遥かなる「知」平線

歴史、科学、芸術、文学、社会一般に関するブログです。

小規模なオーディオシステム構築

今の努力だけが未来を切り開く。
それが、若い時にしか抱くことのできない夢だなんて、私は信じたくなかった。・・
人は、生きているかぎり未来を持っている。・・
たとえ幾歳になろうと、
二度とはない人生の大切な一部分を生きていることに変わりはないのだから、
胸に抱いた夢があるなら、そのために力をつくすべきだ。
藤本ひとみ 『皇帝ナポレオン』

いつか死ぬまで、変化し続けることが避けられないのならば、

運命の暗闇から目を上げて太陽を見つめよう。・・・
避けられないことから逃げずにむしろ抱きしめる、
その魂の姿勢の中に真実があると信じて。
茂木健一郎 『今、ここからすべての場所へ』

f:id:monmocafe:20210808223055j:plain


前回の記事で、オーディオの基礎知識を確認したうえで、さあどんなオーディオシステムを構築するかです。今回はオーディオシステム構築の実際について書いてみましょう。

これは有名な話なのですが、昔ある音楽雑誌で9800円のスピーカーと100万円のスピーカーの聴き比べをする企画で専門家がすべて9800円のスピーカーに軍配を上げたことがあったそうです。

つまり、高額なオーディオ機器を買い揃えたからと言って、高音質な音になるとは限らないということです。
人によって好みも違うので、あれこれ買ってばかりいるとそれこそ「オーディオ沼」に引き摺り込まれてしまいます。定在波(※)の影響を避けるために、部屋の壁に吸音材を張ったり、スピーカーのウーファーの位置を高くしたり、スピーカーを安価な防振素材の上に設置するだけで音は変わってきます。
(※)定在波;入力波と反射波が干渉しあって、本来進行波である音波がそこに定在して振幅しているように見える現象。

プロの音響システムの構築ではない限り、限られた予算でちょっとした工夫で個人的に楽しめる音響空間はできると思います。

そうはいっても、オーディオ機器の心臓部はDACアンプスピーカーなので、予算の7~8割を充てることになるのは致し方ありません。娯楽にどれだけ投資できるか、初めから枠組みを決めておくことが大事だと思います。

【目的】
PC保存の動画&音楽、及びインターネットサイトの動画&音楽を高音質で視聴すること。

【要件】
・それほど広くない個室に設置するので、最小のオーディオ機器構成にする。
ハイレゾ音源も扱えるようにする。
・スピーカーは2.1CHまでの構成にし、ホームシアターまでの拡張は想定しない。
・初めからNASネットワークレシーバーを前提にしない。
・スピーカーはブックシェルフ型(小型)にする。
・アンプも机上に置ける小型のDAC内蔵アンプにする。
・予算は合計で10万円前後を目安にする。

【機器構成】
オーディオ機器構成(計画)は下記の図のようにしました。

f:id:monmocafe:20210808223628j:plain

(補足説明)
この計画から実際は予算上の理由でサブウーファーと、リッピング用CDドライブは急がないので別途検討としました。

インターネットサイトの動画や音楽を再生するときはPCからHDMI切替器に接続し、デジタル音声を分離してアンプへ光ケーブル又はCOAXIAL同軸ケーブルで入力するようにしました。
デジタル音声なので、HDMI切替器を通しても音質劣化はないと考えたのです。

このような構成にしたのは、HDMIを入力するアンプはAVアンプ(レシーバー)になり、かなり大げさな機器になってしまうのでこのような機器構成にせざるを得なかったという事情があります。
音響メーカーでは、筆者のようなニーズはあまりないと考えているのでしょう。

購入したHDMI切替器にもDACが搭載されておりアナログ音声出力(RCA)もできる(「オーディオ機器構成(計画)」※3参照)のですが、アンプに内蔵されているDACの方がはるかに性能がいいので、HDMI切替器からはそのままデジタル音声を分離出力させてアンプ内のDACでアナログ変換しています(同※2参照)

光ケーブルより同軸ケーブルの方が安定した信号になると聞いていましたのでHDMI切替器からアンプまでは同軸ケーブルで接続しましたが、人間の耳に違いは聞き分けられないので、どちらでもいいと思います。

【購入機器】
DAC内蔵アンプ:DENON PMA-60
入力;USB×1、coaxial×1、optical×2、AUX×1対(audio in)
出力;スピーカー1系統(バナナプラグ使用可)、SUBWOOFER×1
縦置きが出来るので机上に置くのには省スペースとなりました。
PC間はBluetooth接続が可能ですが、通信がプチプチ切れ使えません。Bluetoothは遅延があり、アンプ内の電気ノイズ発生があるので、Bluetooth機能はOFFにしようと思っていましたので影響はありませんでした。

ヘッドフォンDENON AH-GC30
これまで使っていたヤマハのヘッドフォンがボロボロになったのでこれを機会に買換えました。

スピーカー:Klipsch R-15M(英国製)
Klipsch R-15Mは、多分国内で手に入るブックシェルフ型のスピーカーでは能率が一番いいものです。
能率とは感度(System Sensitivity)とも言い、dB/W/mで表します。つまり、1mの距離で1W当たりどれだけの音圧が出るかという出力音圧レベルを表す指標になります。
同じシリーズのR-14Mが90dB、R-15Mが94dB。
能率が高いと、高域では生々しい音が出るのですが、低音が出にくいという特徴があります。低音域をサブウーファーで補えばいいのですが、予算を軽くオーバーするので別途検討としました。

HDMI切替器(音声分離):BLUPOW BL-VA56 ほぼ中華製しかないのであまり選択肢はありませんでした。

(備品)
CANARE 4S6スピーカーケーブル1.5m×2(バナナプラグ付)
スピーカースタンド0.9m(2台1組)天板がスピーカー底面積に合うのが中華製しかありませんでした。
スタンドの空洞の柱にそれぞれ家にあった2㎏の重りを収納して安定させました。
オーディオテクニカ インシュレーター4個/台×2(6個1組×2)
CANARE L-3C2VSデジタル同軸ケーブル1m×1
Panasonic HDMIハイスピードケーブル0.5m×1
ヘッドフォンジャック変換アダプター(6.35mm⇒3.5mm)

【購入価格】
ヘッドフォンとヘッドフォンジャック変換アダプターは買換えなのでそれを除くと合計で112,085円(消費税・送料込み)。amazonポイントを使ったので、実際は105,036円。
ヘッドフォンとヘッドフォンジャック変換アダプターを入れた場合の合計は13万円弱となります。ヘッドフォン関連は買換えなので、これを除けばほぼ予算通りでした。

中華製でも最近は高性能のDAC内蔵アンプもあるようです。それだともっと低価格で予算が組めると思いますが、アフターサービスのこともあるので試す勇気はありませんでした。

