デジタルオーディオのクロック周波数とその仕組みについての解説

オーディオ

デジタルオーディオのクロック周波数について、過去のシステムで使われていた16.9344MHzのマスタークロックや、最近主流になった10MHzの外部クロックがどのように動作するのかを理解するためのポイントを解説します。多くのオーディオデバイスでは、特定の周波数を基にして音声信号がデジタル化され、処理されますが、どうして倍数にこだわらない周波数で問題なく動作するのでしょうか?

1. クロック周波数とデジタルオーディオの関係

デジタルオーディオのクロック周波数は、音楽や音声データがデジタル形式で処理される際のタイミングを提供します。かつては16.9344MHzというマスタークロックを使用し、そこから必要な周波数を分周していましたが、近年ではより低い周波数(例:10MHz)の外部クロックを使用することが一般的です。

外部クロックは、デバイス間で正確な同期を保つために重要です。音声データの処理において、クロックの精度が高いほど、音質や信号の正確さが向上します。

2. 外部クロックが必要な理由

外部クロックが利用される理由は、システム内で使用するクロックの精度と安定性を確保するためです。外部クロックを使用することで、内部クロックに比べて高精度のタイミングを得ることができ、ノイズやジッターを抑える効果があります。

例えば、10MHzの外部クロックは、内蔵クロックよりも低い周波数であっても、必要な倍数に分周することで正確な処理が可能です。これにより、信号処理の精度が向上し、音質の改善につながるのです。

3. 倍数でなくても動作する仕組み

16.9344MHz(384fs)などの倍数のクロックが使用されていた時代から、現在のシステムでは10MHzなどの非倍数のクロックでも動作が可能となっています。その理由は、現代のデジタルオーディオ機器が高度なPLL(Phase-Locked Loop)技術を用いているためです。

PLL技術により、外部クロックが与える信号に基づいて、内部クロックを適切に補正し、倍数の周波数を生成することができます。これにより、倍数にこだわらなくても安定した動作が実現されているのです。

4. 現代のオーディオ機器におけるクロック管理

現代のオーディオ機器では、より効率的で高精度なクロック管理が行われています。たとえば、デジタルオーディオコンバーター(DAC)やプレイヤー、レコーダーなどは、外部クロック信号を使用して内部クロックの精度を高め、より高品質な音質を実現しています。

これにより、音声信号の変換や処理が正確に行われ、リスニング体験が向上します。また、外部クロックを使うことで、システム全体の同期性も保たれ、複数のデバイスが正確に同期して動作します。

まとめ

デジタルオーディオにおけるクロック周波数の選定は、音質や信号の精度に直結する重要な要素です。かつて使用されていた倍数のクロックから、現在では低周波数の外部クロックに切り替わり、その精度と安定性が向上しています。PLL技術の進化により、倍数にこだわらずとも正確な音声信号処理が可能となり、現代のオーディオ機器においてはこれが一般的な方法となっています。

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