趣味のオーディオコミュのASIOについてChatGPTと議論（目的はPCで発生するジッター問題に決着付ける為）

別トピ「3Wayマルチチャンネルアンプドライブ・CLUB」で
光ケーブルでASIO経由でDACに音声データを送出する実験をするにあたって
PCからのノイズフリーを実現しPCにまつわる都市伝説に決着を付けておきたいと考え、
ChatGPTと議論をしてみた。

結果は、、、PCからのノイズフリーは実現できる。
即ちPCに起因するジッターはカットできる。
ということになった。

頭のいい人との議論は楽しい。


以下１万文字弱の、やや冗長の感のある長文でありますが、関心があればお読みください。

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ｎ：
オーディオの話をしたいんだが、ASIOって知ってる？

Ｃ：
はい、ASIOとは音声オーディオの低レイテンシー処理に特化したオーディオドライバーの一つで、
"Audio Stream Input/Output"の略称です。ASIOは、高品質なオーディオレコー
ディングや再生を実現するために、WindowsおよびMac OS X上で使用されること
が一般的です。

ASIOドライバーは、通常のオーディオドライバーよりも低いレイテンシー（遅延）でオーディオ信号を処理することができ、これはミュージシャンやレコーディングエンジニアにとって非常に重要です。低いレイテンシーは、演奏中のリアルタイムの反応性を高め、トラックを録音する際にオーバーダビングの問題を回避するのに役立ちます。

ASIOは、Steinberg社が開発したもので、Cubaseなどの同社の音楽制作ソフトウェアと統合されています。ただし、多くのオーディオインターフェイスメーカーがASIOドライバーを提供しており、ASIO対応のオーディオインターフェイスを使用すれば、他のDAW（Digital Audio Workstation）ソフトウェアでもASIOを利用することができます。

ｎ：
ジッターってわかる？

Ｃ：
はい、ジッターとは、時系列信号のサンプリング間隔の誤差によって生じる、周期的でないタイミングの不安定性を表す用語です。

ジッターは、デジタルオーディオやデジタルビデオの信号処理において、重要な問題となります。例えば、音声信号のサンプリング周波数が正確でない場合、音声信号の周波数成分にジッターが発生し、音質が劣化する可能性があります。また、デジタルビデオシステムにおいては、映像信号の水平同期周波数が不安定な場合、画像が揺れたり、ノイズが入ったりすることがあります。

ジッターは、クロックジッターやフェーズジッターなど、さまざまなタイプがあります。クロックジッターは、クロック信号のサンプリング周期の不安定性に起因し、フェーズジッターは、信号の位相の不安定性に起因します。ジッターを最小限に抑えるためには、高精度なクロック回路やジッター補償回路が必要となります。

ｎ：
ASIOで受け取った音声データをDACが受け取ったときのDACのジッターは何が要因になる？

Ｃ：
ASIOで受け取った音声データをDACが受け取ったときのDACのジッターの要因は、
主に以下のようなものが考えられます。

DAC自体のジッター：DACは内部のクロック回路によって、
ASIOで受け取った音声データをアナログ信号に変換します。DACのクロック回路
が不安定である場合、DAC自体のジッターが発生し、信号のタイミングが不安定
になることがあります。

ジッター伝搬：ASIOで受け取った音声データがDACに送信される際に、
データの伝送路でジッターが発生することがあります。例えば、送信用のインター
フェイスやケーブルのクロック回路の不安定性によって、ジッターが発生するこ
とがあります。

ノイズ：ジッターは、ノイズによって増幅されることがあります。
例えば、DACの電源ノイズや周囲の環境ノイズによって、ジッターが発生するこ
とがあります。

以上のような要因によって、ASIOで受け取った音声データをDACが受け取ったときの
DACのジッターが発生することがあります。ジッターを最小限に抑えるためには、
高品質なDACやクロック回路、伝送路の使用、またはジッター補償回路の使用な
どが有効です。