スピーカーケーブルとcoaxial同軸ケーブルCANAREのものを購入したので、普及版のケーブルでよければ多少は費用圧縮できると思いますが、そこはちょっと拘りました。

【実際に機器を設置してみての感想】
HDMI切替器にはRCA音声出力は不要でした。デジタル音声出力ができるHDMI切替器で十分でした。
HDMI切替器の仕様なのだと思いますが、切替器を通してモニターに接続すると映像と同時に音声もモニタースピーカーに出力されてしまいました。なので、モニターにダミーのイヤフォンジャックを挿してモニタースピーカーからの出力を止めました(「オーディオ機器構成(計画)」※1参照)

・スピーカースタンドは机と同じくらいの高さ(70㎝)のものを発注したのですが、さすが中華製、高さが90㎝のものが届けられてしまいました。送り返すのも面倒だし、ちょうどスピーカーのウーファーの位置が耳の高さくらいになるので、まっ、いいかということにしました。70㎝の高さだとウーファーの位置が少し低いので、スピーカーを上下逆に設置しようと思っていましたので。

実際の設置は下記のようになりました。

f:id:monmocafe:20210808224708j:plain

(注)モニター右にアンプを縦置きにし、通常PCは閉じてモニター左のPCスタンドに立てかけています。HDMI切替器はモニターの後ろに設置しています。地震対策として、スピーカースタンドと机をロープでつないでいます。

音響工学の専門家ではありませんので、これらの機器構成でどれほどの音質かを計測して客観的な数字として提示することはできないのですが、確かに低音域に不足感があるように感じました。が、当たり前と言えば当たり前なのですが、はやり安価な中華製のPCスピーカーとは比較にならないほどクリアーで迫力のあるサウンドが聴けるようになりました。

【最近視聴しているのはYouTube

PC保存の音源より、最近はYouTubeの音楽動画を楽しんでいます。YouTubeは全ての音源に高音質を期待はできませんが、9割くらいは映像も含めて楽しめます。アルバムのようなものは画像固定が多いですが、長時間のBGM動画は環境映像が流れるものが結構あります。
古いところではフルトベングラーのベートベンや、トスカニーニなんかも聴くことが出来るのには驚きました。当然ながら音質はあまり良くはないのですが、ベートーベンの5番はやっぱフルトベングラーだな、とか思います。

クラッシックではないのですが、YouTubeからお勧めの音楽動画をご紹介しましょう。
どれも海外の才能を発掘するオーデイションから世に出た歌手の動画になります。

Laura Bretan
世界的に有名な才能発掘オーディション、America's Got Talent(AGT)2016に13歳で驚愕の歌唱力で登場し、その後2020/08/03に公開された曲"Adagio"の動画です。

www.youtube.com

同じ曲でも他の歌手のと聴き比べるのもいいものです。
Lara Fabianもいいです。

www.youtube.com

Anjelina Jordan
Norway's Got Talent(NGT)2014に7歳で登場し、その後AGT2020に13歳で優勝しました。ステージに立つときは裸足なので、裸足の王者と言われました。
あのQueenの名曲"The Show Must Go On"を歌ったビデオ(2019/02/20公開)です。

www.youtube.com

ちなみに、British's Got Talent2019で出演したスペインの優勝者Cristina Ramosと聴き比べてみてください。彼女はオペラ歌手出身で、圧倒的な声量と演出には驚きます。

www.youtube.com

この動画の説明の部分に歌詞が記載してあります。
Queenのボーカル、フレディがこれを歌ってほどなくしてエイズで亡くなるのですが、この歌詞はフレディ自身の人生を象徴しているようで聞き入ってしまいます。翻訳より原文のほうが歌詞の意味が伝わっていいと思います。

こんな風に、音楽動画を視聴しています。
ブックシェルフ型とはいえ、やはりちゃんとしたスピーカーは音の解像度と迫力が違いますね。

YouTubeには邦楽から洋楽の広範なジャンルの音楽動画がたくさんアップされており、無料で楽しめるので大変気に入っています。特にライブ映像はその場の臨場感を味わえます。ぜひ、デジタル音声をDAC経由にしてオーディオ機器で聴いて頂ければ、PCやスマホで聴いていた音楽とは違うクリアーで迫力のあるサウンドを楽しんで頂けると思います。

f:id:monmocafe:20210808231454j:plain


【今後の検討課題】
暫くは、このサウンド環境で行こうと思いますが、物足りなく思うようになったらまた次のトライをしてみようかと思います。まあ、気力があればの話ですが、下記が今後の課題になるでしょうか。

・スピーカーの低音域が不十分ならサブウーファを検討する。
・CDをPCに取り込むための利便性を考えCDドライブを検討する。
現在は音源を扱うPCにリッピング用のCDドライブがなく、別のPCから取り込んでファイルを移動する必要があるためです。PCに取り込んでないCDが、まだ20枚ほどありますので。
・音源管理用のNASサーバー設置を検討する。
・音源再生コントロールが簡便なネットワークサーバーを検討する。

 

低予算で簡単なオーディオシステムを構築する参考にして頂ければと思います。

オーディオの再開

良い絵や良い音楽を鑑賞することは、創作におけるインフラとなる。
茂木健一郎『脳と創造性』)

机の上であれこれ考えても、たいてい失敗する。
行動と経験だけが、洞察力を高めてくれる。
(中村繁夫『放浪ニートが、340億社長になった』のコピー)

物事から意味が生まれるとき、一つのものが何か特定の意味を持つのではなく、
何かと何かとの差異が意味を生み出す。
(フェルディナンド・ソシュール

f:id:monmocafe:20210601133609j:plain


アレクサンドル・デュマを書こうか、それとも三台目のPCについて書こうかと思っているうちに、筆者の関心はオーディオに向かってしまった。
大学時代から集めたLPレコードも、CDが出てからはレコードの時代は終わったと思い、引っ越しの時全部捨ててしまった。

バッハベートーヴェンモーツアルトなどのクラシックやロイド・ウェーバーポップスなど大きな段ボール箱一箱分のLPレコードだったのだが・・・、今は捨ててしまったことを少し後悔している。

初代のステレオはイオニア製で、チューナー、アンプ、レコードプレーヤー、カセットデッキ、スピーカー、後にCDプレーヤーを加えたのだが、それももう30年近く前に捨ててしまった。仕事も忙しくなり、オーディオをやる余裕が無くなってしまったというのが正直なところだった。

そして家には、それまで買ったCDが大量に残ったまま、たまにベームモーツアルトをPCで再生したり、PCに取り込んだ音源を聴くぐらいだったのだが、PCや安価なPCスピーカでは、いい音は期待できるはずもなかった。

