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2015

Raspberry Pi 2 + Volumio + DAC でネットワークオーディオに挑戦(その1)

Raspberry Pi 2 によるネットワークオーディオプレイヤーの製作


先日、DENONのDA-300USBの電源アダプタのパーツを買い出しに秋葉原界隈を散策していたら、巷で話題のRaspbery Pi の最新モデル Raspberry Pi 2 (Model B 1GB)が売られていたので衝動買いしてしまった.Raspberry PiはLinuxが動く超小型の安価なコンピュータとしてここ数年自作派を中心にデバイスの制御などに広く用いられるようになり、Raspbery Pi用の各種周辺ボード類も数多く出回るようになってきている.以前は個人輸入するか割高な日本のショップから購入するしかなかったが、最近では秋葉原の何処に行っても5〜6千円程度で簡単に入手可能で、Amazonなどでも簡単に手に入るので、入手経路には困る事はないだろう.


これまでの組み込み系のマイコンモジュールは専用のCPUチップを使い、プログラムの開発環境も特殊な専用のシステムだったので、メーカーなどでその手の開発を行っている人達でなければなかなか手の出し難い分野だったが、Linuxベースでアプリケーションの開発が可能なRaspbery Piの登場によって、一般の人達(とは言ってもコンピュータの専門家ですが...)でも容易に手を出せるようになった意義は大きいだろう.


Raspbery Pi 2
Raspberry Pi 2 とOS起動イメージ用のMicro SDカード

Raspberry Pi 2 Front View
Raspberry Pi 2 の表面側

Raspberry Pi 2 Back Side
Raspberry Pi 2 の裏面側

Raspberry Pi 2 の入出力インタフェースとしては、USB2.0 X 4、10/100 Mbps イーサネット、 HDMI、+5V受電用 microUSBコネクタ、15ピンMIPIカメラインターフェース (CSI)、音声出力用 3.5 mm ミニジャック、汎用入出力(GPIO)用40ピンヘッダーが備わっている.この他に、OSのイメージおよび作業エリア用のMicro SDカードのコネクタがカードの裏面に設置されている.


Raspberry Pi 2 が使うには、Raspberry Pi 2 本体の他に、Micro SDカードを用意する必要がある.必要な容量はどのOSディストリビューションを使うのか、ユーザが必要とするデータ領域がどの程度必要かによって決めなければならないが、一般的には8〜16GB程度あれば足りるだろう.


Raspberry Pi 2 用の電源としては、+5V 1.0 A の電源容量が必要で、Micro USB コネクタタイプのACアダプタか汎用入出力(GPIO)ピンの +5V端子を通じて給電する必要がある.Micro USB コネクタは電源供給用としては構造が貧弱で抜き差しを頻繁に行うと接触不良や物理的な破壊が生じやすいので、組み込みで使う場合にはGPIO端子から給電した方が無難なようだ.


Raspberry Pi 2 にはビデオコンソールとして使えるHDMI端子が備わっているので、これにHDMI対応の液晶ディスプレイを接続し、USBキーボード(&マウス)を接続すれば普通のPCと同じような感覚で扱う事ができる.必ずしもHDMI対応のディスプレイやUSBキーボードを接続する必要はない(SSHコマンドなどでリモートログインが可能)が、OSの起動メッセージの内容確認やOSの初期設定等にはこれらのデバイスはあった方が都合が良い.


さて、今回はDA-300USBのような既成のメーカ品では満足できない人達(勿論私もその口ですが)のために、無謀にもネットワークオーディオプレイヤーを自作してみようという試みを紹介して行こうと思う.とは言ってもまだパーツを買い出し始めたばかりで、まだ音出しもできるような状態ではないので果たして上手く行くかどうかは全く不明...


今回のネットワークオーディオプレイヤー自作のステップ


まだ具体的な計画が決まっている訳ではないが、だいたい次の様な3つのステップでネットワークオーディオプレイヤーを作って行く予定だ.


第1ステップ: “Volumio” + 市販のUSB-DACの組み合わせでネットワークオーディオプレイヤーを作ってみる


第2ステップ: “Volumio”のI2S出力機能を用いて、USBを介さずにTexas Instruments社のPCM5102Aのような簡易タイプのDACチップを使って音を出す


第3ステップ: PCM179xシリーズのような高音質なDACを外部クロック入力かつディジタルアイソレーションで駆動する事を検討する



Volumio Text Console
Volumio 起動時のテキストメッセージの様子

DAC チップでの音出し成功!
とりあえず現状では Raspberry Pi から直接DAC チップ(TI PCM5102A)経由での音出しまで確認済み

【蛇足】この写真(ストロボ使用)を撮影直後にRaspbery Pi 2 君がハングしてしまった.
これが噂の “Death Flash” 現象か!!!



Selecting Airplay Devices
iTunes からはAirPlayサウンドデバイスとして “Volumio” に出力することができる

ブレッドボード上での音出しはそこそこの音が出ているようだが、やたら低音が強調されたヤンキーのカーステレオのような音なのが気になる.このDACチップは電圧出力でPIN端子からそのままオーディオ出力が得られるのだけど、イコライジングしないと使い物にならないかもしれない.


現段階では音質について何か言えるような段階ではないが、Raspberry Pi に簡単なDACチップと数個の抵抗・コンデンサ部品を付け足すだけで、結構まともなネットワークオーディオプレイヤーを作成することができるのには感心した.


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