ｎ：
パソコンからasioでDACにデータを送ったらパソコンによるジッターへの影響はある？

Ｃ：
はい、パソコンからASIOでDACにデータを送信する場合、
パソコン自体がジッターの要因になることがあります。

パソコンの内部クロックは、一般的にオーディオ機器のクロックよりも精度が低く、
クロックジッターが発生しやすいです。そのため、パソコンからASIOでDACにデー
タを送信する際には、パソコンの内部クロックがジッターを引き起こす可能性が
あります。

また、パソコンに接続されたUSBインターフェースやEthernetポートなどの通信インターフェイスも、
データの送信に影響を与える可能性があります。これらのインターフェースの内
部クロックも、パソコンの内部クロックよりも低精度であり、ジッターを引き起
こすことがあります。

そのため、ASIOでDACにデータを送信する際には、
パソコンの内部クロックや通信インターフェイスのクロックによるジッターを最
小限に抑えるために、専用のオーディオインターフェイスやジッター補償回路を
使用することが推奨されます。また、可能であれば、パソコンとDACを電源やケー
ブルで物理的に分離することで、ジッターを抑えることができます。

ｎ：
asioはDACとのやり取りが非同期だからパソコンのジッターはDACの音声に影響しないと思うのだが？

Ｃ：
ASIOによるDACとのやり取りは、
基本的には非同期で行われます。ASIOドライバは、パソコン側で発生した音声デー
タをバッファリングし、一定の間隔でDACに送信します。この間隔は、ASIOドラ
イバの設定によって変更できます。

したがって、ASIOで送信された音声データは、DACの内部クロックに同期して処理されます。
つまり、パソコンのジッターが音声データに直接影響を与えることはありません。
しかし、パソコンのジッターがASIOドライバによるバッファリングに影響を与え
る可能性があるため、音声データの安定性に影響を与える可能性があります。

また、ASIOドライバによって音声データがバッファリングされるため、
パソコンのジッターが直接影響を与えなくても、バッファリングの遅延によって
音声のタイミングがずれることがあります。このような問題は、ASIOドライバの
バッファサイズを小さくすることで緩和できますが、CPUの負荷が増加するため、
バッファサイズを最適化する必要があります。

つまり、ASIOでDACとのやり取りが非同期であるため、
パソコンのジッターは直接音声に影響を与えないと言えますが、バッファリング
や遅延などの問題が生じる可能性があるため、最適な設定やオーディオインター
フェースの使用が必要です。

ｎ：
パソコンのノイズがDACのジッターに影響しないようにするにはどうすればいい？

Ｃ：
パソコンのノイズがDACのジッターに影響しないようにするには、以下のような方法があります。

専用のオーディオインターフェースを使用する
パソコンの内部クロックや通信インターフェイスによって発生するノイズを抑えるために、
専用のオーディオインターフェースを使用することが推奨されます。オーディオ
インターフェースには、パソコンとDACの間に電気的な隔離を提供するものもあ
ります。

ジッター補償回路を使用する
ジッター補償回路は、DACに入力される信号のジッターを減らすための回路です。一部のオーディオインターフェースには、ジッター補償回路が内蔵されています。

ケーブルの品質を向上させる
パソコンとDACを接続するケーブルの品質を向上させることで、ノイズを減らすことができます。
例えば、シールドケーブルを使用することで、外部からのノイズを遮断すること
ができます。

電源の品質を向上させる
パソコンやDACの電源の品質を向上させることで、ノイズを減らすことができます。
例えば、専用の電源ユニットを使用することで、電源ノイズを減らすことができ
ます。

環境の静音化
パソコンやDACを使用する環境の静音化を図ることで、周囲のノイズを減らすことができます。
例えば、静音性の高い部屋や音響室で使用することが推奨されます。

これらの方法を組み合わせることで、
パソコンのノイズがDACのジッターに影響しないようにすることができます。た
だし、完全にノイズを排除することは難しいため、最適な設定や環境を見つける
ためには、試行錯誤が必要です。

ｎ：
パソコンとオーディオインターフェース・DACをasioで、光ケーブルでつなぐと
DACへのパソコンのノイズの影響はなくなると思うのだが？

Ｃ：
光ケーブルを使用してパソコンとオーディオインターフェース・DACを接続する場合、光ファイバーによって光の信号を伝送するため、パソコンによるノイズが光信号に乗ることはありません。そのため、光ケーブルを使用することで、パソコンのノイズがオーディオインターフェース・DACに影響することはなくなります。

