ハイブリッド・ゲイン制御とは何ですか？ また、それはオーディオ品質をどのように改善しますか？

Cirrus Logic製品ラインマネージャーのJonathan TaylorとのQ&A。

詳細を見る：ジッパーノイズもポップノイズもなし！ ADCハイブリッド・ゲイン制御で、スムーズでポップ・フリーのマイク・プリアンプ・ゲインを変更する方法

デジタル制御マイクロフォン・プリアンプのスムーズなゲイン制御の実現は、特に、ADCに制御を統合する際に、音声ポップやジッパーノイズが発生する可能性があるため、オーディオ機器の設計者にとって長年の課題となっています。

それでは、どうすればこれらの問題を克服できるのでしょうか？その方法を学ぶために、製品ラインマネージャーのJonathan Taylorに話を聞き、ハイブリッド・ゲイン制御がどのようにこの問題を解決するかを説明してもらいました。

ハイブリッド・ゲイン制御とは何ですか？オーディオ処理において、ハイブリッド・ゲイン制御が重要な理由は何ですか？

オーディオ録音でADCを使用する前に、すべての要素を適切なレベルに設定し、オーディオ以外のノイズを排除するプレコンディショニング回路があります。このチェーンの重要な部分の一つは、特にマイクで録音する場合に着信信号の音量を設定することです。

この場合、デジタル・ゲインとアナログ・ゲインの組み合わせである入力のゲイン（音量）を制御できます。これらのゲインは、最終録音に影響を与えないよう完全に制御する必要があります。例えば、オーディオ録音中の間違った時間にゲインが大きく変化すると、「ポップ」ノイズが発生します。

今日、多くのユーザーが抱えている課題は、ゲイン制御が複雑なプロセスであるということです。メイン・プロセッサ (MCU/FPGA) には、デジタル・ゲインや外部アナログ・ゲインがあり、正しく機能させるには多くのチューニングが必要です。

代わりに、ハイブリッド・ゲイン制御では、これらすべてを1か所に集約します。当社の新しいADC/コーデックを使用すれば、外部アナログ・ゲインとデジタル・ゲインの両方を1つのデバイスで制御できます。また、各ゲイン変化のタイミングとサイズを制御し、ポップノイズを大幅に低減します。この複雑な問題を手作業で解決する手間を省き、可聴アーティファクトを低減することで、オーディオ品質を向上させます。

ハイブリッド・ゲイン制御は、技術レベルでどのようにノイズアーティファクトを低減するのですか？

技術的な背景として、アナログ・ゲイン・ステップが大きくなる傾向があり（1dB以上）、ゲイン変更が正しく制御されていない場合にポップノイズが発生する可能性があります。対照的に、デジタル・ゲイン・ステップは小さく、ポップを引き起こすことはありません。

当社の技術では、ゲインを変更するタイミングを検出するために、ゼロ交差を使用してゲイン・ステップを制御します。アナログ・ゲインを変更する場合、正反対の方向に完全に時間調整されたデジタル・ゲイン・ステップを提供することで、ゼロ・ステップが得られます。その後、追加のポップノイズを発生させずに、徐々に望ましいレベルまでデジタル・ゲインを増加します。

さらに、アナログ・ゲインを変更すると、（別のポップノイズの原因となる）電荷注入が発生することがあります。これは、過渡マスキングによって阻止できます。

オーディオの品質と信頼性の点で、従来のアプローチと比較するとどうですか？

従来の技術でこれらの問題に対処することは困難です。お客様はゼロ交差を含むシステム全体を自ら構築する必要があります。次に、アナログ・ゲインとデジタル・ゲインを別々に管理してから、ポップノイズが発生しないようにすべての要素をチューニングする必要があります。これには、高度な技術的知識と適切な装置が必要になります。

ハイブリッド・ゲインのアプローチについて、他の技術と比べて革新的な点は何ですか？

ハイブリッド・ゲインのアプローチで特筆すべき点は、これらすべてのプロセスを1か所にまとめて、主要コンポーネントを統合することで、オーディオ機器の設計プロセスを大幅に簡素化できることにあります。これは、オーディオ品質を最大限に向上する必要があり、効率よく達成する方法を望むお客様にとって重要な一歩です。

お客様がこの技術をどのように利用するか楽しみです。将来を見据えて、システムは非常に柔軟で、より多くの機能を追加するための予備のレジスタがあります。これについては、後ほどさらに詳しく説明します。

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