そして、ハイレゾの時代である。
持っているCDの9割は、PCに取り込んである。
これを再び、いい音で聴けないものだろうか、と思ったのだった。

f:id:monmocafe:20210601141035j:plain


というわけで、再びオーディオの世界の扉を開いてみることにした。
「オーディオの『沼』へようこそ」というわけだ。
が、今や音響世界は、劇的に変化してしまっていた。

音響メーカーのパイオニアオンキョーダイヤトーンサンスイなどはもう市場からほぼ姿を消してしまっていて、まだ頑張っている日本のメーカーは、ソニーヤマハなど数が少なくなってしまった。
1980年代に元気のあった音響メーカーも鉄鋼、造船などの重工業や家電、半導体、コンピュータ産業の衰退と期を同じくして先細りになっていった。EV自動車の時代になれば、現在は日本の基幹産業である自動車産業も衰退していくのではないかと心配してしまう。
いったい、日本には何が残るのだろう、と思わざるを得ない。

この時代の現実を受け入れて、興味を持ったことに取り組むことしか筆者にはできないのだが・・。
それはともかく先ずは、オーディオについての基礎知識から見ていこう。

ハイレゾ音源】
High Resolution(高い解像度)を意味する「ハイレゾ」の定義は下記のようになっている。

電子情報技術産業協会JEITA)
サンプリング周波数」「量子化ビット数」のどちらかがCDスペックを超えていれば「ハイレゾ」と呼んでいい。

日本オーディオ協会JAS)
「サンプリング周波数」/「量子化ビット数」が、96KHz/24bit以上、又はDSD
アナログ信号では40kHz以上。
スピーカーなどの再生機器は40kHz以上が、実際に出ていればいい。
この定義を満たしているデジタル音源、デバイスJAS「Hi-Res」マークを承認している。

ということは、ハイレゾの厳密な規格があるわけではなく、割と緩い定義のようだ。

ハイレゾ理解のための基礎知識】

・「サンプリング」とは、アナログ信号から一定の時間間隔で区切ってデータを採取すること。この時間間隔を「サンプリング周波数」と呼びHz(ヘルツ)という単位で示す。1秒に1回が1Hz。
CDは44.1kHzだから1秒間に44.1×1000=44100回データ採取を行う。
サンプリング周波数の数値が高い(細かい時間間隔)ほど高音質。

44.1/48/96/192kHzが一般的。

・「量子化」とは、標本化で採取されたデータを数値にすること。
この数値の大きさを「量子化ビット数」と呼ぶ。
信号の振幅幅(縦方向)を四捨五入して数値に変換し、これで信号の振幅を何段階で表現するかを示すことができる。単位はbit(ビット)

量子化ビット数」の数値が高いほど高音質で、振幅の大きさがどれだけ細かく記録されるかが、音の解像度に直結する。16/24/32ビットが一般的。16ビットでは2の16乗で65536段階で表現することが出来る。
CDは16bit。

DSDと言われる形式のデジタル音源は、振幅としては1Bit固定(0か1、オンかオフ)で、周波数の疎密で音を表現する。振幅が固定されるため、音の大小を記録する解像度はサンプリング周波数の時の量子ビット化の端数処理がなくなり、高音質とされる。
情報量を増やすためには、オンオフの時間単位をより短くすることで対応する。
そのため、周波数の大きさが情報量に直結する。2.8MHz/5.6MHz/11.2MHzが使われている。

f:id:monmocafe:20210601134832j:plain
音の波形データで扱える最大/最小音の比率「ダイナミックレンジ」量子化ビット数で決まる。
人間の聴覚が持つダイナミックレンジは0~120dB
量子化ビット数が16bitなら96dB、24bitなら144dB、32bitなら192dB(6dB/bit換算)。

周波数はサンプリング周波数で決まる。周波数はサンプリング周波数の約半分となるので、人間の聴力の範囲をカバーする周波数帯域は、20Hz~20kHz

ダイナミックレンジと人間の聴力の範囲(周波数)の関係にハイレゾ音源を被せると下記のようになる。

f:id:monmocafe:20210601135012j:plain
つまり、人間の聴力をカバーするハイレゾ音源は、[24bit/48kHz]DSD[1bit/2.8MHz]と言うことになる。CDの量子化ビット数は16bitだからダイナミックレンジとしては96dB。人間の聴力は120dBまで聴けるので、CDでは人間の能力をカバーできていないことになる。

以上から、データ量がオーディオCD以上であること、量子化ビット数が24bit以上であることを踏まえ、人間の能力をカバーできる「サンプリング周波数が44.1KHz以上かつ量子化ビット数が24bit以上」の音源が、ハイレゾと考えていい。

【アナログ音声の圧縮と保存形式】
アナログ信号を量子化し、得られた数値を特定の形式にすることを「符号化」という。
オーディオCDで用いられる音声データの形式を「リニアPCM」といい、アナログ信号をそのままデジタルの信号に符号化して保存する。これで、全く加工されていない本来の音(原音)として残すことが出来る。

但し、リニアPCM録音された音声は、全く圧縮されていないので非常に大きな容量になり、人間が聞き取りにくい部分のデータを間引くことで音質の劣化を抑えながら容量を圧縮して保存するのが現実的かつ実用的になる。

圧縮には2通りある。

可逆圧縮(Lossless)
リニアPCMを符号化しデータをコンパクトにする。再生時にリアルタイムに元のリニアPCMへ変換する。
元のデータに完全に復元できる圧縮方法なので、理論上音質劣化はない。

非可逆圧縮(Lossy)
符号化の時、可聴帯域外の音(人間が聞き取れないとされる高周波数帯)を除去する。ハイレゾの利点とされるリアルな音場、奥行きの表現は、可聴帯域外の音の存在が大きく影響していると考えられているため、非可逆圧縮で処理された音はハイレゾに分類されない。元のデータには復元できない処理を行う代わりに高い圧縮を行う方法。

f:id:monmocafe:20210601135417j:plain

Bluetoothコーデック】
音楽をヘッドセットやイヤフォンで聴くときは、Bluetoothを使うことが多い。
この場合の音質は、Bluetoothコーデックに依存する。
コーデックとは、Bluetoothで音声を無線伝送する際に使用する「音声圧縮変換方式」のこと。
ヘッドセットなど、オーディオ接続プロトコルA2DPに対応しているコーデックは下記。

f:id:monmocafe:20210601135603j:plain

【オーディオハード機器
ではオーディオシステムを構成するハード機器にはどのようなものがあるかを次に見ていく。

ネットワークプレーヤー
LAN環境に設置して、インターネット音楽配信サイトからストリーミングサービスを受けたり、NASに保存するデジタル音源を、既存のオーディオシステムに受け渡したりする。スマホタブレットでコントロールして音楽を聴くことが出来る。インターネット、LAN環境にあるデジタル音源をPCを使わずに楽しむことが出来る。

