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超小型DTMマシンを組む

Kojiro Tanaka

コンセプト→カジュアルDTMマシン

DAWでアンプシミュレーターを低レイテンシで動かしたいという話（ツッコミ待ちの怪文書）

例えばギターのアンプシミュレーターをソフトウェアで動かしたい場合、96kHz/128sample(ラウンドトリップレイテンシーはStudio One読みで9.68ms)でDAWのトラックを再生しない状態で、i5-11400Hではタイミングによっては1つのスレッドをほぼ使い切る状態になります。
サンプルを減らす（オーディオ信号処理の1サイクルの単位を短くする）と高頻度でCPUがエフェクト処理を行うため負荷は高まり、逆にサンプルを増やすと負荷は低くなる（ドロップアウトしなくなる）のですが256サンプルだとラウンドトリップレイテンシーは一気に14msを超え、聴覚的にも音が遅れて聞こえるようになります。10msの遅延をヘッドホン越しに聞くのはスタジオで3m離れたアナログギターアンプの音を聞くのと理論的に変わらない（音速は1mあたり3ms掛けて伝わるため）。リハスタで鳴らすギターの音は壁を伝う反響音とかも含めての音なので、速く伝わる音と遅く伝わる音が混ざって耳に入ってきますが、個人的な聴覚では64サンプルが納得ライン、限界値である16サンプルまで詰められると、クリーントーンの立ち上がりみたいなのも感じられてハードウェア機材に近い感覚になります。
※レイテンシを突き詰めていくとハードウェア機材（例えば3万円未満で買えるToneX One）を使えば一瞬で解決する問題なのですが、Universal AudioのアンプシミュレーターがPC上で動いて、10ms未満の遅延でDAWの中でオケに混ぜて好きに遊べるという体験に価値を見出しています。

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96Khz/64sampleでドラム＋ピアノ＋ギターを鳴らすだけでドロップアウト

今のDTMマシンの環境（Core i5-11400H）も一応サンプルは64サンプルまで詰めるとドラムとピアノ鳴らすだけで定期的にドロップアウト（他のアプリの周期的な処理に負荷取られてる？）、YouTubeで動画を見たりソフト音源と一緒に鳴らしたり余計な事を少しでもやらせるともう駄目。
128サンプルでも一旦安定するのですがふとしたタイミングでドロップアウトしてギャン萎えしちゃうので、折角良いアンプシミュレーター買ったんだから無駄にしたくないよねー、という動機。

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DAWのCPU負荷とドロップアウト（音切れ）は必ずしもイコールではなく、トラックのオーディオ処理（バッファの読み書き）自体は単一のスレッドのため、特定のスレッドの処理がバッファのサイクル内に完了しなかった場合、ドロップアウトが発生するということになります。つまりアンプシミュレーターのモニタリングのパフォーマンスはシングルスレッド性能が寄与するということになり、

という条件であれば10万くらいで作れるんじゃないかなーと思ったのが動機。
本当にギターをレイテンシ無しでモニタリングしたい場合、別途外部のハードウェア系機材で音を作っておけばレイテンシーは低くなるのですが、それはそれで下手したら10万を超えてしまうのと、ソフトウェアのアンプシミュレーターの音が気に入って、その恩恵にあずかりたいという考えです。あとは単純にPC自体を強化すれば出来る事も増える。

なんで自作PCなの（BTO／ミニPC／Mac Mini）

カテゴリ価格信頼性騒音入出力／ポート
BTO中中低中
ミニPC中低高中
Mac Mini中～高高無ThunderboltたっぷりだけどUSBハブ必須

こうやってメトリクスで考えるとMac Mini最強説があるのですが、自作PCの場合、PCを組み立てるという体験を得られる上に動くPCが手に入るので実質タダ、つまり自作PCの勝ち。

オーディオインターフェースとRound Trip Latency(RTL)について

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ToppingのE2x2 OTGという格安オーディオインターフェースをRTL UtilityというツールでヘッドホンアウトをINPUTに繋いだ状態で、出力された音声を物理ケーブル越しにコンピューターが認識するまでの時間を計測したところ、16サンプルで5.2ms、128サンプルで6.6msというところだった。ここにDAWのDSP処理が乗っかってくるのでリアルの使い勝手はまた別の話になるが、DAW上での処理とは別の概念のオーバーヘッドとして認識しておく。
ちなみにPresonusのQuantum HD2は48kHz/64サンプルで4.6msというレビューがあったり、RMEの高級な機種は3msを切ってきたりするので、ハードウェアへの投資で更に2~3ms近く詰められるということは考えておく。

Intel or AMD ?

シングルコアの性能はほぼ横並び、CPUのプロセスルールもCore Ultra(N3B)ではZen5(N4X?P?)より実は1世代進んでおり、本当は良い子っぽいIntelちゃん（ゲーミング性能がアレなのはEコアにスケジュールが振られてるからだと思う）
とはいえCore UltraはEコアてんこもりなので、DTM用途では同じCPUコアが横並びになってるRyzenの方が有利な気もする。
Core Ultra世代の内蔵GPU（Xe-LPG）は地味に強力で、ゲームやAI用途の目的が無いならIntelの方が外付けGPUを購入するコストが消えてお得。
「Core UltraとZen5の最新世代ならどっちでも大差ない」という前提の上で、低コストにPCを組むという所からRyzenを選ぶことに。

購入物

Mac Miniが10万円台なのでそのあたりに収まる構成で考えます。

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RTX5060は意味わかんないくらいポイントが付いたので衝動買い

