abk1's scratched blog 3::AUDIO DIARY

前回に引き続き、earfluff and eyecandy によるJitterの解説について読んでいる。

Jitter – earfluff and eyecandy
http://www.tonmeister.ca/wordpress/category/jitter/

今回はPart 3から。

Jitter: Part 3 – Classifying Jitter

Jitter: Part 3 – Classifying Jitter
http://www.tonmeister.ca/wordpress/2018/08/09/jitter-part-3/

Part 2では、ジッターを位相ジッターと振幅ジッターという見方で分けた。
ここでは、別のジッターの分類について触れている。
以下、表にする。

total jitter	random jitter
	deterministic jitter (correlated jitter)	periodic jitter
		data-dependent jitter	inter-symbol interference
			duty cycle distortion
			echo jitter

Part 4でRandom Jitter、Part 5でDeterministic Jitterについて説明がある。

日本のサイトで用語の解説がある。
random jitter（ランダム・ジッタ）、deterministic jitter（デターミニスティック・ジッタ）
Posted on 2014年12月24日
http://www.de-pro.co.jp/2014/12/24/8209/

Jitter: Part 4 – Random Jitter

Jitter: Part 4 – Random Jitter
https://www.tonmeister.ca/wordpress/2018/08/09/jitter-part-4-random-jitter/

You have a signal (the audio signal that has been encoded as a digital stream of 1’s and 0’s, sent through a device or over a wire as a sequence of alternating voltages) and some random noise is added to it for some reason… (Maybe it’s thermal noise in the resistors, or cosmic radiation left over from the Big Bang bleeding through the shielding of your S-PDIF cable, or something else… )

What we’re really talking about is that the jitter is modulating the signal that carries your audio signal – not the audio signal itself. This is an important distinction, so if that last sentence is a little fuzzy, read it again until it makes sense.

(translated by google)
信号（1と0のデジタルストリームとしてエンコードされ、デバイスを介して、または一連の交流電圧としてワイヤを介して送信されたオーディオ信号）があり、何らかの理由でランダムノイズが追加されています…（多分 それは、抵抗器の熱ノイズ、またはビッグバンから残った宇宙放射がS-PDIFケーブルのシールドを介して出血していることなどです…）

私たちが実際に話しているのは、ジッターがオーディオ信号自体ではなく、オーディオ信号を運ぶ信号を変調しているということです。これは重要な違いなので、最後の文が少し曖昧な場合は、意味がわかるまでもう一度読んでください。

1 Timing errors of the clock events relative to their ideal positions
2 Timing errors of the clock periods relative to their ideal lengths in time

These are very different – although they look very similar.

The first is an absolute measure of the error in the clock event – when did that single event happen relative to when it should have happened? Each event can be measured individually relative to perfection – whatever that is. This is called a Phase Modulation of the carrier. It has a Gaussian characteristic (which I’ll explain below…) and has no “memory” (which is explained first).

The second of these isn’t a measure of the events relative to perfection – it’s a measure of the amount of time that happened between consecutive events. This is called a Frequency Modulation of the carrier. It also has a Gaussian characteristic (which I’ll explain below…) but it does have a “memory” (which is explained using Figure 1).

(translated by google)
1 理想的な位置に関連するクロックイベントのタイミングエラー
2 時間の理想的な長さに対するクロック周期のタイミングエラー

これらは非常に異なりますが、見た目は非常に似ています。

1つ目は、クロックイベントのエラーの絶対的な測定値です。その単一のイベントは、発生するはずだった時期と比較して、いつ発生したのでしょうか。 各イベントは、それが何であれ、完璧に関連して個別に測定できます。これは 、搬送波の位相変調と呼ばれます。ガウス特性（以下で説明します…）があり、「メモリ」（最初に説明します）がありません。

これらの2つ目は、完全性に関連するイベントの測定値ではありません。これは、連続するイベント間で発生した時間の測定値です。これは、搬送波の周波数変調と呼ばれます。また、ガウス特性（以下で説明します…）がありますが、「メモリ」（図1を使用して説明）があります。

