Raspberry Pi 2 LIFE ハイレゾ時代のコモンセンス ご購入はこちら ラズパイ・オーディオの勘どころ② 〜サンプリング周波数変換編〜 新連載 第 1回 ダウンサンプリング時に発生するひずみ信号 オーデイオ入出力用API ALSA を利用してハイレゾ音源を再生する 大津 秀紀 アナログ波形を WaveSpectra V.1.51 で観測 サンプリング周波数192kHzまで対応の AS372 （aim） または48kHzまで対応の PL-US35AP （プラネックス） Tera Term V4.82で ラズベリー・パイを操作 オーディオ・ プレーヤ USB ラズベリー・パイ D-Aコンバータ アナログ 波形確認 パソコン USBオーディオ・ デバイス 80kHzと400Hzの 正弦波を再生 LAN ハブ LAN 図 1 ダウンサンプリング実験時の構成 サンプリング周波数 192kHz，分解能 16 ビットなど といったハイレゾ・オーディオに関する記事が本誌で も何度か紹介されてきました．ちまたの D-A コンバー タにも，このような周波数，分解能に対応する品もあ りますが，サンプリング周波数が 48kHz までしか対 応していない D-A コンバータもまだまだあります． そのような D-A コンバータを利用する際には，デー タを間引く処理が必要になります． データ量を減らす「間引き」の方法には，ダウンサ ンプリング処理があります．ダウンサンプリング処理 を適切に行わないと，波形ひずみや，思いもしない周 波数帯域への折り返しノイズなど，思わぬ「ニセ信号」 が生じます． 本連載ではラズベリー・パイを利用して，ダウンサ ンプリングを適切に行うための基礎知識やプログラム の作り方を解説します． ダウンサンプリングの失敗例 Linux で動作するラズベリー・パイには，オーディ オ入出力用の API に ALSA があります．ALSA のソ フト・リサンプリングは，出力デバイスを「plughw」 と指定した場合に有効化でき，出力デバイス（ここで 128 （a）400Hz（0.5V/div, 2ms/div） （b）80kHz（0.5V/div, 20μs/div） 図 2 OK：サンプリング周波数 192kHz 時の正弦波再生波形 は外付けの USB オーディオ・デバイス＝ D-A コンバー タ）がサポートするサンプリング条件のうち，一番近 いものに条件を合わせて信号をリサンプリングして出 力します．実験時の装置構成を図 1 に示します． ● OK…192kHz サンプリング サンプリング周波数 192kHz まで対応したハイレゾ 対応の USB オーディオ・デバイスを使って，ALSA の出力デバイス指定を「hw」として実験を行いまし た．サンプリング周波数 192kHz の 400Hz と 80kHz の 正弦波 WAVE ファイルの再生波形を図 2 に示します． 図 2（b）は 80kHz の再生結果が正しく観測できてい ます． ● NG…48kHz サンプリング ハイレゾ対応でないサンプリング周波数 48kHz ま で 対 応 の USB オ ー デ ィ オ・ デ バ イ ス を 使 っ て， ALSA の出力デバイスを「plughw:1,0」，ソフト・ リサンプリング ON で同じ WAVE ファイルを再生し た波形を図 3 に示します． 図 3（b）では 80kHz のはずの信号が，周期を見ると 約 16kHz として再生されています． 関連記事：ラズパイ・オーディオの勘どころ〜クロック＆データ同期編〜 第 1 回 ディジタル非同期がアナログ出力波形に与える影響（2016 年 3 月号） 第 2 回 I2S 接続 D-A コンバータの選び方（2016 年 4 月号） 2017 年 2 月号
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