Raspberry Pi の HiFi DAC 一覧まとめ(I2S出力)




Raspberry Pi の HiFi DAC まとめ

Raspberry Pi は、I2S (Inter-IC Sound)というインターフェースを持っている。IC間で音楽データをやり取りする規格で、音楽データとクロックを同じ芯線に載せて伝送するため、音楽データとクロックのずれ(ジッタ)が少なく、精度の高い伝送が可能であるため、高音質と言われている。

対して、光出力で有名な S/P DIF という規格は、音楽データとクロックを別々の信号として送受信するため、音楽データとクロックのジッタが大きいと言われている。

Raspberry Pi から I2S で DAC と接続する HiFi DAC が俄に人気が出ている。

ざっと調べてみただけでも、↓こんなに多くの DAC が売られている。

ベンダー 商品名 DAC IC zeroサイズ Master Mode
(クロック)
ヘッドフォンアンプ サンプリングコンバータ
(ASRC)
備考 価格
HIFIBERRY DAC+ LIGHT ES9023          $22.90
DAC+ STANDARD PCM5122            $28.90
DAC+ ZERO PCM5101        $16.90
DAC+ PRO XLR PCM5242   22/24MHz     XLR出力  $39.90
Allo Piano 2.1 HI-FI DAC PCM5142×2            $49.00
PIANO DAC PCM5122     TPA6133A2      $27.00
BOSS DAC PCM5122   45/49MHz        $65.00
MINIBOSS DAC PCM5122 45/49MHz        $39.00
IQaudIO Pi-DAC+ PCM5122     TPA6133A      €30.00
Pi-DAC Zero PCM5122          €12.00
Pi-DAC PRO PCM5142     TPA6133A   バランス出力  €42.00
JustBoom DAC Zero pHAT PCM5121   TPA6132A2      €20.00
DAC HAT PCM5122     TPA6133A2      €30.00
pimorori pHAT DAC PCM5102          ¥1,516
nabe msBerryDAC PCM5122   22/24MHz 拡張で追加可能      ¥9,980
New Western Electric Sabreberry DAC ZERO ES9023   OPA1662    ¥7,800
Sabreberry32 ES9018Q2C   45/49MHz ES9018Q2C      ¥19,000
One Board Audio DAC 01 PCM5242   22/24MHz OPA1622   25mm出力  –
Bright Tone Terra-Berry2 DAC AK4490         ¥25,000 

どれを購入するか迷うので、ポイントを比較していきたいと思う。

DAC IC の比較

DAC の音質を決める主役は、何と言っても DAC IC だ。

Raspberry Pi の I2S DAC に使われることの多い IC を比較してみたいと思う。

ICベンダー 製品名 Sampling DNR(dB) 特徴 参考価格(DIGIKEY)
Texas Instruments PCM5101 32bit 384kHz  106 硬質なくっきりとしたサウンド $2.95
PCM5102 32bit 384kHz  112 $5.73
PCM5121 32bit 384kHz  106 $3.68
PCM5122 32bit 384kHz  112 $6.02
PCM5142 32bit 384kHz  112 $7.17
ESS ES9023 24bit 192kHz  112 クセがなく、繊細な音 安め?
ES9018Q2C 32bit 384kHz  121 クリアで空間が広くクセがない、悪いレビューは見たことがないくらい優秀なIC 約4000円?
旭化成エレクトロニクス AK4490 32bit 768kHz  112 国産DAC ICで、忠実で繊細で高音質と有名 $4.99

TI の PCM51xx系について

TI の DAC IC は、多くの種類があるが、型番の下1桁が 「1」 or 「2」 でダイナミックレンジが異なる。

下一桁が「2」の型番の方が、ダイナミックレンジが広く、高音質が期待できるので、できればこちらを選びたい。

TI の PCM510x / PCM512x / PCM514x の違いは、

PCM510x系:ソフトウェアボリューム
PCM512x系:ハードウェアボリューム対応
PCM514x系:ハードウェアボリューム対応 + DSP搭載

というだけであり、音質差は無い。

32bit 384kHz に対応しており、性能として不足することはない。

Raspberry Pi DAC として、最も人気の IC であると言える。

ESS の ES90xx系について

ESS と言えば、高級オーディオDACに ES9018 が使われることが多いことで有名である。

その中で、廉価版の位置付けの ES9023 が有名だが、「可もなく不可もなく無難」という評価が多い。

ES9018Q2C は、高級オーディオDACに使われる ES9018 の、モバイルかつ廉価版の位置付けだが、それでも、IC単体で4000円程度の価格がするICだ。
ES9018の型番を付けているだけあり、ノイズが少なく澄み渡る音と評判が高い。

