Waversa Systems Japan

ウェーバーサシステムズ

WNDR(オーディオ専用プロトコル)とWAP(原音復元プロセッサー)

HiFi Clubのコラムを翻訳掲載

WNDR(オーディオ専用プロトコル)

  • 連続する信号処理に最適化した伝送方式
  • ノイズに強い耐性を備えたプロトコル
  • 専用処理による無変換のプロトコル

DLNAを利用したネットワークストリーミングの最大の問題は、連続的なオーディオのストリーミングを全く考慮せずに、単にデータ転送のための規格ということでした。
DLNAがオーディオのみを考慮したプラットフォームではなく、様々なコンテンツの配信を考えられているため、安定性に比重を置いたパケット化したランダム方式の転送方式を採用しています。
これがしかし、オーディオは連続的な信号なので、この転送方式は音質的に不利となります。

WNDRはこれらの問題を解決するために、WaversaSystems社が独自に開発したプロトコルです。
通信上で発生しうる遅延を最小限に抑え、ノイズに対する優れた耐性まで備えるように開発しています。
またWNDR方式は専用プロトコルによって、プロトコル間の変換が行われないため、I2S規格のように変換過程を最小化し、音質を向上させることができるようにしています。
更に、WNDRは他の似たようなプロトコルと比べても、更に発展した内容で開発されたプロトコルで、ノイズに強い耐性を備えています。この特性によって、WNDR技術は車両用伝送方式にも採用される予定です。

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▲WNDRを使えば、多くのストリーミングサービスを 信号干渉の無い高音質で聴けます。

デジタル信号の伝送方式比較

それではここで、CDとコンピューターのストリーミングのデータ伝送方式を見てみましょう。

CDのデジタル伝送はSPDIF(Sony Philips Digital Interconnect Format)です。最大転送速度は、1,535kbpsです。
CDはトランスポートとDACが専用線(SPDIF)で接続され、連続した信号で伝送されます。
単独で接続され、外部の干渉がほとんどなく、アナログノイズが大きく周期的に発生し、人の耳は同じ刺激に無感覚になるため違和感を与えません。
したがって、CDのアナログノイズは音楽性を大きく損なわないようになっています。

コンピューターストリーミング(USBやEthernetネットワークプレイ)では、パブリックネットワークを使用します。転送速度もUSB 2.0は毎秒480Mbpsで、Giga LANでは1Gbpsまでの超高速通信になります。 そのネットワークで音源信号はとても小さなサイズに分かれて転送されます。USB 2.0では64bytesパケットに分かれて転送され、Ethernetは1500bytesに分かれてパケットサイズが継続的に変化して送信されます。

図のように、音楽信号は連続的に伝送されるのではなく、少しずつ伝送され、DACで数回に分けて送信された信号を1つに集める方式です。USBの場合、1秒間の音楽信号を2700回以上に分けて転送され、その信号の開始と終わりに”Electrical Impact”というノイズが発生し、このノイズがDACのアナログ段に影響を与えることになります。その結果、大小の高周波ノイズが起こり、継続的にデジタル信号の間に不規則に流入し、音を硬く荒くさせ、音楽的な微細な強弱や表現の音をかき消してしまいます。

 

WAP(Waversa Audio Processor)

  • 前後の信号から源信号のデジタル値を推定→ディテールと倍音情報を復元
  • 左右の信号からチャンネル別の正確なデジタル値を推定→ステージとフォーカシングの再現向上

▲WAPのアナログ修正アルゴリズムの記述

WAPはWaversa Audio Processorの略で、WaversaSystems社が独自に開発したオーディオプロセッサーです。
WAPは既存のDSP方式と違い、ハードウェア方式で製作されたダイレクトな回路構成で、膨大なデータを高速かつ正確に処理するように設計されました。

内蔵された独自のアルゴリズムは、既存のアルゴリズムと異なる方式でアナログ波形を推定します。
一般的なアルゴリズム技術は中間値の数を増やしていく補間(Interpolation、補間)を使用しますが、WaversaSystemsは、前後の信号からデジタル値を推定して復元(Restoration、復元)します。それだけではなく、左右のチャンネル間のデジタル値も比較分析し、エラーと判断すれば、これも源信号に復元します。このおかげでディテールと倍音情報が復元し、チャンネルセパレーションが大幅に向上し、空間表現が正確になり、フォーカスも精巧になります。この技術は高レベルに複雑な技術であり、処理レベルを調整できます。例えばWRouterは3レベル、WDAC3は5レベルで、レベルが高まるほどアナログ波形に近づきます。

▲WaversaSystems機器間でWNDR接続が可能で、
WCOREやWRouterもWNDR接続によって理想的な信号伝送が行われます。

WAPとWNDRの活用

WAPとWNDRはWaversaSystemsが独自に開発した技術です。WAPは原音に近い信号に復元するためのプロセッサであり、WNDRは伝送間の信号損失と歪みを防ぐために開発されたプロトコルです。
この二つの技術を組み合わせることで音質を大幅に向上させることができます。一つの機器に内蔵されたWAPをWNDRで相互に接続してWAPレベルを高め、アナログに近いデジタル信号を生成します。

  1. WCOREのQuick Settingで、OutputをWROUTERに設定。(一度の設定でOKです)
  2. WROUTERのOutputをWNAS3に設定。 (Level3)
  3. WNASのOutputをWDAC3に設定。 (Level3+Level3)
  4. 最終的にWDAC3でアナログに変換されます(Level3+Level3+Level5=Level11)

WAPデジタル真空管プロセッサー

WaversaSystemsのエンジニアによる「WAPデジタル真空管プロセッサー」の紹介です。

2017/10/19

WAP(Waversa Audio Processor)は1つのアルゴリズムだけで構成されたチップではなく、様々なプロセッサーが融合する構造です。

WDACに共通で搭載したプロセス方法は、原本追跡アルゴリズムであり、多くの方々に知られてきてます。
WDAC3系とVDACおよびWAMP2.5に追加で搭載したアルゴリズムはアナログ回路の歪み補正です。
これによって、3シリーズ以降からは低域帯を強調せずに前後にも広くステージングを形成するようになりました。

今回紹介するWAPアルゴリズムは真空管プロセッシング技術で、真空管が動作する原理と現象の研究結果をデジタルで再現する技術です。

真空管が暖かい倍音に安らぎを感じる事は知られているが、真空管を使用する事での不便さも存在します。
しかし、真空管を体験したオーディオマニアは、簡単に真空管オーディオから離れることはできない部分もあります。

真空管プロセッシングは、真空管によって増幅する際に発生する2次倍音をリアルタイム演算で処理し、結果的に真空管が無いアンプから真空管アンプのような暖かい倍音を感じられるようになります。

一般的に良い真空管とは、このような倍音の内容によって評価されます。もとより、正確な測定値が何%といった基準はないが、私がかつてから1つの方法の測定基準で市場にある真空管を測定してきた結果、高価なものはそれなりに倍音も高いです。
それならばもっと高い倍音の音を聞きたいならば、いくら良い真空管を付けても限界が存在するため、人為的に倍音を得ることが唯一の方法です。

私の測定基準で10%に達するWESTERN ELECTRICの倍音も、真空管プロセッサーによって簡単に設定することができ、更にもっと高い倍音も設定可能となります。
このような真空管プロセッサーは多くのリソースを必要とする高速アルゴリズムであり、高価な大容量のFPGAを必要とします。従って、このアルゴリズムはフラッグシップDACで初搭載する予定です。