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今回は PCに搭載しているサウンドデバイスでオーバーサンプリングをしてみよう　！　
という　楽しい企画　です

サンプリング定理は、連続信号をデジタル信号に変換する際、信号のすべての情報を正確に再現するためには、元の信号に含まれる最も高い周波数成分の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングする必要があることを示しています。
　信号の周波数成分は、正弦波や余弦波で構成されています。サンプリングの際には、各周期の波の形を十分に捉えるために、最低でも2点が必要です。　1点だけでは波形を正しく表現できず、周波数が低く見える「エイリアシング」が発生します。　つまり、波形の正確な形を記録するために、サンプリング周波数は信号内の最も高い周波数成分の2倍以上である必要があります。
　サンプリング定理に基づいて、信号に含まれる最大周波数成分の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングすることで、エイリアシングを防ぎ、元の信号を正確に再現できるため、元の音質が維持されます。
これが「2倍以上の周波数でサンプリングすれば元の音質が得られる」理由です。 ( ChatGTP 曰く）

しかしそれでは最大周波数付近の波形が元の形と異なってきますが、歪/高調波成分は可聴域を超えるため聴こえない周波数となり 問題が無い ・・・

先の第２弾ではデジタルフィルター IC を使ってオーバーサンプリングした訳ですが、今回はそれを PCでやってしまおう　！　という訳です

サンプリング周波数と音声データ

PCのサウンドコントロール設定

コントロールパネルの場所

サウンドをクリックしてプロパティを開きます

ジャック情報が光学ジャック
または同軸ジャックになっている事を確認します
( この選択ができないPCの場合は、USB接続の
外付音源機器 SMSL PO100等をつなぎます)

詳細タブのサンプルレートを開きます

目的のサンプルレートを選択します

これで PCの SPDIF出力は 192KHz になりました！

もしならないときは下記を確認し
サンプルレートを追加します

これで PC側の設定は終わりです

基板の設計

さてこれで PC からは fs = 192kHz の出力が得られますのでそれを受けることができる DAI基板を作りましょう！

これまで使ってきた DAI IC で、フォーマットが Right Justifi 16bit 192kHz を出力可能な IC は DIX9211 があります。　DAI ICにしては足が多くて面倒ですがこれにします

DIX6211

基板はDACの制御部分も含みましたがソフトが大げさなので今回は DAI部の制御ソフトのみとし　Rigit Justifi 16/24、 I2S、Left Justifi　の４モードが選べるようにしました

DAI 回路図案

この際、DACはシンプルに　１個のみ使用した
バージョンを起こします。　LPF・ポストアンプには
色付けが少ないTI の NE5532 を使用します

DAC　回路案

再生波形の確認

PCの音源を使ってサウンドドライバーで 48KHｚと 192KHZのアップサンプリングで　再生波形を見てみます。

PC音源　16KHｚ、48KHｚ

PC音源　16KHZ、192KHｚ over sampling再生

16KHzの高調波は 32KHｚですから当然耳には聞こえないんですが波形がこれだけ崩れているとオーバーサンプリングの方が音が良くなるという 気がする のもうなずけます

fs48KHz ホワイトノイズ

fs192KHz ホワイトノイズ

この波形は、まさにオーバーサンプリングの波形

CD再生で確認

つぎに、テスト用の CDがありますのでそれで確認してみましょう

無線と実験　CDディスク

PCで CDを再生します。　その時、サウンドドライバーで 44KHｚと 176KHZのアップサンプリングで　再生波形を見てみます

CD 16KHz、44KHz オリジナル再生

CD 16KHz、176KHｚ over sampling再生

オーバーサンプリングでは波形が綺麗に再生されています。　（なぜ 44.1KHｚで録音された CDの音がオーバーサンプリングで綺麗に再現されるのか・・・）

試聴

今、話題の弦楽合奏団・石田組の CDです。
売れてるようで品切れ状態になり３週間ほど
待たされました

石田組 2024・春　

プラシーボなのか　高音域が綺麗に聴こえます。
弦楽器にとって倍音/高調波はとても大切

ストラディバリウスと１０万円の楽器の違いは
この倍音/高調波の差に違いない・・・？　と
思わせられます

動作イメージ

DAI 基板、今回は青色
DIX9211 を積んだ特別バージョン

楽しい！企画[3]

ヤフオクにて発売　！

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