abk1's scratched blog 3::AUDIO DIARY

うちのオーディオの音に、現状、全く不満はない。
しかし不満がないからといって、問題がないわけではない。

明らかな弱点はある。
例えば低音、JBL 4425mk2はバスレフ形式で若干緩い感触があるが35Hz〜20kHz(-6dB)と、体躯の割に低い音域まで出る。8畳の部屋で鳴らしていた時は30Hzが出ていた。しかし部屋が広くなってそこまでは出なくなり、Waltz for Debbyの地下鉄が聞こえなくなった。
部屋の作りのせいで室内音響は左右差があって、だから音像定位は合格点は出せない。
こうした欠点も、僕の要求水準が低いから放置で済んでいる。

要求水準が低いと言ったが、容易に手を出すことができない、というのもある。
現状以上の低音が欲しかったら、もっと大きいスピーカーが必要だし、部屋のレイアウトは変えられない。

うちのサイトがPCオーディオ関係のエントリーばっかりなのは、容易に出来る音質改善策だったからというのが大きいと思う。
経済的にも大きなことにならない。といいながら、PCトランスポートを構成するのにうちではPCが5台動いている。apu2が2台と中古ノートPCが3台、トータルで10万以上はかかっている。それに気付いたら、そんなに安価というわけじゃないのか、とも思ったけど、それでこの音なのだから十分に安いとも思う。

これ以上、することはないか、、、
そういう視点でうちのシステムを見ていて、ふと気付いたのが、エントリーのタイトルにしたようなことだった。
これはmpdのアップサンプリング設定だ。
つまり「libsamplerate」で「PCへの負荷が最高となる設定」だったら、どんな音質を引き出せるのかという、これは考えてみたら、Secret Rabbit Code (a.k.a. libsamplerate) を6年前に使い始めてから、ずっと手を付けないままにしていた宿題なのだ。

今まで手を付けなかったのは理由もある。
というのは「Best Sinc Interpolator」で設定して、mpd + libsamplerateを動かすと、まともに音が出ない。

libsamplerateの設定は、Best、Medium、Fastest、ZOH、Linearの5段階。
これらのうち、音質の優位性が得られる設定はBest、Medium、Fastest の３つである。
参考url
Music Player Daemon documentation » Plugin reference
https://mpd.readthedocs.io/en/stable/plugins.html#libsamplerate
Secret Rabbit Code (aka libsamplerate) - Miscellaneous API Documentation
http://www.mega-nerd.com/SRC/api_misc.html#Converters

Best、Medium、Fastestの設定でmpdを動かすには、負担に耐えられるスペックがPCに要求される。

ZOH、Linearの設定は、かなり低スペックなPCでも動く。
しかしあんまり使う意味はない。
現在のうちの環境では、音質悪化する（以前にアップしたジッターの説明サイトでも、実装が悪いASRCでは往々にしてそういうことが起きると書いてある）。
こうした設定で音質が改善するとしたら、デジタル信号伝送の環境が悪いということがあるので、よくよく見直した方がいい。昔のことだが、うちではNASが壊れかけていたときに、こうした低品質な設定で音が良くなったことがあった。

6年前、うちで使っていたPCトランスポートはRaspberry Pi2だった。
mpdのlibsamplerateのデフォルト設定は「Fastest」で、比較的、負担が少ない設定となっている。それでもRas Pi B+にとっては負担が大きくて無理で、Ras Pi2でようやく可能になった。当時はBestどころかMediumの設定も、PCへの負担が大きくて使えなかったのだ。

それが、アップサンプリングのサンプリング周波数を上げるにはPCトランスポートのスペックを上げざるを得なかった。
Raspberry Piからapu2、ノートPCへとスペックを上げて、768kHzへのアップサンプリングが可能となって、気が付いたら、Mediumの設定が使えるようになっていた。
使えるようになって比較したら、FastestよりMediumのほうが音色が濃厚で厚みがある。以降、うちでの設定は変更になった。Phile webに日記をアップしてレスをもらったのが切っ掛けで気付いたので、ほぼ1年前のことになる。

