いくつか回路をシミュレーションしたが、ClassAA のヘッドフォンアンプは今まで作ったことがなく、ブリッジの応用の部分がかっこいいので、実際に作ってみたくなった。比較的高出力なオペアンプを選べば能動素子をオペアンプ以外使わなくてもかなり良さそうなので気が楽だ。

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3. シミュレーションしたヘッドフォンアンプを作ってみる

現時点で最高の USB オーディオデバイスだと思う。

つくった回路の評価のためにもオーディオアナライザが欲しいところだけれど、本物は非常に高価で手に入らない。オーディオに特別思い入れもないのにそこまで投資する気にはなれない。

ただ測定なしでは作る意味が全くないので、RMAA ぐらいは通したい、ということで、今手に入る中で性能的にコスパ最高のを探したところ、そこそこ最近出た ASUS Xonar U7 が良いということがわかった。

RMAA テスト結果

さっそく音楽鳴らすよりも先に RMAA を走らせて見たけど、非常に良いっぽいことはわかった。これはヘッドフォン出力からライン入力に入れて、ライン入力のレベルを最大にしたままヘッドフォンを調整して測定した。(ループバックのテストなので、出力と入力の特性が混ざっている。つまり出入力いずれも優秀でないと良い結果にならない)

ノイズが本当に皆無なのがすごい。後段にヘッドフォンアンプをつけてボリュームを最大にしてもホワイトノイズが聞こえてこないレベル。

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3. ASUS Xonar U7

LTSpice に慣れようということで、いくつか代表的なヘッドフォンアンプの回路をシミュレーションし、全高調波歪率 (THD / Total Harmonic Distortion) を出してみた。

オペアンプには単体で70mAまで電流をとれる NJM4556A で全て統一し、増幅率もほぼ同じになるように組んだ。

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3. LTSpice でヘッドフォンアンプを解析する

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3. LTSpice の小技

LTSpice でヘッドフォンアンプを解析する | tech - 氾濫原 の続き

NJM4556A は 70mA と余裕があるオペアンプだが、こんなに電流とれるオペアンプはそれほどないので、もう少し普通のオペアンプで試してみる。

OPA2134 (= OPA134) という低歪みなオペアンプで試す。これは出力電流が±35mAと、丁度 NJM4556A の半分となる。

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3. LTSpice でヘッドフォンアンプを解析する2

use strict;
use warnings;
use utf8;
use Encode;

sub encode_with_limit {
	my ($encoding, $str, $limit) = @_;
	$encoding = Encode::find_encoding($encoding);

	my $encoded = '';
	for (my $i = 0; $i < length($str); $i++) {
		my $chr = $encoding->encode(substr($str, $i, 1));
		if (length($encoded . $chr) > $limit) {
			last;
		} else {
			$encoded .= $chr;
		}
	}
	$encoded;
}

use Test::More;

is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 1), encode_utf8('');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 2), encode_utf8('');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 3), encode_utf8('あ');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 4), encode_utf8('あ');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 5), encode_utf8('あ');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 6), encode_utf8('あい');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 9), encode_utf8('あいう');

done_testing;

こうしたんだけど、もっと簡単にできないんだろうか…

#!/usr/bin/env perl

use strict;
use warnings;
use utf8;
use Encode;

sub encode_with_limit {
	my ($encoding, $str, $limit) = @_;
	$encoding = Encode::find_encoding($encoding);

	my $encoded = $encoding->encode($str);
	my $short = $encoding->decode(substr($encoded, 0, $limit), Encode::FB_QUIET);
	$encoding->encode($short);
}

use Test::More;

is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 1), encode_utf8('');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 2), encode_utf8('');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 3), encode_utf8('あ');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 4), encode_utf8('あ');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 5), encode_utf8('あ');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 6), encode_utf8('あい');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 9), encode_utf8('あいう');

done_testing;

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3. Perl でバイト数を制限しつつ、文字列を妥当なバイト列に変換したい

WebAudio での通信用に使おうと思って書いていたけど、やる気が失せてしまった。WebAudio 非依存部分だけ習作的に書いた。思ったよりややこしいデコード方法になることがわかった。

プリアンブルとして 1 (01) を n 回連続して送信したあと、0 (10) を送信してクロック同期をとり、任意長のビットをデコードするかたち。(イーサネットのプリアンブルとは互換性なし)

ManchesterEncoding = function () { this.init.apply(this, arguments) };
ManchesterEncoding.prototype = {
	/**
	 * @constructor
	 */
	init : function (opts) {
		var self = this;
		self.clock = opts.clock;
		self.preamble = opts.preamble || 8;
	},

	/**
	 * @param {Array|ByteArray|string} bytes
	 */
	encode : function (bytes) {
		var self = this;
		var preamble = self.preamble;
		var clock = self.clock;

		if (typeof bytes === 'string') {
			var tmp = [];
			for (var i = 0, len = bytes.length; i < len; i++) {
				tmp.push(bytes.charCodeAt(i));
			}
			bytes = tmp;
		}

		var data      = [];
		var current   = 0;

		function sendBit(bit) {
			// Send 1 as 01 (_-)
			//      0 as 10 (-_)
			for (var i = 0; i < clock; i++) {
				data[current++] = bit ? -1 : 1;
			}
			for (var i = 0; i < clock; i++) {
				data[current++] = bit ? 1 : -1;
			}
		}