ちょっと引用だけではなんだかよく分からない。
元サイト原文のほうに図が掲載されている。しかし、ガウス分布は分かるんだけど、位相変調と周波数変調については、よく分からない。
位相変調は、その瞬間だけに影響するもので、周波数変調はその後の信号にも影響を与える（「記憶」と表現されている）ということらしい。
いろんな原因でランダムに生じるジッターがあり、その瞬間だけ影響するものと、後まで影響するものに分けられる、という理解で、とりあえずいいのかな。

Jitter: Part 5 – Deterministic Jitter

Jitter: Part 5 – Deterministic Jitter
https://www.tonmeister.ca/wordpress/2018/08/09/jitter-part-5-deterministic-jitter/

Deterministic jitter can be broken down into two classifications:

1 Jitter that is correlated with the data.
This can be the carrier, or possibly even the audio signal itself

2 Jitter that is correlated with some other signal
In the second case, where the jitter is correlated with another signal, then its characteristics are usually periodic and usually sinusoidal (which could also include more than one sinusoidal frequency – meaning a multi-tone), although this is entirely dependent on the source of the modulating signal.

(translated by google)
決定論的ジッタは、次の2つの分類に分類できます。

1 データと相関するジッタ。
これは、キャリア、または場合によってはオーディオ信号自体である可能性があります

2 他の信号と相関するジッタ
ジッタが別の信号と相関している2番目のケースでは、その特性は通常 周期的であり、通常は正弦波です（複数の正弦波周波数を含む場合もあります-マルチトーンを意味します）が、これは変調信号のソースに完全に依存します。

まず、決定論的ジッタはデータ依存ジッタと周期ジッタとに分けられるとのこと。
データ依存ジッタには、Intersymbol Interference（符号間干渉：ISI）、Duty Cycle Distortion（デューティ・サイクル歪み：DCD）、Echo Jitter（エコージッター）があるということで、ここではそれらを順番に説明している。

ランダムジッタは予測不能だけど、決定論的ジッタは瞬間毎にどのように動作するかを「予測可能」とのこと。予測可能というのは、僕には意外だった。たぶん僕が考える予測と、サイトオーナーが記載している予測は、どこか意味が違うんだろうと思う。
読んでいて、僕が持っているジッターのイメージに説明内容が近いものは理解しやすかったような気がする。気がするというのは、本当に分かったのかどうかがおぼつかないからだ。
イメージがつかめないものは、分かりにくい。

データ依存のジッター

Data-Dependent Jitter

Data-dependent jitter occurs when the temporal modulation of the carrier wave is somehow correlated to the carrier itself, or the audio signal that it contains. In fact, we’ve already seen an example of this in the first posting in this series – but we’ll go through it again, just in the interest of pedantry.
We can break data-dependent jitter down into three categories, and we’ll look at each of these:

(translated by google)
データ依存のジッタは、搬送波の時間変調が搬送波自体、または搬送波に含まれるオーディオ信号と何らかの形で相関している場合に発生します。実際、このシリーズの最初の投稿でこの例をすでに見てきましたが、衒学者のためだけに、もう一度説明します。
データに依存するジッターを3つのカテゴリに分類でき、それぞれを見ていきます。

データ依存って何だと思うけど、データ信号そのものに乗るジッターで、以下の３つに分類されるということらしい。
しかし、本当に３つだけなのか？と考えてしまう自分がいる、、、たぶん何か分かっていないのだ。

符号間干渉

ケーブルで伝送されるうちに、信号の方形波の波形が崩れていくということらしい。
理想のケーブルは現実には存在しないからとのこと。
参考：
https://en.wikipedia.org/wiki/Intersymbol_interference

デューティサイクル歪み

If your transmission system is a little inaccurate, then it could have an error in controlling the duty cycle of the pulse wave. Basically, this means that it makes the transitions at the wrong times for some reason, thus creating a jittered signal before it’s even transmitted.

