ディジタルオーディオ機器におけるサンプリング・ジッターの諸様相 — DVD オーディオ、ディジタルケーブル、サウンドカードの場合 — ∗○ 西村
1.

明、 小泉 宣夫 (東京情報大)はじめにィスクを再生した時の測定結果を Fig.2 に、DVD-Audio フォーマット (24bit,96kHz) にて記録を行っ

時間ゆらぎ (サンプリング・ジッター) は、録音や再生た DVD-R ディスクを再生した時の測定結果を Fig.3

時にひずみをもたらす原因のひとつである。これまに示した。これらの間で、ジッタースペクトルが明で我々は、解析信号を用いて、アナログ信号に生じてらかに異なることが分かる。この原因が、メディア、いるジッター波と振幅変動波を時間領域において測記録フォーマット、DAC を駆動するサンプリングク定する方法を提案し [1]、測定誤差の要因について検ロックのいずれであるか現時点では分からない。

討をした [2]。さらにこれを、従来は困難であった音楽信号の録音再生時に生じるかもしれないジッターの測定法に拡張した [3]。本稿では前報に引続き、それらの測定法を用いて実測したディジタルオーディオ機器のジッター特性を検討する。

2.

Jitter amplitude [ns]DA/AD 変換時のサンプリングクロックに生じるADC で変換したディジタル信号に対して行った。PC用サウンドカードの場合は、測定用信号の WAV fileを再生し ADC でディジタル信号に変換した。測定
対象の機器には CDP1, DAC1 のように番号をつけ

Jitter amplitude [ns]ジタル接続した DAC から再生したアナログ信号を、

0.1
0.010.001
101001000

10000

Jitter frequency [Hz]Fig. 1．Jitter spectrum of DVDA.

測定は、CD プレーヤ (CDP) あるいは DVD オー

した測定信号音を読み取り、内蔵 DAC あるいはディ11

実測結果

ディオプレーヤ (DVDA) にて CD-R メディアに記録

101010.10.010.001
110100100010000

Jitter frequency [Hz]Fig. 2．Jitter spectrum of DVDA reproducing a

DVD-Video (24bit, 96kHz) medium.

測定の結果得られるジッター波形について、1 秒間の Hanning 窓掛け後に FFT を行い、これを 0.5 秒づつずらして 5 秒間の平均スペクトルを求めた。音楽信号を用いた測定のジッター振幅検知限は 3ns[3]であるが、それを越えるジッターは、音楽、純音いずれでも観測されなかったため、純音による測定結果のみ示す。全ての測定結果の再現性は高かった。

2.1

DVD プレーヤ

DVDA において、CD-R に記録した純音信号をJitter amplitude [ns]区別し、特徴的な測定結果のみを示す。
101
0.1
0.01
0.001
1

10100
1000 10000
Jitter frequency [Hz]Fig. 3．Jitter spectrum of DVDA reproducing a

DVD-R medium of DVD-Audio (24bit, 96kHz)format.

2.2

パソコン用オーディオ機器

再生した時の測定結果を Fig.1 に、音声トラック

パソコン用サウンドカードには、ジッター以外に(24bit,96kHz) に純音が記録された DVD-Video デもノイズや歪みが聴感上明らかに目立つ製品も多い。

∗ The aspects of sampling jitter in digital audio equipments. — DVD audio player, digital cables, audio cards —By Akira Nishimura, Nobuo Koizumi (Tokyo University of Information Sciences)

入出力部を PCI カード外に持つ PCI カードであり、DAC/ADC チップに高級オーディオ用のものを採用し、ジッター量は非常に低かった。Fig.4 には、2 台のパソコンにこのオーディオカードをインストール

Jitter amplitude [ns]今回の測定で主に使用した ADC は、アナログ信号

1010.10.010.001
1

し、一方の DAC 出力をもう一方の ADC で録音した
Fig.

サンプリング周波数 48kHz と 96kHz で行ったが、結J-test signal.

した他の測定結果 (Fig.1〜3, 5〜7) には、そのようなピークは見られないことから、このカードの DAC

101

10.1
0.01
0.001
101001000

10000

0.1

Jitter frequency [Hz]Fig. 6．Jitter spectrum of DAC1 connected to0.01

CDP2 via an optical digital cable.

0.001
101001000

10000

Jitter frequency [Hz]4．Jitter spectrum of PCI audio cards.

Sampling frequency is 96 kHz.

2.3

1011Fig.

ジッタースペクトルにはかなり違いが見られる。

信号に依存するジッター: J-test signal

Jitter amplitude [ns]Jitter amplitude [ns]のジッター特性であることが分かる。

1000

ブルで接続した結果を示した。これらを比較すると、Jitter amplitude [ns]30ps 程度のピークが見られるが、この ADC を使用

100

Jitter frequency [Hz]5．Jitter spectrum of CDP1 induced by

ときのジッタースペクトルを示した。なお、測定は果に大きな違いは無かった。Fig.4 には 2kHz 付近に

10Dunn [4] は信号のビットパターンに周期性のある

10
10.1
0.010.001
110100100010000

特殊な信号 (J-test signal) を再生する際にサンプリ

Jitter frequency [Hz]Fig. 7．Jitter spectrum of DAC1 connected to

ング・ジッターが生じることを指摘した。それは主とCDP2 via a coaxial digital cable.

してディジタル信号伝送経路のローパス特性によって、信号波形になまりが生じ、電位ゼロクロス時刻からビットクロックを抽出する際に偏差が生じることが原因である。ここでは、100 サンプル周期の 16bit精度の J-test 信号を用いて測定を行った。
プレーヤと DAC をディジタルケーブルによって接続した場合、振幅の大小はあったが、最大 2ns 程度のジッター成分が J-test 信号周期に生じた。プレー
ヤとその内蔵 DAC を用いるとき、J-test 信号によってジッターが発生したのは CDP1 のみであり、そのジッタースペクトルを Fig.5 に示した。

2.4

ディジタルケーブル

Fig.6 には CDP2 と DAC1 を光ケーブルで接続した場合の測定結果を、Fig.7 にはそれらを同軸ケー

3.

まとめ
解析信号を用いたジッター測定は、機器や接続による微細なジッター特性の違いを明らかにした。機器の音質が、微細なジッター特性の違いと対応しているのかについては、今後の検討課題であろう。
参考文献[1] 西村明, 小泉宣夫, “AD/DA 変換器におけるサンプリ
ング・ジッターの測定,” 日本音響学会講演論文集, 秋,659–660 (2001).
[2] 西村明, 小泉宣夫, “解析信号を用いたサンプリング・ジッター測定における誤差の検討,” 日本音響学会講演
論文集, 秋, No. 3-P-25, 629–630 (2002).
[3] 西村明, 小泉宣夫, “音楽信号を用いたサンプリング・ジッターの測定手法,” 電子情報通信学会技術研究報
告, HDA2002-1, 1–7 (2002).
[4] Julian Dunn, “Jitter Theory,”
TECHNOTE, 23, 1–23 (2000).

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