Vol.8「カーオーディオ」とは何か。概要2023年6月に開催予定のOTOTEN2023に当社はカーオーディオデモカーを4年ぶりに展示することになりました。Status(アルパイン・エフナンバーワン・ステータス)の紹介させていただこうと思います。ご来場いただき、そのサウンドをご体感いただければと思います。Statusシリーズ(2000年代~)と過去にハイエンドのカーオーディオ製品を手掛けてきました。Statusシリーズは、音の頂点を目指すというコンセプトで、2001年にCD再生をメインとする初代、2004年にはDVDのサラウンド再生をする二代目と、その時代の主流となるデジタルメディアの再生をコアにフルシステムでの製品展開を進めてきました。これらは今でもカーオーディオ愛好者の中では知られた製品となっています。Statusシリーズが完成しました。本稿ではシステムの概要と特徴を説明したいと思います。システムのコンセプト今までにない384kHz/32bitのハイレゾステレオ音源を再生し、原音を忠実に再現する高音質のカーオーディオシステムを世の中に送り出そうというコンセプトでシステムの検討を開始、ハイレゾ音源を持ち運べるデジタルオーディオプレーヤーDAP-7909、そのハイレゾ音源をデコードし再生の制御を行う車両に備え付けのヘッドユニットHDS-7909、車室内の音場補正を行うオーディオプロセッサーHDP-H900、パワーアンプHDA-F900とスピーカーシステム(HDZ-9000)で構成されるフルシステムとしました。デジタル系は384kHz/32bit処理の再生システムであり、ヘッドユニットでデコードされた384kHz/32bitのオーディオデータはA2Bバス経由でオーディオプロセッサーへ伝送し、オーディオプロセッサー内では64bit浮動小数点DSPがそのオーディオデータを損なうことなく信号処理を行い、その後、384kHz/32bitに対応したDACへ送信されます。384kHz/32bit以下の入力ソースはヘッドユニット内で384kHz/32bitにアップサンプリングを行っています。ヘッドユニットとデジタルオーディオプレーヤーハイレゾ音源の再生を車室内で実現したいと、カーオーディオ愛好家の間で様々な工夫でシステム化を行っており、音源にハイレゾ音源再生が可能なデジタルオーディオプレーヤー(以降DAPと記載)を取り入れているのも見られます。Statusのシステム検討段階でも、この動向を参考にし、気に入った音源をいつでも持ち運び聴くことができるよう、システムのラインナップにDAPを組み入れることに決定、ハイエンドのDAP製品で有名なAstell&Kernとの協業で企画開発を行いました。可能で、DAPからは384kHz/32bitのUSBオーディオストリーム規格でヘッドユニットへ送出を行います。ヘッドユニットではUSBメモリの音源、ハイレゾに対応するWAV,FLAC、圧縮オーディオフォーマットMP3、AAC、WMA等の再生が可能なプレーヤ機能を有しています。DAPのWi-Fi接続によって、海外市場向けですが、高音質ストリーミングサービスにも対応しています。目標スペックを達成するために384kHz/32bitのハイレゾ音源のもつポテンシャルを十分に引き出すには、デジタルシステムと車室内音響について改めて考え直さなければならなくなり、プロジェクトの立上げ時にデジタルシステム系で次の目標スペックを目指し検討を開始しました。周波数特性:4Hz-100kHz(-1dB)システムの要となるオーディオプロセッサーが目標スペックを達成するために、デジタル伝送の問題とアナログ回路の性能をより引き出す課題がありました。検討の結果、最高水準の部品を選定、一部は部品メーカ様と共同開発となりました。本格的なシステムになると、車室内の取り付け場所の制約、あるいは操作上必要な場所へのインストールのため、ヘッドユニット、オーディオプロセッサー、パワーアンプ、スピーカーと、コンポーネントを分割する必要があります。カーオーディオは一般的に、ヘッドユニットをコンソールに配置し、オーディオプロセッサーおよびアンプはトランクルームに配置されるため、ヘッドユニットとオーディオプロセッサーの間は5m程度のケーブルで接続する必要があります。