		// preamble: send repeated 1
		for (var i = 0; i < preamble; i++) {
			sendBit(1);
		}
		// start bit: after repeated 1 sync with logic 0
		sendBit(0);

		for (var i = 0, len = bytes.length; i < len; i++) {
			var byte = bytes[i];
			for (var b = 0; b < 8; b++) {
				//  msb first
				if (byte & (1<<(7-b))) {
					sendBit(1, 1);
				} else {
					sendBit(0, 1);
				}
			}
		}

		return data;
	},

	/**
	 * @param {Function} callback
	 * @return {{ reset: function(), decode: function(Array|ByteArray) }}
	 */
	decoder : function (callback) {
		var self = this;
		var logic = true, count = 0, clock = self.clock;
		var sync  = false, syncAvg = 0, syncCount = 0;
		var byte = 0, bitCount = 0, bit;
		var short = 0, long = 0;
		var state = 'start';
		return {
			reset  : function () {
				// reset and re-wait for preamble
				this.decode = self.decoder(callback).decode;
			},
			decode : function (data) {
				for (var i = 0, len = data.length; i < len; i++) {
					var current =
						data[i] < -0.5 ? false :
						data[i] >  0.5 ? true :
						current;

					var logicChanged = logic !== current;

					if (logicChanged) {
						// clock adjustment
						if (clock * 0.5 <= count && count <= clock * 1.5) {
							syncAvg += count;
							syncCount++;
							clock = syncAvg / syncCount;
						} else
						if (clock * 1.5 <= count && count <= clock * 2.5) {
							syncAvg += count / 2;
							syncCount++;
							clock = syncAvg / syncCount;
						} else {
							// ERROR
							clock = self.clock;
							sync = false;
							syncAvg = 0;
							syncCount = 0;
						}

						logic = !logic;

						if (!sync) {
							// surely synchronized with preamble clock
							// and detect transition to logic zero
							// ~_-_-_-_-_--_
							if (syncCount >= self.preamble && clock * 1.5 < count) {
								sync = true;
								bit = logic;
							}
						} else {
							if (count <= clock) {
								short++;
							} else {
								long++;
							}

							if (long === 1) {
								long = 0;
								bit = !bit;

								if (bit) {
									byte = byte << 1 | 1;
								} else {
									byte = byte << 1;
								}

								bitCount++;
							} else
							if (short == 2) {
								short = 0;

								if (bit) {
									byte = byte << 1 | 1;
								} else {
									byte = byte << 1;
								}

								bitCount++;
							}

							if (bitCount == 8) {
								callback(byte);
								byte = 0;
								bitCount = 0;
							}
						}
						count = 0;
					}

					count++;
				}
			}
		};
	}
};


for (var clock = 1; clock < 10; clock++) {
	var code = new ManchesterEncoding({ clock: clock });
	var data = code.encode([1, 0, 24]);

	var result = '';
	var decoder = code.decoder(function (byte) {
		// console.log([byte, String.fromCharCode(byte)]);
		result += String.fromCharCode(byte);
	});

	var data = code.encode("Hello, World");
	var noise = [];
	for (var i = 0; i < 100; i++) noise.push(Math.random() < 0.5 ? 1 : 0);
	decoder.decode(noise.concat(data));

	console.log(result === 'Hello, World');
}

ref. Manchester Coding Basics

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3. Manchester Encoding を JS で

Google+ の画像自動バックアップは、デフォルトだとカメラで撮影されたものしかアップロードされない。（いつのまにかこういう仕様になってた）

なので、スクリーンショットや、他のアプリケーションが独自に保存する画像がアップロードされない。

ググると Google によるドキュメント中に「他のアプリの写真をバックアップする（Android のみ）」というのがある

ここに書いてある「フォト」アプリというのは、Google+ をインストールすると作られるショートカットのこと。

最初「メーカーカスタマイズのギャラリーアプリしかねーよ!!」と思って、設定する方法がないのかと絶望しかけた。

「フォト」アプリが見つからない場合、Google+ アプリから以下の方法で該当する画面を開ける。

1. Google+アプリを起動する
2. 上部メニューの「すべて」から「フォト」を選択
3. あとは上記説明と一緒

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3. Google+ の画像自動バックアップで、一部画像がアップロードされないとき

冬は寒い。寒いとブレッドボードに向きあったりするのはとても辛い。なので、布団に入っていても回路と格闘できるようにするため、回路シミュレーションツールである LTspice に手を出した。

LTspice は Linear Technology (半導体メーカー) が提供している回路シミュレーションソフトウェアであり、Windows 版と Mac 版がある。Mac 版しか触ってないが、検索すると Windows 版の画面ばっかり出てくる。UI は Windows 版と Mac 版で結構違う。

回路シミュレーションツールは、だいたい全て SPICE というソフトウェアを元にしており、元のソフトウェアの記述形式がデファクトスタンダードになっているっぽい。LTspice は比較的使いやすい UI 及び、自由度が高く、なおかつ無償のため、アマチュアで良く使われるっぽい。

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3. 冬だし LTspice に入門するぞ！！

デフォルトで入っていないオペアンプを使いたい場合、追加する必要がある。

mv ~/Downloads/Operational_Amplifiers_Macromodel ~/Library/Application\ Support/LTspice/lib/sub/JRC_OPAMP

grep SUBCKT JRC_OPAMP/NJU7043/nju7043_2.lib 

.SUBCKT nju7043_s  IN+ IN- VDD VSS OUT

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3. LTspice で任意のオペアンプを追加する