USB-DAC(Dgital Anarog Connbater)
デジタル音源をきちんと聞こうと思えばアンプを介してスピーカーに音を送ることになる。音源はデジタルだから、スピーカーにはアナログに変換して信号を送らなくてはならない。
デジタルをアナログに変換し、アンプにアナログ信号を送る機器がUSB-DACである。

アンプ
アンプには入力の切替や音質の調整を行うプリアンプ、信号を増幅してスピーカーに送るパワーアンプがある。多くのアンプはこの2つの機能を一緒にしたプリメインアンプとして製品化されている。

スピーカー
スピーカーには様々なタイプがあるが下記に整理できるようである。

Bluetoothスピーカー
主にスマホなどの音源からBluetoothで音楽を聴くようなスピーカー。安価で手軽に持ち運べてバッテリー内臓が多いので野外に持ち出せる。但し、近距離(ニア・フィールド)で音源と1:1で使う。音質はコーデックに依存する。

ネットワークスピーカー
ルーターに接続(Wi-Fi接続が多い)してネットワーク上のNAS音源などを聴くようなスピーカー。Bluetoothよりは長い距離で利用でき音質もいい。ハイレゾに対応したものもある。

パッシブスピーカー
昔からあるスピーカーで、アンプからの信号を受けて人が聞く音として出力する。

アクティブ(パワード)スピーカー
DACやアンプを内蔵したスピーカーなので、DACやアンプを別途購入しなくてもいいし、移動も楽。しかも多くは小型だからPC周辺に設置してニア・フィールドで使用することが多く、今はこれが主流かも知れない。

ヘッドフォン/イヤフォン
昼間スピーカーで音楽を聴いていても、夜になればさすがにスピーカーで聴くのは遠慮してしまう。ヘッドフォンがあれば周りを気にすることもない。Bluetoothで聴く場合の音質はコーデックに依存する。

CDプレーヤー
CDがあるならCDプレーヤーも必要な場合がある。CDをPCに取り込む(リッピング)方法によっては音質が劣化する。高音質でそのままファイルに保存しようとすれば、ファイル容量が増えPCストレージを圧迫する。なので、そのままCDで聴くほうがいい場合はCDプレーヤーを用意する。

【音楽再生ソフト】
Windows標準のメディアプレーヤーは、他の複数の音声を集めて処理を行うカーネルミキサーを経由するので音質が劣化するとされている。

WASAPI排他モード
音楽再生ソフトの中に、カーネルミキサーを回避して音質の劣化を防ぐ処理(WASAPI排他モード)を行っているものがある。WSAPI排他モード使用中は他の音は出ない。

ASIO(Audio Stream Input Output)
同じく、カーネルミキサーを回避するものにASIOがある。
これはサウンドドライバーの規格の一つで対応デバイスのドライバーが対応していないと使えない。

DSDの音楽再生
DSD再生に対応したUSB-DACでは、Windows向けに「ASIO対応ドライバー」を提供している。
DSDの再生には二つの方式がある。
DoPDSD Audio over PCM Frames);DSDデータを24ビットのPCMデータに載せて出力(WindowsのWASAPIはDoP方式)
ASIO;PCMに変換せずそのまま再生(DSDネイティブ再生
PCMに変換しないのでデータ効率に優れ、DACの能力をフルに引き出せる。

WASAPIとASIOのソフトウェア上の位置づけは下記URLを参照のこと。

pcde24bit192khz.blogspot.com

音楽再生ソフトの導入
上記を理解したうえで、音楽再生ソフトを導入することになる。

foobar2000;無料、代表的な音楽再生ソフト、日本語パッチ一部適用、ASIOはプラグインで対応
MusicBee;無料、日本語選択可、使い勝手がいい、DSD形式のファイルは一部しか扱えないようだ。
「設定」⇒「プレーヤー」の「出力」に「WASAPI(Exclusive)」、「サウンドバイス」に「スピーカー(USB AUDIO DAC)」選択して「保存」。これでカーネルミキサーを回避できる。
TuneBrowser;Free版は500曲まで。
など多数の再生ソフトがある。

f:id:monmocafe:20210601140817j:plain

今日的なオーディオ環境としては以上のようなものである。

30年以上も前なら、家電としてアンプやスピーカーなどを買ってきてコードをつなげれば音を出すことが出来た。が、アナログ音楽情報がデジタル音源として実用的なハンドリングができる圧縮が可能となり、コンピュータとネットワークが扱うことのできる素材となったとき、オーディオシステム・機器もまたコンピュータ化したと言っていい。

さて、こうしたオーディオ環境についての基礎知識を踏まえ、いかなるシステムを構築したいのか。
それを次回のテーマと致しましょう。

家庭のLAN構築

表面的な混乱のなかに秩序を見抜くこの力こそは、
あらゆる偉大な人物の仕事を特徴づける

仮説が立てられ、検証され、しばし捨てられる。
しかし検証をくぐり抜けた仮説は成長し、ついに実験家は、
足もとに堅固な地盤を感じる地点に到達するーー
仮説が首尾一貫したものになり、
仮装の下から意味の断片が姿を現す
サイモン・シン『暗号解読』新潮社2001年

f:id:monmocafe:20210406223322j:plain


先の記事で、ネットワーク回線料金を安くするために光回線NUROに変え、結果として回線速度は爆速になったことを書きました。

monmocafe.hatenablog.com

NUROレンタルのルータIEEE802.11n(Wi-Fi4)規格の最大速度450Mbpsなのですが、何故か実測値は490Mbpsを超えることもあります。
(以前の回線速度はWi-Fiで60-70Mbps、有線LANで90Mbpsくらいの実測値だったから、これにくらべれば全く問題はないのですが)

とはいうものの、このルータのWi-Fiを使っている分には、せっかくの有線LANの速度を享受できないということになるわけです。有線LANの時の実測値の最大は900Mbpsを超えることもあるというのにです。これはとてももったいない話です。

下記は2回ほど有線LAN接続での回線速度を計測したものです。

f:id:monmocafe:20210406223700p:plain


二つ目の問題は、NUROのルーターに変えたら、12年前に購入したプリンターがWi-Fiを認識はしているようなのですが、何故かパスワードを受け付けないのです。いろいろやってはみましたが上手くできませんでした。仕方なくプリンターを使う時はPCにUSB接続して使っていたのですが、いかにも煩わしい。
三つ目は、複数の端末でデータを共有するNAS(サーバ)でも立ち上げようかと思っていたことです。