当システムでの大きな課題は、コンポーネント間の384kHz/32bitのデータを高速で伝送するということと、オーディオマスタークロックのジッタを限りなくゼロに近づける必要があるということでした。Bus(以下、A2B)でした。A2Bはシングル・ツイストペアケーブルによる小振幅差動方式でコンポーネント間の双方向でのオーディオデータの転送が可能です。オーディオマスターユニット側が送出するオーディオマスタークロックとも同期した信号(プリアンブル)も送出し、スレーブユニット側のオーディオクロックと同期できる利点があります。当システムではオーディオマスタークロックがオーディオプロセッサーにあり、これにマンチェスター符号化された同期信号をスレーブ側のヘッドユニットへ送出することにより、ヘッドユニットもオーディオマスタークロックに同期した信号で、オーディオデータが送出され、コンポーネント間の距離があってもクロック同期が取れたシステムを実現することができました。オーディオマスタークロックデジタルオーディオ再生系で重要なのがオーディオマスタークロックとその精度です。位相雑音特性を極小にする、システムのジッタを最小限に抑え込むという狙いで、超高精度(誤差0.1ppm)を誇るオーディオ用クロックの日本電波工業製DuCULoN®を採用、オーディオプロセッサーに内蔵しました。:OCXOに分類され、その性能から一部のオーディオ愛好家には知られているオーディオ用クロックです。DuCULoNという名前由来の二個の水晶振動子が内蔵され、低位相雑音特性を実現しています。OCXOはある一定の温度まで温めないと安定した動作と性能が得られないため、オーディオプロセッサーへの内蔵化に際し、高精度のクロックが劣化しないよう、各デバイスに供給する配線、温度を保つ構造と制御を設計時に配慮しました。DACとオペアンプオーディオプロセッサーの性能と音質を決めてしまうといって良いのがDSPの後段に配置するD/Aコンバーターとオペアンプです。-122dB)を選定、DuCULoNの高精度クロック49.152MHzに同期しD/A変換、4chの出力設定で使用することにより、高S/N比の実現に寄与しています。音質変化に着目し、通常、1チップ当たり2回路で構成されていたものを1回路の仕様とすることで信号処理の純度を高めました。ch間のセパレーションを確保しています。-24dB/octのHPFをDSP内に配置したことで、周波数特性の下限が4Hz(-1dB)から8Hz(-3dB)となってしまいましたが、他は概ね満足できるスペックが実現しました。0dBセパレーション115dBS/N120dB周波数特性8Hz-100kHz(-3dB)オーディオプロセッサーとパワーアンプ間のアナログ伝送カーオーディオではAUX出力の場合、一般的には2V(rms)、最大4V(rms)程度のRCAプラグによるアンバランス伝送が通例ですが、オーディオプロセッサーより出力される高品質の信号についてノイズを極力排除するため、最大8.3V(rms)@0dBFSとした、プロオーディオで採用されるXLRバランスケーブルによる伝送方式を採用しました。意外にもカーオーディオでのXLRバランス伝送は他に例を見ないものでした。DSP384kHz/32bitのハイレゾ音源を劣化することなく、また車室内での試聴環境の課題、限られた空間、スピーカレイアウト、非対称レイアウトの課題に対処する高精度の調整機能を実現するために、信号処理は384kHzベースで64bitの浮動小数点処理が必要と考えました。実装された機能は音響チューニングに必須のイコライザー/ディレイ/クロスオーバー調整で基本的ではあるものの、高解像度のFs=384kHzゆえに処理量がFs=48kHzに比べ8倍の処理量が必要でした。ULを4基配置し、機能を分割して実装、各DSPのオーディオI/Oは、オーディオマスタークロックに同期し、コアは約1GHz(マスタークロックの逓倍)で駆動させました。10Hzから40kHzまでの調整が可能な34バンドのイコライザーは0.1dB単位のゲイン調整が可能。0.9mm単位でスピーカー位置が調整できるディレイは車室内スピーカーの配置と聴取位置の音質改善がより高精度で調整が可能になりました。音質調整は専用のツールを新たに作成し、当社の専門家が音響チューニングを行い、車両を納品する形としています。