信号、有信号の反射の違いから、絵が印字できる特殊なドライブ・ソフトを売っていましたが、知ってたかな？DVDやBDだって応用できてもおかしくない気がするんだけど、当時ディスクにプリンタで直接印刷難しい時で（シールに印刷して貼り付けてた時代）興味持ったけど、今簡単に印刷することできるので、さびれちゃったんでしょうかね？（シール印刷にアルプス社の昇華型プリンタに凝ってたことあったんですが、確かに下地平らにする透明インクの下地印刷までして印刷発色きれいでしたが、このプリンタインク一本（色）づつ印刷するので全色印刷終了までに紙詰まりとか印刷失敗することがわりとあって悲しかった。年賀状サイズですら失敗することあって、枚数足りなくなって大晦日に大騒ぎした記憶も少し。当時コンビニも大晦日に在庫あるとは限らず）。
オーディオでも訂正するならごみや傷気にしなくてもよいや！！とぞんざいな取り扱いややめてください。大量のエラーはオーディオだと訂正あきらめて補正（正しくないだろうけど、たぶん聴いても気が付かない程度と思うデータねつ造）が発生しているかもしれませんし、単発ならともかく連続・多数の場合、推定の根拠が怪しくなり聴いて違和感でる場合もあります。ＣＤＲＯＭだと、訂正回路が一生懸命働く時、あるいはさらにだめだからもういちどやり直しという羽目になると、ＰＣさんにデータ出てくるのが遅くなるとか、いろいろ問題が発生します。
さて、本題。 訂正機能がほぼ正確に再現するといっても、CDシステムが最高の音記録再生システムだと主張しているわけではありません。
PCオーディオが最高のCDプレーヤの可能性があるという話とは別の階層で話をします。
CDで訂正する意義は、ディスクに記録されたＰＣＭ（オーディオ）データを、サンプリングしたデジタルデータという領域で、正確に再現するというだけの話です。これがいいかどうかは別（設計データどおりの正しいものが手に入るが、そもそも設計が正しかどうか別問題という比喩）。
CDのフォーマットでＰＣＭデータを作るためには、サンプリングという時間軸でまびく必要がありますが、ＣＤの44.1kHzというサンプリングは原理上、元音声データにサンプリング周波数の1/2以上より高い周波数成分(22.05kHz以上の成分）があると、時間軸連続アナログデータに戻す時に正確な電気信号に戻すことができません（サンプリング点は正確に再現されるはずですが、点と点の間の時間帯は、アナログに復元して同じになりません。周波数がきちんと理論内に抑えられていれば、原理的には、正確にサンプリング前とサンプリングデータからアナログデータ復元は正確に一致するはずです）。 例えば、イメージとして、サンプリングした点の間を、イラストレータがペジェ曲線で滑らかにつなぐ、昔流にいうなら雲形定規をつかって、滑らかにつなぐというのが、記録前：再生後の理想です（どのタイミングから等間隔でまびいても、平たんになる必要があります）。ところが、マイクで拾って編集した音声（音）は、周波数特性がフラットではないにしても、高級設備程高い周波数まで含まれています。すると、あるサンプリング点のいくつかの点から想定する滑らかな線上からはずれて、凸凹した中間時刻があってもおかしくない。それが間引からた時間であれば問題なかったかもしれませんが（本来その異常ポイントが周辺サンプリングを歪ませているので正確ではないけれど、仮想の話として）、偶然その頂点をサンプリングしたらその前後２点（より広範囲）から想定する滑らかな曲線の上に、突然インパルス（突起）が発生したかのように記録され、これはデジタルからアナログに戻す場合のフィルタ（ローパス：低周波数通過型）において、インパルス応答（うねうねと両側にうねりが発生するsinc関数的な波形）になり気持ち悪い。だから最初のサンプリング時のもれ記録された高周波成分を推定補足する（？）特殊なDACを提案するメーカさんもいます。その実施方法は良く解りませんが、sincを探すためにweb上で見ていたら、ナイキストロールオフフィルタというなだらかなローパスフィルタでも、うねうね率は、改善ような気もします（記録時に建前急峻なローパスフィルタを通っているので、再生時のみロールオフフィルタで高域伸ばすのがいいのかどうか、いや、録音エンジニアがせっかくいれた20kHzあたりの高域を、多少なりとも減少させるのが正しいのか？ 漏れて記録されたんだからそれでも良いとか、いや、その前に、今回勝手にロールオフフィルタなるものを想像してみましたが、そもそもこれが解法になるのが、非専門家なのでよくわかりません）。 オシロスコープでデジタル信号みたことあるひとは、矩形波（方形波）が、角が直角にならずにうねうねとリンギングと呼ばれるあばれが生じるのを見たことあると思いますが、負荷が重い（広義のフィルタ）によって、周波数帯域制限がかかった例と考えてもよいのかな？