ただし、光ケーブルを介して伝送される光信号自体にはジッターが含まれることがあります。
光ファイバーの伝送特性や光源の振動などによって、光信号の位相や周波数が微
妙に変化することがあります。そのため、光ケーブルを使用する場合でも、オー
ディオインターフェース・DACにジッターが影響する可能性があります。

ジッターを最小限に抑えるためには、光ケーブルの品質を向上させる、
オーディオインターフェース・DACにジッター補償回路を搭載する、周囲の振動
やノイズを遮断するなどの対策が必要になります。また、光ケーブルを使用する
場合でも、パソコンやオーディオインターフェース・DACの電源ノイズなど、光
ケーブル以外の要因によってジッターが影響を受けることもあるため、総合的な
ノイズ対策が必要になります。

ｎ：
DACにジッター補償回路を具体的に？

Ｃ：
DACにジッター補償回路を搭載する方法としては、以下のようなものがあります。

PLL (Phase Locked Loop)
PLLは、入力信号の位相を検出し、自己発振回路の位相を入力信号に合わせることで、
入力信号のジッターを補償する回路です。PLLは、オーディオシステムにおいて
一般的に使用されるジッター補償回路のひとつです。

FIFO (First In First Out)
FIFOは、信号をバッファリングすることで、信号のジッターを補償する回路です。
入力信号のジッターがFIFOのバッファリング能力を超えた場合、FIFOは自己発振
して入力信号のジッターを補償します。

ジッタータイムスタンプ
ジッタータイムスタンプは、入力信号のジッターを測定し、補償する回路です。
ジッタータイムスタンプは、ジッターを補償するために必要な情報を取得するた
め、入力信号に対して高速なサンプリングが必要になる場合があります。

これらの回路は、DACの内部に搭載されることが多く、オーディオインターフェースなどでも使用されています。
ただし、ジッター補償回路を搭載しているからといって、必ずしも全てのジッター
が補償されるわけではありません。ジッター補償回路は、特定の周波数範囲のジッ
ターを補償することができますが、周波数範囲外のジッターに対しては効果が薄
い場合があります。また、回路自体がノイズを発生させることもあるため、ジッ
ター補償回路を搭載しているからといって、常に高品質な音声が得られるわけで
はありません。

ｎ：
DACでasio経由でバッファされた音声信号はDACのクロックで読みだされるので
PCでのジッターは関係なくなるはずだが

Ｃ：
はい、通常、オーディオインターフェースやDACなどの再生機器は、
ASIOで受け取った音声データを内部のバッファに格納し、再生時にはDACのクロッ
クでバッファから読み出して再生します。つまり、ASIOで受け取った音声データ
は、再生時にはDACのクロックに同期して再生されるため、DACのクロックが音声
信号のタイミングを制御することになります。

ただし、バッファされた音声信号がDACのクロックに同期して再生されるため、
バッファに蓄積された音声信号がDACのクロックと一致しない場合、再生中にジッ
ターが発生する可能性があります。そのため、オーディオシステム全体のクロッ
ク精度やジッター低減技術などが重要になります。

ｎ：
ジッターはDACのクロックのみに影響されると思うのだが

Ｃ：
一般的に、ジッターはDACのクロック精度の問題が主な原因となります。
しかし、オーディオシステムにおけるジッターは複数の要因によって影響を受け
る場合があります。たとえば、ASIOで受け取った音声データを内部バッファに格
納する際の処理時間が一定でない場合、音声データのサンプリングタイミングが
ばらつくため、ジッターが発生する可能性があります。

また、パソコンの電源や周辺機器、ケーブルなどから発生するノイズや干渉もジッターに影響を
与えることがあります。このような要因が重なることで、オーディオシステム全
体のジッターが増大することがあります。

一方で、DACのクロック精度が高いほど、ジッターの影響を受けにくくなります。
また、DACにジッター補償回路を搭載することで、クロック精度の低下によるジッ
ターの影響を軽減することができます。