ワイドレンジClass-DパワーアンプパワーアンプはClass-Dアンプで4ch入出力でシステムとしては2台使用、ツイーターからサブウーファーの再生まで受け持つ、10Hz~100kHzまでの周波数特性を実現しました。回路にはオーディオプロセッサーと同じく専用のMUSES高音質オペアンプを実装、アンプ回路の各ステージも別回路とし、相互干渉を徹底して排除しています。オーディオプロセッサーからのXLRバランス伝送を受けるため、パワーアンプ側もバランス受けの回路とXLRプラグを採用しています。Level120W4ウェイスピーカーシステムスピーカーシステムを開発するにあたり、80kHzまでのハイレゾ再生を目標とし、設計コンセプトは低歪みと広帯域再生の実現でした。コンセプトが実現出来る素材として検討を重ねた結果、振動板は軽量かつ剛性が高い炭素繊維強化樹脂:CFRPに着目、ツイーター/ミッドレンジ/ウーファー/サブウーファーすべてのスピーカーユニットにCFRPを採用し、音色の統一を追求しました。低音域の再生であっても、またハイレゾの超高音域であっても、振動板は軽量のため応答性に優れ、さらに剛性が高いため歪みを大幅に軽減、繊細なハイレゾ音源を忠実に再現することが可能となりました。磁気回路は、当社が持つ低歪みを実現する特許技術、DDlinear、DDDriveを採用しています。検討を重ねた結果、各スピーカーユニットの広帯域再生が実現し、車室内のスピーカー配置、チューニングの自由度を上げることが出来ました。Styleで仕立てられた、トヨタ「アルファード」をベースにシステムをインストールしました。コンセプトは「動くオーディオルーム」、後席でじっくり試聴して頂くよう、センターコンソールにDAPとヘッドユニットを埋め込み、リアの左右スライドドアにそれぞれツイーター/ミッドレンジ/ウーファーの各スピーカーユニット、後部ラゲッジスペースにオーディオプロセッサー、パワーアンプ、サブウーファーを配置、オーディオプロセッサーの調整機能でイコライザー、スピーカーユニット間の遅延を補正しています。音を言葉で表すのは難しいとは思いますが、まず感じたのは楽器を構成する素材の質感まで伝わってくることです。ギター、ベースなどアコースティックな楽器の演奏シーンでは楽曲の音の他に指で弦を弾くような音、パーカッションの打面の表皮の質感、演奏者の細やかな動きが伝わるような音など、新たな発見が出来るようになりました。高ダイナミックレンジを実現し、微細な音まで再生できたことで、リアリティが増したと言えます。空間表現としては音像と拡がりが大きく感じられました。フロント3ウェイ+サブウーファー構成のステレオ再生であるものの、スピーカーのインストール位置とハイレゾに対応した各コンポーネントの素性が良く表れたようです。著名な音楽家が当デモカーシステムを試聴したYouTube動画[2]がありますので、ご参考にしてください。過去ハイエンドモデルへのオマージュ、高級感溢れるデザイン最後にデザインについて書いておきたいと思います。カーオーディオで魅せるデザインはオーナーの所有感を高める要素の一つとなっています。Statusシステムは黒基調の高級感溢れるデザインで統一され、システムの顔となるヘッドユニットには往年のJubaモデルを想起させるグリーンの6ボタンを配置しました。2022」を「プロダクト」分野で受賞しました[3]。さいごに384kHz/32bitのハイレゾ音源をストレートに再生するカーオーディオシステムを実現するため、具体的にプロジェクトを進めて行くと、短期間での市場投入、試作を行うたびにシステム構成の見直しと部品見直しが続き、さらに世界的なコロナウィルスによる影響(緊急事態宣言、ロックダウンにより人・物が移動できない)、半導体の供給問題など、外的な問題にも直面し、難易度が高い開発となってしまいました。Statusは日本国内ではアルファードへインストールしたコンプリートカーでのみ販売しています。Style[4]にお問い合わせください。Statusのデモカーを展示します。2023の当社ブースにお立ち寄りください。A2B®及びそのロゴはアナログ・デバイセズ社の登録商標です。MUSES及びそのロゴは日清紡マイクロデバイス株式会社の商標または登録商標です。