PCオーディオで正しい電源処理の仕方

忙しい人の為の三行まとめ
■ パソコンのノイズが酷いのでUSB DACはタブレット、ノートPCに繋ぐ方が良い
■ 一定グレードのUSB DACは自前の電源供給と処理があるので過剰な心配は無用
■ パソコン環境でUSB電源問題を解決するなら 1.12v外部給電USBハブ 2.DDC 3.USBアイソレータを使う

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最近パイオニアさんが売り出した例のデバイス
これはUSB DACでもDDCでもない、USB挿すだけの無用のゴミ

実は最近からではなく、数年前からこの手の悪徳商法をやってきたですね
最初は某オーディオ誌と結託して「試作品」を名付けてばら撒くことで信者を集めようとした
測量データに基づく音質改善証拠も出ず、宗教的な宣伝でマーケティングし続けてきた
オーディオ業界にそういう輩は一定数存在するが、大手メーカー自らからやるのはパイオニアお前は初めてだ！
本当は恥を知れとしか言いようがない
こんなことばかりしてたから身売りになったんだよ！

マイカキャパシターなどわざわざ難しい固有名詞をを使って要はコンデンサーです
USBのVBUS(+5V)とGND(0V)の間に、コンデンサーと抵抗と何やらのダイオードで構成される回路でパソコンのUSB電源出力を廃熱にしてグランドに戻す
見た感じ放熱も筐体なので、USB2.0の電流制限も500mAまで、さほど大きい電流消費もしないだろう

こうしたデバイスはUSB電源フィルタとして売り出すのは分かるが
外部機器にも供給せずそのままパソコンに戻すには単なる「ノイズの自分消化完結」でしかない
パソコン内のノイズ発生源はパワー、CPU、PWMファン、内部電源回路、グラボ、チップセット、HDD、DVD/BDドライブ…でほぼ全部
つまりあらゆる物からほぼ全帯域にノイズを発してある、USBポート一つにデバイスを挿すだけで全体のノイズを抑えるのは不可能
効果は全くないまでとは言えないが焼け石に水、根本的な改善方法が間違っている
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ちょっとだけ補足

貫通型EMIフィルタを使っているらしいが、回路構成上コンデンサーと等価、
回路の末端でLC型LPF(ローパスフィルタ)にも構成できずグランドに落とすしかない
メーカーの説明によると筐体内の反射電磁ノイズを接収する役割もあるようだが
この装置はパソコンの筐体外に挿すしかない
電磁ノイズは指向性がなくあらゆる方向に放射するが、たとえアンテナとしての機能があっても意味はあるだろうか？
簡単な例えだけど、ある人がとても良いラジオを持ったところで隣人のラジオは受信できなくなるの？って話

決め手はUSBはポートごとに500mA/900mA電流制限回路があってしかも逆電流防止機能付きで
例え特定のポートの出力電源のを自己完結でノイズを除去し、電力も自分で消化してても
他のポートへの影響は望めない、VCCを共有する普通の回路とはわけが違う

完璧なアナログパーツがないことから、微小だが電源回路への影響があるとしよう
そもそも論ですが、クリーンな外部電源をUSB電源に導入した方が正しいやり方なのでは？

本題に戻りますが、正しいPCオーディオの電源処理って何だ？

そもそも何故PCオーディオとピュアオーディオをわざわざ分けること自体は意味不明ですね
ポータブルオーディオは分かる、DAPとイヤホンを中心とした構成で「持ち歩く」ことを前提としている
しかし同じく据え置きシステムでピュアとその下位を匂わせるカテゴリをつくるのは全く合理性はない
しいと言えば、パソコンからUSBにDACを繋ぐ場合は、他のデジタル接続方式よりも電源処理を気を付けないといけないことがある


デスクトップパソコンの内部はノイズだらけ

デスクトップパソコンはノイズの塊

ちょっと年を取ったおじさんは、パソコンの傍でラジオは上手く受信できないことは知っているはず
ちなみに電波時計も同じく上手く受信できない
今風でいうと、電子レンジが稼働中、回りから無線LAN(802.11b/g 2.4GHz)に繋ぎにくい現象と同じ
前述した通り、パソコン自体はノイズの強烈な発生源であり
できる限りパソコンにオーディオ機器を直接に繋がらない方が良い
USBで言うと、電源は汚いしデータ送受信用のD+D-もデコードを影響しないノイズが乗っかって汚い



USB電源を使うAudio-Technica AT-HA90USB

何ことも順番があり、パソコンの電源を気にしすぎても役に立たない

例えば、パソコンのイヤホンジャックから95dB(SNR)くらいの電磁ノイズと
CPU/GPUクーラーから出た物理的な騒音はどちらがうるさい？
単位と対象はそもそも違うため比較は難しいが、もしヘッドホンをパソコンに挿すとCPUクーラーと同等なノイズが出たら大問題になる(笑)
昔中国製の怪しいパソコンは確かにあったね、明らかにノイズが聞こえてバイアス電圧の「ム～～」みたい音がする奴

一般論として、最初にPCオーディオの世界に入る人にお勧めるのは、そこそこ良いヘッドホン(2~3万円台)と外部電源供給のUSB DAC
ノイズ云々はUSB DACの設計によって話がまるで違う、USBの電源を取りながらきちんとした電源処理をするDACもある
そもそもUSB電源を取らない、さらにパソコンとのGND切断するため一旦内部で光信号に変換するDACもある
電源処理に沢山のお金を使うよりも、そもそも原理的にUSB電源の影響を受けないDACを選ぶことが大事