ｎ：
バッファされた音声データはDAC内部のクロックによりサンプリング周波数がそのクロック以外で
影響受けるはずがないのだが

Ｃ：
ご指摘いただいた通り、ASIOで受け取った音声データを内部バッファに格納する際のタイミングが、
DAC内部のクロックに同期して行われるため、バッファされた音声データがDAC内
部のクロック以外によってサンプリング周波数が影響を受けることはありません。

ただし、バッファリングやDACの再生にかかる時間が一定でない場合、
再生される音声データのタイミングがバラつくことがあります。この場合、再生
される音声データのタイミングがDACのクロックとズレるため、ジッターが発生
する可能性があります。また、バッファリングの際に発生する処理時間のばらつ
きもジッターの原因になることがあります。

したがって、ASIOで受け取った音声データを再生する際には、
バッファリングやDACの再生時間のばらつきを最小限に抑えるための設計が求め
られます。また、オーディオシステム全体のクロック精度やジッター低減技術な
どにも注意が必要です。

ｎ：
DACのバッファがパソコンから送られるデータより十分に余裕があるなら、どう？

Ｃ：
DACのバッファがパソコンから送られるデータより十分に余裕がある場合、
パソコンからの送信遅延があってもDACの再生に影響は出ない場合があります。
ただし、パソコンからの送信遅延が長期間続く場合や、送信遅延が大きくばらつ
く場合は、DACの再生タイミングが安定しなくなり、ジッターが発生する可能性
があります。

また、ASIOのバッファサイズを大きく設定することで、
バッファアンダーランのリスクを減らすことができます。しかし、バッファサイ
ズを大きくすると、ASIOのレイテンシが大きくなり、再生音声と操作中の音声と
の間に微小な遅延が生じるため、適切なバッファサイズの設定が必要となります。

ｎ：
オーディオで音楽データファイルをオーディオインターフェース・DACでバッファを十分にとれば
再生までに遅延は生じるがジッターはDACのクロックのみに依ることになるんだ
ね

Ｃ：
はい、音楽データファイルをオーディオインターフェース・DACでバッファリングして再生する場合、
バッファが十分に取られていれば、再生までに若干の遅延が生じる場合がありま
すが、ジッターはDACのクロックのみに依存します。
つまり、パソコンからオーディオインターフェース・DACに送信されたデータは、
DACのクロックに同期して再生されるため、パソコンの影響を受けることはあり
ません。ただし、バッファが不十分であったり、パソコンの負荷が高い場合は、
再生タイミングがズレることがあり、それがジッターの原因となることがありま
す。

ｎ：
その場合、パソコンのノイズはDACのクロックにどういう経路で影響するの？

Ｃ：
パソコンから送信されるデータがバッファに溜まっている最中に、
パソコン内部で発生する電気的なノイズがDACのクロックに影響する可能性があ
ります。具体的には、ノイズがパソコンの電源やマザーボードの回路を介してオー
ディオインターフェース・DACに伝わり、DACのクロックの周波数を変化させるこ
とが考えられます。このようなノイズによってDACのクロックが乱れると、
再生される音声にジッターが生じる可能性があります。

ｎ：
パソコンからUSB→オーディオインターフェースのケーブルはどの様な影響がある？

Ｃ：
パソコンからUSBで接続されたオーディオインターフェースには、以下のような影響が考えられます。

USBケーブルの品質による影響
USBケーブルの品質によっては、ノイズやジッターが発生し、
オーディオインターフェース・DACの音質に影響を与える可能性があります。し
たがって、高品質のUSBケーブルを使用することが望ましいです。

USBバスパワーの影響
USB接続の場合、パソコンからオーディオインターフェースに電力供給が行われます。
パソコンの電源や他のUSB機器の影響を受けるため、USBバスパワーによってノイ
ズが発生し、音質に影響を与える可能性があります。この場合は、外部電源を使
用することで影響を減らすことができます。

USBの帯域幅の影響
USB接続では、データ転送にUSBの帯域幅が影響します。高品質な音声ファイルを再生する場合、
USBの帯域幅が足りず、音質に劣化が生じる可能性があります。この場合は、USB
3.0やThunderbolt等の高速なインターフェースを使用することが望ましいです。

