海上忍のラズパイ・オーディオ通信(28)

【ラズパイオーディオ】4.4mmバランス接続も視野に。「海上プロデュースDACボード」の仕様を公開!

海上 忍

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2017年04月24日
ワンボード・オーディオ・コンソーシアムの設立に乗り出す前から進めている、筆者プロデュースによるDACボード換装対応Raspberry Pi用オリジナルケース(以下、オリジナルケース)だが、それと並行してDACボードの開発を進めていることもご記憶かと思う。オリジナルケースの開発は急ピッチで進めているが、より順調なDACボードの方を先に披露することにしたい。

拡張ボード規格「HAT」との関係

Raspberry Pi向けにDACボードを開発しようとなると、「HAT」を意識しなければならない。このHATとは、「Raspberry Pi Model B+」の発売に際してRaspberry Pi財団が策定した拡張ボード規格で、基板サイズやピン(GPIO)の位置など物理的レイアウトのほか、開発者情報などを書き込むEEPROMといった仕様が示されている。強制力はなく、仕様を満たしていなければ「HAT準拠」とうたえないだけの緩い規格だが、ここから外れてしまうと汎用性は格段に落ちる。

コンソーシアムでは、「ポータブル」と「コンポーネント」という2種類の規格策定を進めているが、HAT規格の拡張ボードを使うのは前者のみになる予定だ。基板サイズは横65mm×縦56mm(56.5mm)、そこからさらにGPIOコネクタと4隅のマウンティングホールが必要になるわけで、実装面積は限定されてしまうものの、パーツを選べば色々できる。

今回開発したDACボードは、HATの横65mm×縦56mmという“箱庭”でいかにして音質を追求するか、機能を実現するかにこだわった。どのDACチップを採用するか、電源をどう供給するか、出力端子をどうするか……筆者が担当した基本仕様および主要パーツの選定について、その理由を項目ごとに説明していこう。

Raspberry Pi財団が策定した拡張ボード規格「HAT」のスペック表。今回のDACボードは、この仕様に準拠している

DACチップ

DACチップには「TI PCM5122」を採用した。理由は2つ、Raspberry Pi用オーディオ特化型OS(ex:Volumio、Moode Audio)で動作実績があることと、外部クロックの利用が容易なことだ。Raspberry Pi用DACカードではよく見るチップだが、無難だからというわけではなく、検証が重ねられ安定したドライバ(linux/sound/soc/bcm/hifiberry_dacplus.c)が存在することを重視した。

Linuxカーネル v4.1.10以降のシステムでPCM5122を動作させると、精緻な外部クロックに基づく「マスターモード再生」が可能になる。Raspberry Piにシステムクロック(SCLK)を渡すのではなく、Raspberry PiをDACボードに対しスレーブ動作させ、外部クロックが生成したビットクロック(BCLK)とLRクロック(LRCLK)を渡し、それに同期してシリアルデータ(SDATA)を出力させるというわけだ。最新・高性能DACチップも魅力的だが、PCM5122の実力をとことん引き出すことに挑戦してみたかったのだ。

DAC周辺部のブロック図。2系統の外部クロックを使用していることを読み取れるはず

ヘッドホン端子、電源にも大いにこだわった

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