以上の3つの観点から、小規模のLAN回線を敷設することにしました。

【準備した部材】
・LANケーブル(CAT7)10m(2F敷設用)
・LANケーブル(CAT7)5m(1F敷設用)
・LANケーブル(CAT6)2m(SWHUB-プリンター)
・LANケーブル(CAT6)1m×3(SWHUB-端末)
・スイッチングHUB ギガビット5ポート
・モール10本セット(0号)
・ケーブルまとめ用スパイラルチューブ
・ケーブルクリップ

ルーターのLANポートは1G対応なので、CAT6のLANケーブルでもよかったのですが、何となくすぐギガ超えの時代が来るのではないかという予感がしたので、1Fルータから接続した幹線LANにはCAT7(10G)のLANケーブルを使いました。1Fリビングのドアや2F部屋のドアの隙間を通さなくてはならなかったので取り扱いのいいフラット型にしました。端末用はCAT6(これもフラット型)。

LAN構成と端末の接続は、最終的に下図のようになりました。

f:id:monmocafe:20210410233053j:plain


と言うことで、1Fリビングから2Fへの階段の壁、階段ステップの裏側やコーナーなどモールを切断しながらケーブルをモールに押し込んで敷設したのが一番苦労したところでしょうか。

その結果、メインはLAN回線、代替回線がWi-Fiという位置づけになってしまいました。

ある雑誌の記事で、ルータを11.ax(Wi-Fi6)にしたらLANケーブルの場合より実測速度がよかったという記事がありました。親ルーター自身がネックならそうなる場合もあるのでしょうが、NUROの場合NTTのフレッツ網を使わない方式の伝送なので、NUROレンタルルータが必須。なのでブリッジ接続でいくら11.axのルータを接続してもブリッジルーター~端末のWi-Fi速度は向上するでしょうが、有線LAN速度以上にはならないはず、と考えています。

有線LAN速度を犠牲にして、Wi-Fiだけで通信するのはいかにももったいないので、LAN回線が敷設できるなら、その方が安定して高速通信ができると思います。

ご参考にして頂けたらと思います。

f:id:monmocafe:20210406224632j:plain


それから、図にある通り3台目のPCを手に入れました。
昔は、プライベート用のPCは特にスペックを気にすることもなくPC障害で使えなくなったから慌てて「使えりゃいい」的に、普及版レベルのPCを選んでいました。

つくづく振り返れば、「自ら進んで性能を基準に選んだことはないな」と思ってしまったのでした。
それで、「性能を基準にしたらどんなPCを選ぶんだろう」と思ったとたん、前向きになってしまったということです。
これは又、別の機会に書いてみましょう。

ちょっとした頭の体操

オイラーは、人が呼吸するように、
またワシが風に身を任せるように、
はた目には何の苦労もなく計算をした」(アラゴ)

アルゴリストは・・・生まれながらのものであって、
つくられるものではない
E・T・ベル『数学をつくった人びとⅠ、Ⅱ』早川文庫2003年9月

f:id:monmocafe:20210209144545j:plain


コロナの昨今、日常の仕事の仕方も変わった人は多いかも知れません。
テレワークが普通になった人もいるでしょう。
家で仕事をしていると、何かと誘惑が多く、本を読んだり、TVを見たり、新聞を見たり、頻繁にお茶を入れたり、なかなかペースが掴めず、ついつい、自分の興味のあるものに手を出してしまいます。

ある日、興味をそそられる記事に目が留まりました。
とある私立中学の入試問題ということでした。

小学生の問題ですが、仕事の合間にでも、ちょっと頭の体操をしてみませんか。

【問題】
2021年2月1日は月曜日。現在の暦のルールが続いた時、2121年2月1日は何曜日か。
但し、現在の暦において、一年が366日となる閏年は、
・4の倍数であるが100の倍数でない年は、閏年である。
・100の倍数であるが400の倍数でない年は、閏年ではない。
・400の倍数である年は、閏年である。
であり、閏年でない年は一年を365日とする、というルールになっている。

f:id:monmocafe:20210209144746j:plain


まあ、それほどスマートな解法が思いつかなかったので、ちょっと力技的な解答例を載せておきましょう。小学生にとっては、少し忍耐力が必要かなあ、という回答例です。
一応丁寧に書いてありますが、実際はメモ的にざっと絵をかいて、2回ほど簡単に計算して10分以内の所要時間が目安になるでしょうか。

【考え方】
・2021年~2120年までの連続した総日数を対象にする。
 その際、暦のルールに従って閏年分の日も考慮して繰り入れる。
・総日数を一週間(7日)で区切る。
・2021年初日の曜日、2120年最終日の曜日を求め、求める解に導く。

【手順】
①2021年~2120年の間に、閏年がどれだけ(何年)あるか調べる。
②2021年~2120年の連続した日付を示すテーブル(日付テーブル)を考える。
 日付テーブル;縦100(年)行×横365(日)列(+1日)
③日付テーブルの開始日(2021年1月1日)の曜日を求める。
④日付テーブルの終了日(2120年12月31日)の曜日を求める。
 日付テーブルを週テーブルに変換する。週テーブル;縦n(週)行×横7(曜日)列
⑤2121年1月1日(2121年開始日)の曜日を求める。
⑥2121年2月1日の曜日を求める。

f:id:monmocafe:20210209145033j:plain


【回答】
①2021年~2120年の100年間の間にある閏年を求める。
・暦のルールから、2100年は閏年ではなく、この一年は365日である。
・それ以外の年は、2024年から4年毎の閏年が来る。
・2021年~4年毎の区切りで25回の日付区画ができる。
 25回までの日付区画のそれぞれ最期の年の一年が366日で閏年
 そのうち2100年の日付区画一年だけが365日となり閏年ではない。

②2021年~2120年の連続した日付を示すテーブル(日付テーブル)は(図-1)のようになる。
 日付テーブル;縦100(年)行×横365(日)列(+1日)
 100年間の日付総日数は、(365×4+1)日×25回-1=36524日、となる。

③日付テーブルの開始日(2021年1月1日)の曜日を求める。
 2021年2月1日は月曜日なので、2021年1月1日(2021年開始日)の曜日を(図-2)のように求める。

f:id:monmocafe:20210209145326j:plain

・2021年1月を週(7日)で区切る。

・2月1日が属する週の開始日(1月29日)は2月1日月曜日から逆に辿ると金曜日になる。
・1月29日(金)の4週前が2021年開始日(1月1日)だから日付テーブルの開始日は金曜日。
 従って、2021年は金曜日から始まる。

④日付テーブルの終了日(2120年12月31日)の曜日を求める。
 日付テーブルを週単位(7日)に区切って週テーブルに変換する(図-3)
 100年間の総日数36524日を週で区切って(7で割って)5217週と次の一週間の5日分となる。
 日付テーブル、週テーブルは区切り方が異なるだけで、開始日は同じ金曜日である。
 従って、週の開始は金曜日となるから、最後の5日が属する週の曜日は、(図-3)のようになり、
 2120年12月31日(日付テーブル/週テーブルの最終日)は火曜日となる。