実は最近、気付いたことがある。
CDをうちのシステム（USB-DVDドライブからmpdに読み込む）で鳴らしていると、特定のCDで音が途切れることがある。Mediumの設定をFastestに変えたら途切れなくなる。
つまり、Mediumの設定でCDを鳴らそうと思ったら、スペックが僅かに足りていないのだ。
mpdサーバーのスペックを上げるに越したことはない。

現在、mpdサーバーを担当しているのは、HP EliteBook 820 G2。
過去の経験からは、最も重要なのはメモリのスピードという認識。
820 G2のメモリは、DDR3L-1600。
メモリクロック:200MHz、バスクロック:800MHz、転送速度:12.800GB/s、データ転送速度:1,600MHz、ということらしい。
参考：
https://ja.wikipedia.org/wiki/DDR3_SDRAM
https://ja.wikipedia.org/wiki/DDR4_SDRAM
見れば全部わかるDDR4メモリ完全ガイド、規格からレイテンシ、本当の速さまで再確認
https://akiba-pc.watch.impress.co.jp/docs/sp/1231939.html

CPUは「less /proc/cpuinfo」で確認した。
Intel(R) Core(TM) i5-5300U CPU @ 2.30GHz、2コアだけどスレッドは4（topから見たらCPUが4個と認識される）。
しかし正直、CPUにどの程度のスペックが必要なのかは、よく分からない。

sshからmpdサーバーにログインしてtopで状況を確認していく。libsamplerateの設定はMedium。
mpdのCPU使用率は、0%から25%を変動する。平均は12～16%ぐらい。
1キーで、CPUのスレッドを表示。
音声信号処理の負担がかかっているスレッドが、数秒で切り替わっているようだ。基本的に演算処理は1つのスレッドが担当し、同時並列で複数のスレッドが演算を分担することはないようだ。一度に動くスレッドが４つのうち１つなので、CPU使用率が最大25%ぐらいまでということかな（つまり、そのスレッドとしては100%使い切っているということだ）。
mpdサーバーは、mpdを動かしてるだけではなく、daphileサーバーやPPAPサーバーとも連携しないといけない。スレッド4つは最低欲しい（2つだとなんだか危なっかしい気がする）。
メモリはというと、使用量はそんなに多くない。8GB積んでいるけど使っているのは500MB程度だ。

libsamplerateの設定を「Best」にしてみる。
音を出すと、音が出るのに10秒近くかかる。数秒間だけ音が出た後、途切れ途切れになってしまう。
topでみたら、mpdのCPU使用率が25%に貼り付いている。つまり、最大限使っている。そして、スレッドが切り替わらない。切り替わるのに数10秒かかる。たぶん演算処理が追いついていないのだ。
メモリの状況は、Mediumのときと変わらない。

しかし、数秒間の音は、悪くはなかった。
ちゃんと鳴らすにはもっと速いPCが必要。

どんな機種にするか、、、
今までのようにノートPCの中古にするか、いっそのことミニPCにするか。
ミニPCのほうが安価だ。しかしミニPCの場合、メモリのスペックがなかなか調べても分かりにくいということがある。DDR4までは分かっても、クロックや速度が分からないままで売られていることが多い。あと、BIOSを触ろうと思ったらモニターとキーボードを用意する必要がある。まあ、すりゃあいいじゃんと言われたらその通りなのだけど、、、面倒だ。そこについてはノートPCのほうが扱いやすい。ましである。

とりあえず扱い易さを優先して、中古ノートPCにした。
機種は、HP ProBook 430 G5。
CPUはCore i5 7200U。定格クロックが2.50GHz、第7世代なのかな。
メモリーは8GB。DDR4 PC4-2400が標準だけど、第7世代CPU以前だと2133で稼働するらしい。どうなんだろこれは。
参考：
インテル® Core™ i5-7200U プロセッサー
https://www.intel.co.jp/content/www/jp/ja/products/sku/95443/intel-core-i57200u-processor-3m-cache-up-to-3-10-ghz/specifications.html