一方、アナログLPは、特性は良くない（周波数特性がフラットではない）が、むりやり高い周波数をカット必要がない。記録再生する針が物理的に高い周波数に追従できないので限界ありますが、いいシステムなら、高い周波数まで自然に残っている可能性があります。無理やりカットしなければいけないCDより自由度は高い（自然な音:帯域になる）可能性があるという気がします（再生も録音もよほど良い装置でないと応答性悪いけど）。 もちろんアナログLPは、ターンテーブルの回転の不均一さ（物理的なでき）とか、ディスク盤の歪み、そり等や、記録装置・再生プレーヤの物理的互換性など、そもそも、周波数特性いいわけありません。MC,MMのように大きな分類でみても、針のブランド格差という小さな分類によっても音が変わるという理不尽な再現性など、デジタルオーディオにアナログが劣るという理由は山のようにありますが、それでも、丁寧にあつかうのがいやでなければ、高周波残る可能性があるという点に関してはメリットある可能性はあるかも。ばちばちいう雑音が味わいあるという懐古趣味だって趣味としては非難されるいわれはありません（内緒ですが、数年に１度くらいボーとしながらアナログレコード掛けます。山口で録音のD51走行音だとか親の趣味のもののが残ってるのも内緒。よく聞く音楽タイトルは出てるものはCDに買いなおしてますけど）。
ところで、アナログプレーヤはターンテーブルの外周に刻印したストロボという波形が、商用周波数（５０・６０Ｈｚ）と４５／３３回転で、所定の１ラインが止まるように速度微調整し使っていましたが、インバータとか商用周波数からはなれた照明が使われるとしたら、どうなるんだろうねぇ（さすがに安いプレーヤでもＰＬＬ同期かな？）
とはいえ、20kHz私は聞こえません。オーディオ協会や各種レコードメーカから、テストディスクが売られていて、どの周波数まで聞こえるか調べる手段はありますが、人の耳に聞こえなくても大きなエネルギーがアンプやスピーカに加わりますから、聞こえないといって、ボリュームを大きく開放するのは厳禁です。 聞こえる人には迷惑だったりします。自宅で遊んでいたとき、聞こえないのでアンプのボリューム上げたら同席したトランぺッタO氏にあきれられました。
ならLPでも十分とかＬＰが優れているというのは却下。取り扱いがはるかにCDが優れています。 アナログレコードに、（使ってみたのはサウンドガードとかだったかな）静電保護の塗料を塗布したり、カーボンファイバのブラシをディスクの上で回し、GNDに落とすとかしたりするアクセサリありましたが、どれもあまりよかったとい記憶がない。LPは取扱い大変でした。
同じ論点でCカセットに対するDATの優位性もわかるんだけど、固体オーディオ（メモリディスクへの記録）が安く手軽になると、ＣＤと比べて取扱い面倒だからやはり消えても仕方ないかなぁとは思う（MP3とか圧縮劣化録音には興味ありませんが）。 家にあった据え置き・ポータブルＤＡＴのハード及びテープ類（オーディオフェア―の花王ブースの視聴テストみたいなので当ててもらったものやブースで生演奏していた演奏者に義理立てして買ったＪＡＺＺやクラシックの市販テープ等少数以外は、流し聴き用のＣＤから長時間モードで数本分まとめたとか、特定の曲（例えばシャンソン、ＪＡＺＺ、ＰＯＰ系等、枯葉２０タイトルくらい）や演奏者を集めてまとめたとか、LPから録音したものとか。単にＦＭエアチェックとか）が、組み合わせいくつかためしても、まともに再生できなくなって、残念ながら、数年前ついに廃却してしまいました。日本の高温高湿環境だともたないんかなぁ。 ところで、ＤＡＴの複製方法（市販ミュージックテープ量産方法）知ってますか？ もちろん、１本づつデッキで書き込むというのも一つの方法です。 名前が思い出せないが（コンタクトプリントとか言ったかな？）テープの磁気記憶保持率高いので、マスターテープと、生テープを重ねて、熱（かな？）を加えると、転写されるという量産方法が、提案されたはずです（これが現物だというのを見たことないけど）。 同じ原理でめったに再生しないテープは、無再生で放置だと、重なったテープの相互位置固定なので、重なったテープ間で、自己転写されて具合悪くなったというのもあるかもしれません。 