⑤2121年1月1日(2121年開始日)の曜日を求める。
 ④の結果から、2121年開始日(1月1日)は、2120年最終日(12月31日)の翌日なので水曜日。

⑥2121年1月1日(水)を起点に2121年2月1日の曜日を辿ると(図-4)のようになる。
 2121年1月1日(水)が週の開始なので、週で区切れば、その4週間後の1月29日が水曜日。
 そこから辿って、2121年2月1日は土曜日となる。・・・・(答え)

f:id:monmocafe:20210209191814j:plain



f:id:monmocafe:20210209150003j:plain

NURO光回線への切替

適切な言葉を選べなければ、深い思考は出来ない。
表現する事はおろか、悩むことすら出来ない。
人は言葉を獲得することによって人生を生き始める。

だから読書することは重要なのだ。
本は身近で最も安価な人生を切り開く武器だ。

読書によって正確な言葉と自己検証はもたらされ、
正確な言葉と自己検証によって深い思考が可能になる。
そして深い思考こそが、
その人の人生を決める唯一のバックボーンになる。
見城徹 『読書という荒野』

f:id:monmocafe:20201128171339j:plain


前回の記事で、通信速度を速くするためにコラボ光回線のルーターを取り替えるか、NURO光回線に切り替えるかということを書いて、結果はまた記事に載せることにしていました。

実は、もうその時点でNURO光に切り替えることを決めていて、既に前日に申し込んでいたのでした。というのも、NUROを調べていたらキャンペーン期間が10月31日までとなっていたので慌てて申し込んだというのが本当のところでした。

ネットワーク切替を分かりやすく図にすれば下記のようになります。

f:id:monmocafe:20201128171605j:plain


NURO光回線はダークファイバ―といわれるもので、既に敷設されているNTT光回線の空き回線を利用することになる回線です。NTTが家の近くから光ファイバーを家外壁の「光キャビネット」まで敷設する工事と、NUROがその「光キャビネット」から家の配管を通じて宅内の「光コンセント」まで光回線を敷設し、そこから「ONU兼ルータ」と光電話IP電話)と接続する「TA」を結線して設置する工事の2回の工事を行うことになります。
通常は、最初にNURO側の宅内工事、それからNTTの屋外工事の順番のようです。

f:id:monmocafe:20201128172054j:plain


新プロバイダーからアカウント登録資料を送ってきたら、Webメールを使えるようにします。これまでのメルアドを複数のWebサービスのアカウントに使っている場合は、これまでの回線・プロバイダー契約を解約するまでに、新メルアドに変更しなければなりません。プロバイダー以外のメルアドを使っているなら、アカウント切り替えは不要でしょう。

NTT回線工事終了後は、すぐにNURO光ネットワークは使用可能になります。
ONUルーター」の電源を入れて、2台のPC、中継器へのWi-Fi接続をして即利用できるようになりました。
最初にしたことは、ネットワークの実効速度の計測です。

f:id:monmocafe:20201128172308j:plain


これまでは、Wi-Fi2.4GHzしか接続できないルータだったので、それと比較すると違いは歴然としています。
中継器を使って、家の中ではWi-Fi5GHzを使えるので、370~400Mbps(下り)で通信できることになりました。注1)
動きの速いオンラインゲームなどをする場合なら、有線接続がいいでしょう。
(注1)実効速度は、利用する時間帯によっても違うので、必ずしもこの速度で常時通信できるとは保証できません。

次に費用についてまとめてみました。

f:id:monmocafe:20201128172555j:plain


何といっても、工事費4万円が実質ゼロ、初年度は月額980円となるのは大きいでしょう。キャッシュバックもあるので、初期費用はすぐに回収できます。

そこで費用対効果はどうなのか、ということになります。
あまりこういう秤量基準は使わないですが、円単位でどれだけの実効速度を手に入れたのか、ということで比較してみました。

f:id:monmocafe:20201128172822j:plain

つまり光コラボと比較して、月額料金は19.5%安くなり、円単位で獲得する実効速度は8.8倍(注2)になったということになります。既存の回線でルータを替えるよりも効果は大きかったのではないかと推測しています。
(注2)80.95÷9.19≒8.8

以上、当初はルータを新しくしようと考えていたのですが、いろいろ調べていたらNURO光に替えた方がいいのではないかと思い、ご紹介したように回線を切り替えました。回線費用を抑えて通信速度を速くしたいとお考えの人は、ご参考にして頂ければと思います。

f:id:monmocafe:20201128173352j:plain

 

光回線とWi-Fiルーター

いたずらに起きることは何もなく、
すべては理由と必然によって起きる。
(BC5~BC6頃のギリシャの哲学者レウキッポス)

人の価値は、何も起こらない時間、平凡な時間を、
どのようにすごすかによって決まる。
宮城谷昌光三国志11』文芸春秋2012年)

f:id:monmocafe:20201101173405j:plain


以前の記事で、コンピュータ性能の要素には、①CPU、②メモリー、③ディスクIO、④通信があると書いた。
これはコンピュータ処理におけるハード条件と言ってよく、それなりに①~③をPC側で用意すれば、後はOSや他のアプリケーションソフト、稼働環境のメンテナンスにPCの性能は依存することになる。

しかしインターネットの時代、ネットワークの性能が悪ければ、いくらPCがそれなりでもトータルな情報処理能力は落ちてしまう。40年前のネットワークにはメタル回線の通信速度200bpsというネットワークがあったくらいだが、今や多くの家庭で1Gbpsの回線契約をしていることを考えれば、隔世の感がある。もっとも「契約1G」といっても、そのままのスピードが出ることはなく、通信環境によっては20Mbpsくらいの実効速度しか出ない場合もある。

最近、「Wi-Fi6」というIEEE802.11ax(略して「11ax」)規格のWi-Fiルーターが出始め、それに対応する端末機器も増えていくと思われる。

筆者の通信環境は、プロバイダー契約「光コラボ1G」、ルーター11n」(Wi-Fi4)なのでごく一般的な環境だと思う。
この環境でもほぼ問題はなく、時々動画やソフトのダウンロードが遅く感じる時もあるが、Webサイトを参照する分には大体においてストレスを感じることはない。

とはいえ、ルーターくらい「11ax」はまだ早いにしても、PCは11acが対応できるので、せめて「11ac」(Wi-Fi5)を使いたい。それに今稼働しているルーター5GHzが使えないのだ。
ということで、いろいろ通信の復習をかねてどんなルーターにしようか調べ出した。

ルータを選ぶと言っても、「光コラボ」のことをいろいろ知らないと選択を誤る場合もある。例えば、買ったルーターが「IPv4 over IPv6」対応でなかったら、適切な速度を得られないことだってある。