結果。
820 G2より僅かにマシだけど、やはり同様に音が途切れて使えない。
topを打つと、CPUの使用率は4スレッドのCPUで25%。使いきっている。「less /proc/cpuinfo」を打つと「cpu MHz : 3100.001」と表示。Core i5 7200Uは最大クロックで動いているようだが、足りていない。

途中で音が切れるのは、メモリよりもCPUの速度が足りないのかもしれない。3GHzでも遅い。
速いCPUを調べてみたが、ノートPC用だと定格クロックは3GHz台が殆んど。最大クロックだと4GHz台以上に届くのがあるけど、どうなんだろうか、そういうのって。
PassMarkという数値が高いCPUはたくさんあるけど、そういうのはコア数やスレッド数が多い。mpd+libsamplerateは1スレッドを占有し音声信号処理に充てる。つまりスレッド数を増やして性能を上げているCPUは、たぶんあんまり意味がない。1スレッドで、どれだけのパフォーマンスを出せるかが重要な筈。

そんな中で気になったCPUをいくつかメモ。
Intel Core i3-12300、i7-10610U、i3-1115G4、、、まだまだある。最大クロック4GHz台で動くCPUだ。
そして、そういうのが載ってるノートPCは高い。中古も高い。じゃあ、mini PCでどうかとなると機種がない（探すのが下手なのかもしれない）。あっても売り切れてるし、今まで買ってきたのと比べたら高い。

あと、今回の試行で、一点、Tiny Coreのほうに問題が見付かった。
現在運用しているmpdサーバーで動いているシステムは、ProBook 430 G5では起動しない。
EFIというのが入ってないためだ。
仕方ないので、TC64 11.1から移植して何とか起動。しかしf9キーから入ってブートローダーを選択しないといけないし「Wrong EFI」と表示が出る。
TinyCorePure64-13.1そのものからだと、そんな面倒しなくてもUSB起動優先の設定さえしておけば、起動ボタンを押すだけでそのまま起動するので、ブートローダー周りの問題なのだろう。
普通に使えるのを作らないと、再起動が簡単にできないので、システムに組み込みにくい。

ハードルが高い、、、

ここでふと、768kHzだから出来ないんじゃね？と思い至る。
430 G5で、設定を192kHzにしてみたら、比較的スムーズに音が出た、、、、、

topコマンドで状況を確認。
mpdのCPU使用率は、0から25%を変動し、平均はだいたい10%台。メインシステムでMediumの設定で使っているときと同じような挙動だ。そこそこ余裕がある。
スレッドも切り替わる。というか、4つのスレッド全てが0%という瞬間がそこそこあって、スレッドの切り替わりはあるけど、ゆっくりと切り替わる。かなり余裕を持って動いている、、、
これなら安定して使えそうだ。

なんだ、、、Best Sinc Interpolator、できたじゃん！

音は、いい。
ある意味、良いのは当たり前だ。PPAPで直結してるんだから。
Medium:768kHzと比べて、どうなのかというのが問題、、、なんだろうか。

ここまでやってなんだけど、どっちでもいいやん、という気分で、本気の聴き比べは、出来ていない。
ちなみに、384kHzだとぎりぎりで、ノイズが入り、数10秒鳴った後で音が途切れ始めた。もう少しスペックを上げたら384kHzで鳴らせそうだ。
そんなギリギリ状態の384kHzの音よりも、安定している192kHzのほうが良かった。
しばらく鳴らした感じでは、Best:192kHzよりも、Medium:768kHzのほうが良さそうだとは思ったけど、、、ちゃんと比較して、各々の傾向が見えてきたら、意外に面白いことがあるかもしれない、という印象だ。しかし、僕の駄耳でははっきりしたことは分からないかもしれない。
音の表面の感触が違う気がする。
Medium:768kHzのほうが明らかに細かい音が聞こえるんだけど、Best:192kHzのほうが、甘い、気がする。

まあ、今は深く追求はしない。
Bestの尻尾を掴むことができたところで良しとしようと思う。