(translated by google)
伝送システムが少し不正確な場合は、脈波のデューティサイクルの制御にエラーが発生する可能性があります。基本的に、これは、何らかの理由で間違ったタイミングで遷移を行うことを意味します。したがって、送信される前にジッター信号が作成されます。

これは正直良く分からない。
技術実装の問題なんだろうか。
参考：
https://en.wikipedia.org/wiki/Duty_cycle

思い当たるのは、音源を置くHDDによって音が違うというような事象のことを言っているのかもしれない。違うかもしれないけど。

エコージッター

What many people don’t know is that, if you stand in a long corridor or a tunnel with an open end, you will also hear an echo, bouncing off the open end of the tunnel. It’s not intuitive that this is true, since it looks like there’s nothing there to bounce off of, but it happens. A sound wave is reflected off of any change in the acoustic properties of the medium it’s travelling through. So, if you’re in a tunnel, it’s “hard” for the sound wave to move (because there aren’t many places to go) and when it gets to the end and meets a big, open space, it “sees” this as a change and bounces back into the tunnel.

Basically, the same thing happens to an electrical signal. It gets sent out of a device, runs down a wire (at nearly the speed of light) and “hits” the input of the receiver. If that input has a different electrical impedance than the output of the transmitter and the wire (on other words, if it’s suddenly harder or easier to push current through it – sort of….) then the electrical signal will (partly) be reflected and will “bounce” back down the wire towards the transmitter.

(translated by google)
多くの人が知らないのは、長い廊下や開放端のあるトンネルに立つと、トンネルの開放端で跳ね返るエコーも聞こえるということです。跳ね返る物が何もないように見えるので、これが真実であるというのは直感的ではありませんが、それは起こります。音波は、通過する媒体の音響特性の変化によって反射されます。したがって、トンネル内にいる場合、音波が移動するのは「困難」であり（移動する場所が少ないため）、音波が終わりに到達して大きなオープンスペースに出会うと、音波は「見えます」。これは変更としてトンネルに跳ね返ります。

基本的に、同じことが電気信号にも起こります。それはデバイスから送信され、（ほぼ光速で）ワイヤーを伝わり、レシーバーの入力に「ヒット」します。その入力が送信機とワイヤーの出力とは異なる電気インピーダンスを持っている場合（言い換えると、電流を押し込むのが突然困難または容易になった場合-ある種…。）、電気信号は（部分的に）反射され、送信機に向かってワイヤーを「バウンス」します。

エコージッターはインピーダンスの問題で生じるらしい。
デジタルケーブルのインピーダンスを合わせるのは大事なことらしい。

周期性ジッター

Periodic Jitter

We press play on the CD, and the audio signal, riding on the S-PDIF carrier wave is sent through our cable to the DAC. However, the signal that reaches the DAC is not only the S-PDIF carrier wave, it also contains a sine wave that is radiating from a nearby electrical cable that is powering the fridge…

CDの再生を押すと、S-PDIF搬送波に乗ったオーディオ信号が、ケーブルを介してDACに送信されます。ただし、DACに到達する信号は、S-PDIF搬送波であるだけでなく、冷蔵庫に電力を供給している近くの電気ケーブルから放射されている正弦波も含まれています…

周期性ジッターについて最後に書かれている。
データ信号とは関係がなく、他の信号と相関するジッタで、多くは周期的に変動するということだ。
冷蔵庫のコンセントにノイズ対策したらコンポの音が良くなったというような、世間では都市伝説めいた扱いをされているあれである。うちの冷蔵庫にもノイズフィルターをかませている。
そうした外来ノイズによって生じるジッターや、システム内でも取り切れなかったノイズとか（電源のノイズとかかな、、）、そうしたものということのようだ。

紛らわしいので一応、書いておく。「Periodic Jitter」は、クロックジッターなどで説明される「周期ジッター（Period jitter / Cycle Jitter）」とは、別物？らしい。
ここらはまだよく分からない。
ジッターは切り取り方によって呼び方がころころ変わるようで、そういうのも分かりにくい原因だと思う。

分かりやすい例から何を言ってるのか分からないようなものまで、ジッターの原因には色々ある。
エントリーの最後に、これらの影響がデジタル信号に積み重なったらどんな影響があるかを図にしている。

Part 6以降は、また切り口が変わるので、今回はここまで。