ということで、先ずは「光コラボ」のネットワークから見ていこう。

【光コラボ(光コラボレーション)】
・NTTが、光回線フレッツ光」サービスの卸売りを行い、プロバイダーが仕入れて自社サービスとして一括してインターネット接続サービスを提供・販売するサービスを「光コラボ」と呼んでいる。
コラボ事業者には、ドコモ、OCN、Niftyソフトバンクなど、いわゆるプロバイダー各社がある。
・従って、こうしたサービスのネットワークの実態はNTTの「フレッツ光」のネットワーク(NGNそのものである。
・但し、電力系auひかり等)、CATV系J:COM等)、NURO光は、このネットワークとは無関係で、別の独自のネットワークになっている。

(図-1)光コラボのネットワーク通信

f:id:monmocafe:20201101174556j:plain
先ずは、上記ネットワークの用語の説明を簡単にしておきましょう。

PPPoE(Point-to-Point Protocol over Ethernet
電話回線を前提とした伝送規約であるPPPをイーサーネット*1)へ応用した接続方式。
(*1)イーサーネット;ネットワークやコンピューター間の有線LANの通信規格。

IPoE(Internet Protocol over Ethernet
インターネットで情報を送受信するための基本的な伝送規約。
イーサーネットで、直接インターネットに接続する接続方式。
IPoE方式は、初めからイーサーネットを通信に使う前提で開発された。
IPoE方式で使用できるIPアドレスIPv6(下記参照)のみ。

IPアドレス
通信相手を特定するための識別子(住所)。
IPv4IPアドレスとして約43億(2の32乗)しかなく、IPアドレス枯渇問題が起きた。
IPv6;IPv4枯渇問題を解決し、約340澗(かん)(2の128乗)のアドレスが用意。

VNE事業者
NGNにIPoE接続を行い、プロバイダーにエンドユーザへのIPv6接続機能を卸提供する事業者をVNE(Virtual Network Enabler)事業者という。

(表-1)プロバイダーとVNE事業者の対応表(一部)

f:id:monmocafe:20201101175226j:plain

「光コラボ」に関わる用語を押さえたうえでもう一度(図-1)を見てみましょう。

【インターネット接続方式とIPアドレス
インターネット接続経路は、接続方式とIPアドレスによって(図-1)の通りになる。
・プロバイダー、ルーターがIPoEに非対応ならIPv4IPv6は①の経路
・IPoEに対応でも、IPv4 over IPv6(*2)非対応ならIPv4は①、IPv6は②の経路
IPv4 over IPv6に対応していれば、IPv4IPv6とも②の経路
(*2)IPv4 over IPv6IPv6通信で、IPv4を用いたインターネット通信ができるように考えられた技術。ブロードバンドルータで、IPv4のパケットデータをIPv6に変換して通信を行う。通信先のWebサイト、WebサービスIPv4に再変換されて到着。

NGN網の伝送形態の変遷】
NTTが敷設した光回線のネットワークは、通信方式によってIPパケットの経路が異なる仕組みになっている。
NGNは、もともとの電話網の伝送規約PPPをイーサーネットに適用したネットワークだったが、IPアドレスであるIPv4が枯渇するという問題があった。

一方、NGNには網終端装置というのがあり、利用者からのネットワークデータはここを経由して複数のプロバイダーへ渡される。従ってこの網終端装置にデータが集中するために通信データが滞留し、それが通信遅延の大きな原因となっていた。

IPアドレスの枯渇問題をIPv6で解決し、通信データが集中するNGN網終端装置を通らずに、IPv6しか適用されないIPoEという接続方式が生まれたことによってIPv6は網終端装置を通過しなくてよくなり、通信遅延は改善された。

しかし、せっかくIPoE方式が出来ても、IPv4はIPoE方式では通信できず、相変わらず網終端装置がネックになることに変わりなかった。そこに、IPv4IPv6に変換して網内をIPoE方式で通信させる「IPv4 over IPv6」という技術で、ようやくIPv4IPv6ともにIPoE方式で通信ができるようになった。

こうした事情が、現在の「光コラボ」のネットワーク通信形態に反映している。

IPv4/PPPoE、IPv4 over IPv6は、将来的にはIPv4アドレス枯渇によって使われなくなり、IPv6/IPoEに取って代わられる過渡的な通信と言っていい。

【「IPv6/IPoE、IPv4 over IPv6」通信を行うための作業】

では、効率的なIPoE方式で通信するために何をすればいいのでしょう。
・プロバイダーで、「IPv6/IPoE、IPv4 over IPv6」が通信できる契約にすること。
ONUの設定は「IPv6パケットフィルタ設定」を「無効」にすること。(*3)
これが「有効」になっていると、IPoE方式で通信できないようセキュリティがかかり、
PPPoE方式の通信になってしまう。
・ルータの設定では「IPv6設定」を確認し、「無効」なら「有効」にする。(*4)
・海外製のルータには、上記日本の通信事情など分からずに生産・販売されているものもあるので、そうしたルーターは「IPv4 over IPv6」非対応である。
こうしたルータの場合、いくらプロバイダーが対応していてもIPv6/IPoE、IPv4/PPPoEという2形態の通信となるから注意が必要だ。
・メーカーのHPにはルータの製品情報が載せてあるので、IPoE対応か否かを確認するといい。但し、「IPv4 over IPv6」と正確に書いてないこともあるので、メーカーに問い合わせた方がいい。
恐らく、これに対応していなければ、IPv6/IPoEだけではIPoEのメリットが生かせないので大概は対応していると思われるのだが、メーカーで稼働を保証していない場合もある。

(*3)ONUへはLANケーブルでPCを接続、IEのブラウザから「http://ntt.setup/」でONUに入る。
(初回ログイン時のみ)「機器設定用パスワード」登録⇒設定
「(ユーザ名)user」「(登録したパスワード)」⇒OK⇒「設定ウィザード(利用タイプ)」を無視。
左メニュー「詳細設定」選択⇒「IPv6パケットフィルタ設定」(又は「セキュリティ設定」)選択
IPv6ファイアウォール機能」(又は「セキュリティモード」)を「無効」にして設定。

(*4)ルータには有線・無線でIE「アドレスバー」にルータ固有アドレスを入力して入る。

最初に「(ユーザ名)user」「(パスワード)user」⇒OK
「詳細設定」⇒「IPv6設定」が「有効」であることを確認(「無効」なら「有効」にする)
ポート別IPv6設定一覧の「サービス選択」が「IPv6インターネット」であることを確認
⇒(「無効」から「有効」に変更した場合は「設定保存」⇒)OK(⇒設定を有効にした場合は再起動)

 