使用感の少ないものは中古で済ませて15万ちょい。
ケース／CPUクーラー／電源で3万くらい使ってますが適当なケース+SFX電源+適当なクーラーで組めば同じくらいのコストで圧倒的に静音性（排熱性）を得られるのでロマンを求めなければCH160とか容積とファン設置箇所に余裕がある方が良いと思います。グラボも刺さるし。
おうち機械学習兼サーバーマシンはCH160で組んでますがガラスパネルで圧迫感も無く、冷却性能も優秀で気に入ってます。
Windows 11（OS）はパッケージ版は別途購入します。

MAXSUNのマザボについて（B650ITX WIFI ICE）

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B650のスペック表

マザーボードのレビューとチューニングについて考えてみます。

特筆して考える事は、

このあたりについて考えてみます。

CPUをブーストした時の安定性について

Dr.MOSとはいえASRockやMSIのB650はしっかりCPUフェーズが8本生えてるのと違って6+2+1。
9700Xの65W(PPT90W弱)は余裕として、105Wモード（PPT142W）もフルロードでCinebench回したりDAWでトラックダウンしても普通に使える。
ただ、105WモードだとCPUがそれなりに熱くなる上にチップセットの発熱が+5℃くらいされるので、窒息ITXだと定格65Wモードで動かしておいたほうが無難。DAWで酷使した感じ落ちるとかサーマルスロットリングに達するとかそういう所までは至らないものの、アルミ筐体がアチアチになる。

内蔵GPUのHDMI出力が1.4までとの記載

内蔵GPU確認してみましたがやはりHDMIが1.4までとの記載の通り、4K@30Hzまでしか出ません。まあG無しモデルはしょぼくてもグラボを積んでおきましょうという事です。

USBの電源供給

オーディオインターフェースをつなぐので、USBから安定して電源が供給されるか。本機は5V/0.8Aを要求してるので、3.0のポートから繋いで4W取れてそうなので一旦大丈夫そう。

内部のUSBヘッダーの扱いについて

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こんな感じの2ポート生えてる変換ケーブルが送料込み1000円くらいで売ってるので買います。
内蔵GPUを使うだとか、PCIブラケットのスペースに余裕があれば背面まで取り回すタイプの製品もあると思いますが、今回はケースに穴を開けてネジ止めします。

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フロントIOパネルは8mm厚の木材に1mm厚の鉄板でネジ止めされる構造で、丁度USBポートは画像下部に穴を空ければ使えそうな感じです。Type-Cポートのあたりは既存のUSBジャックのネジ止めや筐体の支柱が邪魔するので追加する場所の余裕は無かった。
パワーのあるハンディルーターで鉄板荒削→M3のねじ切りをして、木材は彫刻刀でササっと。

USB3を2本生やせばIOは背面6本+前面3本で相当余裕が出ました。アタリを書いて作業しましたが手作業なのでやっぱり仕上がりは悪いですね。実用性は問題無さそうなのでヨシ。

ただケーブルの剛性が高いので取り回しはだいぶしんどい（マザボに負荷が掛かってる）けどまあ断線しなければおっけーです。

OCメモリの安定性？

買ったメモリの推奨タイミングは「34-45-45-108」の6800Mhzとのこと。色々調べた結果では「強いメモリを買ってEXPOで6000MHz-CL30の設定を当ててMCLK=UCLKで安定して動けばEnough」という事らしい。Redditの /r/overclocking でDDR5を勉強してみたけどマジで意味不明。難しすぎ。
タイミングの遅い初期DDR5から最近推奨されるCL30-6000MhzまでOCしたら十分性能向上が期待できて、そこから更にOCして8000MHzまで伸ばせばまた話は変わるんでしょうけど、安定するまでタイミング詰めたりするのは費用対効果が悪そうなので余計な事は考えないようにする。片面実装メモリを選んだのは安定稼働の願掛けですが意味あるんでしょうか。
動作周波数やランク、mclk／uclkはHWiNFOで見て確認する。私の場合は6000Mhz/EXPOのタイミングでmclk=uclkで動いて安定したのであまり深く考えないようにします。

C6までCPUが落ちない

RyzenのCPUはコアごと（？）にC1(稼働), C3(スタンバイ), C6(スリープ) と、段階的に省電力モードに入っていくのですがUEFIでAutoにしておくとC6が無効でアイドル時でもCPUがかなり発熱する様子。Enabledにしたら落ち着いたのでこのマザボで何故かアイドル電力が落ちない時はUEFIを確認した法が良いです。

窒息は辛い

ファンがCPUファンしかないので基本的にフル回転なのですが、吸気としての風量は少ない上に、CPUのヒートシンクを経由したアチアチの空気がケース内部に充満するのでアルミ筐体が熱を持ってる。これはよろしくない
追加でファンを取り付けられるスペースが最早存在しないのですが、マザボのPCIスロット〜CPUヒートシンクギリギリで6~7cm*1.5cm厚くらいのファンなら取り付けられそうなので、排気で1個ファンを付けてみます。正圧、負圧の考えは色々あると思うのですがパンチホールだらけのケースで内外圧の差も無いので、とりあえずマザボ周囲で空気が流れるように排気で流れを作ってあげる考え。

組んで思った事→5L級のケースを買うな

正直12cmファン2枚をトップに取り付けてマトモな空気の循環が出来る10L級のITX/SFXケースが普通に「コンパクト製を求める」最低限のレベルで、これより小さいケースにミドルエンドとはいえ9700X乗せたりするのが間違いな気がした。ロマンはあるんだけど…

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