ＶＴＲもある時期、テープごと廃却しましたが、放置テープは転写があって画質劣化するという話を聴いた気がします。DVDR使うと、VTRテープは見劣りしましたネ。 まあ、TV番組録画保存のDVDーRはそれなりに保持されているんですが、高画質期待のBDRが、読めなくたって来て、ちと気分がわるい（保管方法にノウハウがあり、DVDと同じ扱いはだめだとか．．．）。 ディスクは保存性悪いと予想してましたがテープメディアも案外わるいんかな？ 生録する人（マイナーレーベルでアマチュア交響楽団のCD作ったりする人）いわくディスクは振動に弱いけどテープはタフなのでコンサート会場の録音機械はテープがいいと２０年くらい前にいってましたけどね。 当時の業務使用仕様DATはさすがに引退したんでしょうね。 そういえば、ポータブルビデオカメラでもテープではなくディスク記憶の商品作るという噂聴いたけど、どうなったんだろうね。 さすがにポータブルでディスク記録は難しい気するけど。どのみち固体（メモリ）に置き換わっちゃったんでしょう。
ＣＤの44.1kHzというサンプリング周波数に対して、DATで48kHzの１割増やDVDオーディオ96kHzの２倍というのは、程度の問題で、SACDのΔΣADC録音が、急峻なフィルタもちいず減衰特性であってもより高域まで対応するより理想的なアプローチだという気がします（頭の中では）。
DVDオーディオ最近噂に聞こえませんが、規格決めた方たちの社内別部門にΔΣADC専業の人たちいたはずだから、連帯してフォーマット提言できていれば、生き残れたのかもしれませんねぇ。 5ｃｈ録音できると言われても、（再生はＡＶアンプあるけど）そんな（５方向にマイク向けるの？）録音機材持ってないし。まあ、BDが主流になっちゃったんで、そっちで何か考えるのかな？ 専用プレーヤいるらしいDVDオーディオは聴いたことなし。
サンプリング理論：ナイキストの定理。染谷・シャノンの定理等。 染谷さん偉い。
ついでに雑談。
ＣＤから、ＣＤＲにコピーするというのが流行ったらしい（課金制度ができたらしいので全部不正ということではないんでしょう）。
で、ＣＤＲの生ディスクのメーカやレーベルで音が変わるとか、変わらないとかいろいろ。
まあ、レーベルにより、確かにエラーが多発するものがあるようなので、ダメなＣＤＲの盤を使うと、だめというのはわかる（機械と盤の相性というのもあるらしい）。
でもＣ２エラーが無い場合にも音が違うというのが、あるとか、ないとか、ちょっと理解に苦しむ。
くるしむけれど、
・エラー多発で誤訂正（正しくないデータを作ってしまうとか、エラー見逃すとか） Ｃ２エラー無いのに誤訂正だけというのはなさそう
・検証用にエラー数計測するCDROMと、音楽再生するプレーヤとの再生能力違うので、音楽再生時にはエラー発生している説。
ディスクとプレーヤの相性説というのもここでは効いてくる。
リトライ補正：いいとこどりで検証データ取得時は性能でても、プレーヤで音出す時に１発勝負ではエラー多発説
・ピックアップからデータをみて、クロックを抽出するのに、ジッタが大きくなりすぎる(ディスクのできが悪いというのと書き込みの焼が甘い）
再生クロックのジッタによる音の濁り。
ＰＬＬの許容範囲超えて内部回路でデータ受け渡し失敗して、ビット落ちや、最悪ワード落ちやワードダブりになってしまう。
廉価セラロック使用CDROMドライブだと、ディジタルアウトが許容範囲に入らず化ける（受信不能が発生）説
・訂正可能だとしても、訂正回路等大規模回路が常時動いて、オーディオ系にノイズが飛び込む
まあ、まったく根拠はないので信憑性無いんですが、音が違うといわれて考えてみたという話。PCオーディオなら、クロックの問題や電気ノイズの問題関係ないので、それら起因で音がおかしいというなら、解消される（というより、PCオーディオならHDDにリッピング後わざわざCDRに焼く必要ないから、関係ない；CDRバックアップだとしても、LZHやZIPで圧縮してデータとしてCDROMモード保存で十分。CDROMエラー訂正コードを追加するため、CDDAデータの容量を削減するときに、可逆のZIP等許せるが、オーディオとして非可逆のMP3へエンコードというのはナンセンスなので勘違いしないように。
知恵袋ネタでサンプリング(2019.09.20)
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