以上のように、USB接続の場合には、ケーブルやバスパワー、
帯域幅などが音質に影響を与える可能性があるため、適切な対策が必要です。

ｎ：
ケーブルで光ケーブルと銅線ケーブルとどちらがいい？

Ｃ：
光ケーブルと銅線ケーブルはそれぞれ特徴があります。

光ケーブルは、電磁ノイズやグラウンドループノイズの影響を受けず、
信号の伝送品質が安定しています。また、長距離伝送が可能であり、
金属ケーブルと比べて軽量で柔軟性に優れているため、配線が容易です。しかし、光ファ
イバーケーブルは、光の特性上、曲がりがきつい場所では使用できないことがあります。
また、光の伝播速度が有線ケーブルよりも遅いため、微小なタイムジッターが発生する可能性があります。

一方、銅線ケーブルは、信号の伝送速度が速く、音声信号の帯域幅を広くカバーできるため、
高音質な音声伝送に適しています。しかし、電磁ノイズやグラウンドループノイズに影響
を受けやすく、信号の品質が低下することがあります。また、長距離伝送の場合、信号の減衰が起こることがあります。

どちらが良いかは、使用環境や用途によって異なります。一般的には、ノイズの影響を受けやすい環境では光ケーブルが適しているとされていますが、銅線ケーブルの方が音質が良いと感じる場合もあります。

ｎ：
光の伝播速度が有線ケーブルよりも遅い、を説明して

Ｃ：
光とは電磁波の一種であり、真空中を光速で進むことができます。
しかし、光ファイバーの内部に入ると、光の進行には多少の時間がかかります。これは、光ファイ
バー内部に存在する物質（ガラスなど）が、光の速度を減速させるためです。これは、光が物質の
分子や原子と相互作用するためであり、物質によって異なります。一方、有線ケーブルは、銅など
の金属線を通じて電気信号を伝送するため、電磁波が真空中を進む速度よりも遅くなることはあり
ません。そのため、光ファイバーの伝播速度は、銅線ケーブルの伝播速度よりも遅いと言われてい
ます。ただし、現代の光ファイバーは非常に高速であり、伝播速度が有線ケーブルよりも遅いこと
が音声や音楽再生などのアプリケーションに与える影響は非常に微小です。

ｎ：
銅線ケーブルの方が音質が良いと感じる場合もありとはどういうケースが考えられる？

Ｃ：
一般的に、銅線ケーブルは光ケーブルに比べて電磁ノイズの影響を受けやすく、
ジッターが発生しやすいとされています。しかし、音質には個人差があり、一部の人は銅線ケーブ
ルの方が好みの音質を得られる場合があります。これは、個人の好みや、接続する機器や環境によっ
て異なるため、一概にどちらが良いとは言えません。ただし、音質に影響を与える要因が複数ある
ため、ケーブルの素材や構造だけでなく、接続する機器の性能や環境にも注意が必要です。

金属ケーブルは光ケーブルに比べて電磁ノイズの影響を受けやすく、
ジッターが発生しやすいという欠点があるが、音の良し悪しは好みアバタも笑窪ということだね
そうですね。音質に関しては、個人の好みや機器の相性、環境など様々な要素がありますので、
絶対的にどちらが良いとは言い切れません。ただし、一般的には光ケーブルの方が電磁ノイズの影
響を受けにくく、より正確な信号伝送が可能であるとされています。しかし、銅線ケーブルでも高
品質なものを選ぶことで、十分な音質向上が期待できる場合もあります。

ｎ：
その光の遅延はDAC内部のバッファで吸収されるのでDACのクロックでの再生に影響はしないと思うが

Ｃ：
光の遅延がDAC内部のバッファで吸収されるかどうかは、DACの設計に依存します。
一般的には、DACにはバッファが備わっており、バッファリングによって光の遅
延は吸収されます。しかし、バッファが十分に大きくない場合や、DACの設計が
悪い場合は、光の遅延がジッターとして現れる可能性があります。そのため、
DACの設計には慎重な配慮が必要です。