旭化成エレクトロニクス AK4490について

唯一の国産ICな AK4490 は、ESS の ES9018 を超えているのではないかと言われることのあるほど、良いICと言われている。

安いのに、忠実で繊細な音を鳴らす。

マスターモード(クロック)について

音再生の心臓とも言えるのがクロックだ。このクロックに合わせて DAC IC は処理を行う。

マスタークロック(システムクロック)がずれていれば、原音に忠実な再生ができなくなる。
(ジッタノイズが大きいと言われる)

DAC IC のクロックが関連する動作モードには、以下の3種類がある。

スレーブモード(Sync) I2S出力デバイスが生成するクロックをマスターとして動作。つまり、I2S出力デバイスのクロックが安定していれば良いが、Raspberry Pi等のデバイスであれば不安定であり、ジッタノイズが大きい
非同期モード(ASync) USB DAC 等に多い動作モードで、音楽データとクロックを非同期として、DAC IC に外部から正確なクロック信号を入力する動作モード。ジッタノイズは低くできることが特徴
マスターモード DAC IC に正確なクロックを入れて、そのクロックをI2Sデバイスに送り、正確なクロックで叩き直してから、音楽データとクロックをI2S出力デバイスから、DAC IC に送る方式。やや複雑だが、ジッタノイズは低くできることが特徴

Raspberry Pi の I2S 出力を行う場合は、マスターモードが高音質を狙えるモードとなる。

(USB DAC を接続する場合は、非同期モード(ASync)モードが良い)

Raspberry Pi DAC が、マスターモードに対応しているかは、クロックを生成する水晶発振子/水晶発振器を2つ以上搭載しているかで判別できる。

(マスターモードで動作させるためには、異なる2つのクロックが必要となるため、水晶発振子/水晶発振器が2つ以上搭載されていれば、マスターモードで動作させる機能を具備していると判断できる)

水晶発振子

サンプリング周波数が、CDなら44.1KHzだし、DVDなら48kHzとなっている。

DVD再生機として、マスタークロックとして最近最もよく利用されるのは48kHz x 256 = 12.288MHzだ。

PC音源の場合は、様々なサンプリング周波数の音源があるため、複数の基準周波数を生成するためには、異なる2つのクロックが必要になるという訳だ。

正確なクロックであれば、できるかぎり高周波の方が、高音質を狙いやすい。

Raspberry Pi DAC でマスターモード動作に対応しているDACは、マスタークロックは「22 / 24 MHz」 と 「45 / 49 MHz」の2種類があるが、「45 / 49 MHz」の方が高音質が期待できる。

どのメーカーの水晶発振器を使っているか、また、温度補正機能の付いた水晶発振器によって、クロック精度が異なる。水晶発振子/水晶発振器を交換するのも楽しい改造となる。

結局、どの DAC を買ったのか?

私は、Raspberry Pi Zero W を使いたいので、Zeroサイズに対応しているもので、マスタークロックモードに対応しているものを探した結果、Allo の MINIBOSS DAC を購入した。

Allo MINIBOSS DAC 公式HP

導入記や音のレビューはこちらを↓

MINIBOSS I2S DAC Raspberry Pi の I2S インターフェースを使うことで、クロックジッタを低減...

SupTronics® Raspberry Pi I2S HIFI ラズベリーパイ オーディオボード DAC+
  • SupTronics
  • 価格   ¥ 4,280 prime
  • 販売者 ハッピー ベリー
Pimoroni pHAT DAC - 高音質 DAC pHAT for Raspberry Pi
  • Raspberry Pi
  • 価格   ¥ 2,480
  • 販売者 株式会社ウィズテック
Pibow Audio パイボー オーディオ for Pi-DAC+ / Raspberry Pi 2 & B+
  • Pibow
  • 価格   ¥ 3,800 prime
  • 販売者 株式会社ウィズテック

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コメント

  1. otani より:

    興味深く拝見させていただきました。
    HiFiBerry のDAC+ ZEROは、外部クロック 22MHz,24MHzは動かないと思います。 
    https://www.hifiberry.com/products/dacplus/
    を下にスクロールするとHiFiBerry製品比較表があります。

    • kei より:

      コメントありがとうございます。
      HiFiBerry DAC+ ZEROの外部クロックについて、ご指摘いただいたとおりですね。
      誤植がありました。さっそく修正させていただきました。

      たいへんたすかりました、ありがとうございます。