abk1's scratched blog 3::AUDIO DIARY

今回は、興味深いサイトがあったので備忘録に書いておこうという主旨。
サイトのオーナーはB&Oの関係者で、音楽技術分野の研究者とのこと。
https://www.tonmeister.ca/wordpress/about/

個人的には、いい加減な知識のままにしていた部分で、重要な知識だと思うので自分のためにも忘れないように、エントリー3回分で書いておく。
３、２、１の順でアップロードすることで、ブログ上では上から１、２、３と並ぶようにしてみた。そのほうが読みやすいはずだ。
何か必要があったら追記訂正するつもり。追記訂正の断りは入れない。見た目が煩わしいので。

しかし、良く分かっている人には、今更感がある内容だと思う。
というのは、出て来る用語をネット検索したら、10年前から残っている解説記事がぽろぽろ引っかかるのだ。どこかで目にしたなあ、ということがあったりする。
分かってる人には、これらは常識なんだと思う。
しかし僕なんかは系統的な知識になってないので、こういう機会でもないと理解が進まないということだ。あと、目についた記事だけ読んで難しすぎて身に付いてないことが往々にしてあるように思う。勉強不足に加えて、僕には難しすぎるのである。

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

デジタルオーディオ関係でジッターといえば「時間軸方向での信号波形の揺らぎ」とか「信号の時間的なズレや揺らぎ」とか説明される。
そんなひとことで表現されるジッターだが、原因は多種多様と聞いたことぐらいはある。聞いたことはあっても、その内実については詳しくは知らない。
上記サイトでは、そのジッターの分類について専門家側から説明してくれている。
そういうわけで、ちょっと旅しよう。

Jitter: Part 1 – What is jitter?

Jitter: Part 1 – What is jitter?
http://www.tonmeister.ca/wordpress/2018/08/08/jitter-part-1/

ここは初歩的な所から入る。
僕でも読みながら、うんうん、そういう感じだよね、という感じで読めるパートだ。

ひとつだけ、S-PDIFのデジタル信号の仕組みについて、ああ、そういう仕組みなのか、と分かったのは非常に良かった。オーディオ信号にクロックが乗ってるってどういう意味だろう？と昔から思っていたんだけど、説明があった。
簡単にいえば2bitから1bitを抽出するというか、on-onとoff-offが０で、on-offとoff-onが１、そういう信号で伝送したら、そこからクロックが抽出できるという感じ。英語版wikpedia（https://en.wikipedia.org/wiki/S/PDIF）にも書いてあるが、こちらのサイトの方が分かりやすい。

It’s important for me to note that the example I’ve given here about how that jitter might come to be in the first place is just one version of reality. There are lots of types of jitter and lots of root causes of it – some of which I’ll explain in this series of postings.

(translate by Google)
そもそもそのジッターがどのように発生するかについてここで示した例は、現実の1つのバージョンにすぎないことに注意することが重要です。さまざまな種類のジッターとその根本原因があります。そのうちのいくつかについては、この一連の投稿で説明します。

Jitter: Part 2 – Phase and Amplitude Jitter

Jitter: Part 2 – Phase and Amplitude Jitter
http://www.tonmeister.ca/wordpress/2018/08/09/jitter-part-2/

In the previous posting, I talked a little about what jitter and wander are, and one of the many things that can cause it. The short summary of that posting is:
Jitter and wander are the terms given to a varying error in the clock that determines when an audio sample should (or did) occur.

Note the emphasis on the word “varying”. If the clock is consistently late by a fixed amount of time, then you don’t have jitter or wander. The clock has to be speeding up and slowing down.
One of the ways you can categorise jitter is by separating the problem into two dimensions – phase (or time) and amplitude.

(translate by Google)
前回の投稿では、ジッターとワンダーとは何か、そしてそれを引き起こす可能性のある多くのことの1つについて少し話しました。 その投稿の簡単な要約は次のとおりです。
ジッターとワンダーは、オーディオサンプルがいつ発生するか（または発生したか）を決定するクロックのさまざまなエラーに与えられる用語です。

「変化する」という言葉が強調されていることに注意してください。 時計が一定の時間だけ常に遅れている場合は、ジッターやふらつきはありません。 時計は速くなったり遅くなったりする必要があります。
ジッタを分類する方法の1つは、問題を位相（または時間）と振幅の2つの次元に分離することです。

ここで、ちょっと待って、である。
時間と振幅に分けるって、ジッターって時間の問題じゃなかったの？という。

信号の振幅の誤差がデジタル再生に影響するんじゃないのかというのは、僕自身も以前から考えてはいた。
http://blown-lei.net/endive/blosxom.cgi/audio_diary/20200531a.htm
以前のエントリーに書いたのは、DACチップのアナログ信号出力の正確性についての疑いで、それらの誤差も一緒くたにまとめて「ジッター」に括られてるんじゃないのか？という疑問だった。