以下のお勧めの前提はUSB電源のみ使うUSB DACに対する電源改善策であり
一定グレードのUSB DACになると自前の電源トランスを搭載してそもそもUSB電源を取らない
その場合以下の改善策の効果が薄くなる



SANWAのUSB3.0ハブ、12V外部給電、金属フレームで外部ノイズを受けにくい

おすすめその1：12V外部給電のUSBハブ

USBハブは「対・USBノイズ」に、一番手軽で有効なツールである
勿論、単なるパソコンに繋いで4ポートになる廉価のやつは殆ど意味がない
一番大事なのは「12Vの外部給電」
市販のUSBハブは外部給電と謳っても殆どは5V入力
この場合、パソコンからのUSB電源と外部電源を混ざって出力することが多い
12V入力のハブなら、必ず内部で12v→5v変換しないといけない
そしてUSBハブのコントローラーICにも外部電源が使われいて、
USBハブからのUSB出力電源とデータ用の信号も「比較クリーンな」外部電源由来で生成される

amzn.to

USBハブを使ったところで、完全の電源対策とはなかなか言い難い
供給電源はACアダプターの質に頼るので、パソコン直出よりマシだけ、
勿論、自分で質の良いDC 12vの安定化電源を付けることも可能(高いけど)
そしてパソコンのGNDと共有するため、ノイズはGND経由でハブ側にも流れてくる
しかし気にしてもキリがないので、入門から中級までのシステムはこれでいいじゃないかと思う


HDMI 音声分離機

おすすめその2：DDC(デジタル・デジタル・コンバーター)

パソコンから光デジタルとコアキシャル出力を搭載したマザーボードはある
しかし、最近は96KHz/24Bit止まりの傾向が多く、88.2KHz/176.4KHzなどの出力フォーマットもサポートしない
さらに、パソコン側の12MHzクロックで無理やりに44.1KHzのデジタル信号を生成するためジッターが酷い
ジッターはDAC側のマスタークロックで解消するが
DACがそれを搭載してない場合は基本的にパソコンのデジタル出力を使わない方が良い

DDCは光デジタル・コアキシャルとI2S等に変換するためのデバイス
できればマスタクロック(ASIOが搭載された物)と外部電源入力（つまり、ACアダプター）を搭載した物を選ぶ
ちなみにに多くのUSB DACはデジタル出力も搭載しており、DDCとしても使える、勿体ないけど(笑)

USB DDCはピンキリなので、安いものはUSBハブと値段はあまり変わらない
しかし多くのDACが光デジタル入力のDSD DoP再生をサポートしないので
DSD再生を重視するなら、外部電源供給とPCM 384KHzまでサポートするより高価なDDCが必要

amzn.to

ちなみにHDMIからデジタル音声信号を分離するデバイスもあって、こちらもDDCとして使える

amzn.to

おすすめその3：USBアイソレータ

USBアイソレータは物理的にパソコンからのUSB電源とデータ信号を隔離するもの
こちらもピンキリなので、しかし原理的にはUSBハブよりも効果が高い、勿論外部電源が必須（じゃないとアイソレータの意味がない）
元々は医療用機器、もしくは衛星通信関連などノイズにシビアなデバイスの為の物だが
神経質なオーディオマニアには最適である(笑)

しかし注意してほしいのはUSBアイソレータは12MBps(High Speed)と480MBps(Full Speed)の種類がある
12MBpsの物は数千円程度で安いが、96KHz/24Bitまでしかサポートせず新しいUSB DACには使えない
480MBpsの物は凡そ2万円がする、外部電源も使える

原理的にはUSBアイソレータはUSB電源処理の最終解
供給する電源さえ工夫すれば、それ以上の電源処理が要らなくなる
しかし2万円以上になるとUSB DACも大体内部に電源トランスを搭載して、
USB電源を取らずにインタフェースボードも独立してそれなりの電源処理もしてある
逆にたかが数千円のUSB DACに2万円のUSBアイソレータを使うのも本末転倒
はい、このレベルになるとやはり神経質との闘いとなる(笑)

amzn.to

Windowsタブレット

お金の掛からない選択肢

効果が未知の改善策にお金を使いたくないのは当たり前
PCオーディオの場合は、そもそも「デスクトップパソコン」を使わない方が一番の改善になる
デスクトップパソコンを使わないだけでパソコンを使わないとは言ってない
他に使って良い物は

1.タブレット(ファンレスのWindows/Androidタブレット/IPad)
2.スマートフォン(USB DACに外部電源供給が前提)
3.ノートPC(ファンレスの方が良い、ゲーミングノートは論外)

タブレットは内蔵バッテリーで駆動されている分体質的に電源が綺麗
そしてバッテリーの電流供給能力もUSB2.0の5V/500mAを十分に満たせるのでUSB DACには不足はない
Windowsタブレットならパソコン同様だが、Androidタブレットの場合はSRC問題に気を付けてほしい
本文のテーマと離れているので気になる人は「Android SRC」で検索してください
IPadはアップルは上手く整合してあるのでiTunesに任せれば問題ない

ノートPCもタブレットと似たようなもんだが、ファンが搭載したものが多くノイズはタブレッとデスクトップPCの間である
ファンレス機種は希少なので、タブレットを持ってないならノートPCを使う
ただ、ゲーミングノートはあらゆる物を筐体に集約してあるから、ノイズはデスクトップPCより酷い可能性がある

スマホもUSB OTG接続でUSB DACに繋げるが、電源供給に制限が掛かって向かない
元々外部電源供給のあるUSB DACなら使える

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