ここでの話はそういうことではなく、デジタル信号の振幅誤差がデジタル信号のジッターを生むということ。
その内容自体は、納得できる説明だ。
というか、僕にはその知識は無かったが、以前からそうした概念については頭の中に仮説としてあって、しかし実はデジタル技術の世界ではとっくの昔に「振幅ジッター」という概念で説明が成されていたのだと、今回、僕がこのサイトを読んで理解し、得心したということだ。
ここでは「デジタル信号」の解説をしているので、DA変換出力の振幅誤差については関係ない話なので触れられていない、と理解している。

話を戻す。
このエントリーでは、ジッターには「phase jitter（位相ジッター）」と「amplitude jitter（振幅ジッター）」があると書かれている。原因が異なるため、システムの改善を目指すなら、生じているジッターの切り分けをすべき、ということかな。

僕が単純に考えて、
前者には、リクロック含むクロック周り。
後者には、電源とアースの強化とノイズの対策か。
切り分けが困難なら両方に対策するしかない。しかし実際にはもっと複雑な挙動への対策が必要かもしれない。たとえばクロックと言ったって、クロックにも電源があるのだ。キリがないので、どこでカタを付けるかだ。

ちょっとここからうだうだ長くなる。どうでもいい話だ。

僕を困惑させた文面があった。

Wrapping up

If you’re a system developer or if you’re trying to improve your system, you need to know whether you have phase jitter or amplitude jitter in order to start tracking down the root cause of it so that you can fix it. (If your car doesn’t start and you want to fix it, it’s good to find out whether you are out of fuel or if you have a dead battery… These are two different problems…)

However, if you’re just interested in evaluating the performance of a system, one thing you can do is simply to ask “how much jitter do I have?” (If your car doesn’t start, you’re not going to get to work on time… Whether it’s your battery or your fuel is irrelevant.) You measure this, and then you can make a decision about whether you need to worry about it – whether it will have an effect on your audio quality (which is a question that not determined so much by the amount of jitter that you have, but where it is in your system, and how the “downstream” devices can deal with it).

(translate by Google)
まとめ

システム開発者の場合、またはシステムを改善しようとしている場合は、問題の根本原因を突き止めて修正できるように、位相ジッターまたは振幅ジッターのどちらがあるかを知る必要があります。 （車が始動せず、修理したい場合は、燃料がなくなっているのか、バッテリーが切れているのかを確認することをお勧めします…これらは2つの異なる問題です…）

ただし、システムのパフォーマンスを評価するだけの場合は、「どのくらいのジッターがありますか？」と尋ねるだけで済みます。 （車が始動しない場合は、時間どおりに仕事をすることができません…バッテリーか燃料かは関係ありません。）これを測定すると、心配する必要があるかどうかを判断できます。それ–それがあなたのオーディオ品質に影響を与えるかどうか（これはあなたが持っているジッターの量によってそれほど決定されない質問ですが、それがあなたのシステムのどこにあるか、そして「下流」のデバイスがそれをどのように扱うことができるか）。

『システムのパフォーマンスを評価するだけの場合は、「どのくらいのジッターがありますか？」と尋ねるだけで済みます』というのは、大雑把過ぎるのではなかろうか。

電気信号の振幅が正確であるためには、電源やGND電位が安定している必要があると、僕は理解している。
最近は、電源やGNDに気を配るのはデジタルオーディオの「いろはのい」みたいなことになっている。誰が言い出したのか、メーカーや技術者側からなのかユーザーサイドからなのか、よく知らない。
どんな電源がいいとかバッテリーがいいとか電柱がいいとか、ノイズ軽減にはどうしたらいいとか仮想アースがどうとか、いろんな知見や試みがある、その一方でどうして効果があるのか、明確な説明は無かったような、分かるような分からないような、そんな感じではなかったか。

しかし、電気信号の振幅誤差も、時間の誤差とまとめてジッターになるんだよ、と。
今までもジッターといえば実は両方を含んでたんだよ、と。
だったら、デジタル系の電源やアースの強化、安定化を目指す必要があるというのは、ジッター対策と考えたら自明なことだ。いつからそうなった？昔からか。。。

デジタルでの音質の劣化は「時間軸方向での信号波形の揺らぎ」が原因で、それをジッターと読んでいた筈だ。
振幅も問題だということなら、「ジッターだけではなく振幅も問題だ（と分かった）」と表現するべきではないのか。
それか「ジッターは時間軸方向の揺らぎで、振幅の揺らぎはほにゃららと呼ぶのだ」とするか。
いや、結果の実態としては同じだからジッターでくくればいいと、、、いや結果が同じでも切り取り方が違ったら受け取り方も対策も違うでしょうに、、、
しかし考えてみたら、ジッターの定義？が「時間軸方向での信号波形の揺らぎ」ということで、もともと原因が何かは問わないのだ。だったらくくっても問題はないという理屈。

そういうわけで、不勉強な僕の言うことが間違ってるんだと思うが、そういう感じで、納得いかない。
納得がいかないとか言ったって、ずっと昔に御布令が出てるのに、いつの間に出してんだ知らねえんだよべらぼうめぇとか言っても言う方がバカで打ち首である。

以上、どうでもいい話だ。

どうでもいい話で長くなりすぎた。次のエントリーに続く。今回のエントリーは横道に逸れすぎである。