ここまでで、NGNを通る通信がIPoE経由となり、網終端装置がネックになることはないので、一度速度を計測してみるといい。

以前筆者が計測した場合では、ルーター(11n)有線接続で約100Mbps、Wi-Fiで57~60Mbpsくらいだった。
まあ、決して速くはないが、20Mbpsのレベルではないから速度改善は急がなかった。
但し、PCでの「リンクアップ速度(*5)は、130Mbpsだったので、ルーターを11acにするなどすれば速度向上は図れるだろうと思っていた。

因みにPPPoEだけの通信の場合は、Wi-Fi接続で37Mbpsほどだったので、IPoEは確実に速くなると言えるだろう。

(*5)リンクアップ速度;LANアダプターやケーブルなどのデバイスが実現しうる理論上の最大速度。
・「コントロールパネル」⇒「ネットワークとインターネット」⇒「ネットワークの状態とタスクの表示」⇒「Wi-Fi」をクリックすれば速度が参照できる。
・又は「設定」⇒「ネットワークとインターネット」⇒「Wi-Fi」⇒「アダプターのオプションを変更する」⇒「Wi-Fi」をクリックでも参照可。

f:id:monmocafe:20201101180756j:plain


光回線には、「光コラボ」以外に下記のようなものがある。

auひかり回線
いわゆる電力系光回線なので、NGNとは別の独自ネットワークになり以下の特徴がある。
・関東圏は、独自の光ファイバー網のネットワーク。
・関西、中部エリアはeoひかりコミュファ光などがあり配慮されてauひかりは提供されていない。
・上記以外のエリアは、NTTが敷設し利用されていない光ファイバーダークファイバ―)を使った独自ネットワーク。
IPv4IPv6の違いはデュアルスタック(*6)という技術で対応している。
ルーターレンタルは必須。
(*6)デュアルスタック;ネットワークに接続する端末1台につき、IPv4IPv6両方のアドレスを割当て、どちらのアドレスでも利用できるようにした技術。

NURO光
これもNTTダークファイバ―を使った独自ネットワーク。
・NTT内に設備が必要になるため、サービス提供エリアは関東圏など限られ、住所で確認が必要。
・契約は、下り2Gbps、6Gbps、10Gbpsの回線速度がある。
・電柱から家外壁に「光キャビネット」設置までがNTT工事、「光キャビネット」から宅内「光コンセント」まで光回線敷設、ルータ接続設置までがNURO側の工事となり、回線開通まで1~2か月かかる。
ルーターONUルーター)レンタル無料、「下り2Gbps」契約は月額基本料は業界最低レベル。工事費4万円(月割1333円)だが実質ゼロとなるキャンペーン特典がある。
・伝送技術にはGPON(2G)、XGPON(6G、10G)という技術が使われている。
・無料レンタルされるルーターは、IEEE802.11n/acいづれかで選べない。
が、11nを11acにしたいならサポートデスクに相談して欲しいという。

と、ここまで書いてきたところで、筆者の場合ルーター選びはどうやら「光回線」選びになってしまった感がある。
現在の「光コラボ」では、いくらルーターを11ac若しくは11axにしたところで、効果的な速度アップは期待できない可能性が大きいのではないか。もともとの回線速度に制約されてしまうのだ。

試しに、IPoE対応の安い11acのルーターを買い、5GHz帯で送受信し、ルータの「チャネルボンディング機能」を使って帯域をまとめてもどれだけの効果が期待できるのだろう、と思わざるを得ない。

試してみたいが、それほどの効果がでなければ買ったルーターが無駄になる。
それよりも、現在の月額料金より安いNURO光を使ってみたいとも思う。

会社でコンピュータ機器を購入するときは、必要な能力の3倍くらいの余力を持ったマシンを買っていたが、回線にも余裕が少しは欲しくなる。ことPCを選ぶときはそれほど性能には頓着しなかったのだが・・・。
さて、いったいどうしたものだろう。

次第に寒くなりつつある秋に、筆者の悩みも深くなりゆくのでありました。
結果はまた別の機会に。

Wi-Fi 中継器

オリジナルな研究をやるということは、愚か者になることなの
です。諦めずにやり続けるのは愚か者だけですからね。・・
コケてもコケても大喜びできるくらい馬鹿でなければ、
動機だってもてやしないし、やり遂げるエネルギーも湧きません。
神は愚か者に報いたまうのです。
マーティン・ヘルマン;ホイットフィールド・ディフィー、ラルフ・マークルとともに1976年、暗号における鍵配送問題を解決した。
サイモン・シン『暗号解読』新潮社2001年)

ありえないことをすべて排除したのちに残るものが、
たとえどんなにありそうにないことであっても、真実にほかならない。
シャーロック・ホームズ
(レナード・ムロディナウ『ユークリッドの窓』NHK出版2003年)

f:id:monmocafe:20200923200924j:plain


コロナ禍で、テレワークという方も多いかも知れません。
特にテレワークの為に、PC環境を再構築したわけではありませんが、我が家2階の自室にPC用のディスプレイを設置しPCを使っていました。

monmocafe.hatenablog.com

これまで夏冬は、ずっとリビングで過ごしていたので、自室を使うのは主に春秋でしたが、2階自室にPC環境を作ったので、夏冬になればPC(娯楽用)は自室で使うのが多くなります。

8月になって猛暑になると、リビングにも自室にもエアコンを入れドアを閉めなくてはなりません。
すると1階リビングに置いてあるルーターWi-Fiが弱くなり、5段階の強度を示すインジケーターが1~2の強度にしかならず不安定な受信状態になってしまいました。

ルータは旧型なので、本当は2.4GHzだけでなく5GHzも利用できるものに買い替えたかったのですが、特に動画も問題なく見れるので、Wi-Fiを増幅できさえすればいいと思い、中継器としては「最強」と評判の「tp-link RE650」を購入しました。当然のことながらLAN工事をするほどの設備でもありませんので。

この中継器は5GHzにも対応しているので、将来ルーターを買い替えたときにも使えると選択しました。

中継器設置の概念図としては下記のようになります。

f:id:monmocafe:20200923201420j:plain
家のどこに設置するかは実際のWi-Fi受信状態をみて決めなくてはなりません。
コンセントのある2階廊下、又は自室になりますが、コンセントにつけると3㎝ほど出っ張ってしまうので、廊下の低い位置のコンセントに設置すると足に引っ掛ける恐れがあります。

選択肢は2つでした。

①受信状態で2階廊下でなければならないなら、延長ケーブルで電源タップを高い位置につけてセットする。
②自室でもWi-Fiを拾えるようなら、自室に設置する。

ブラウザで中継器のセッティングをして、2階で受信状態をチェックしたら、自室でうまくWi-Fiを拾えたので自室に設置することにしました。

しかし、これも分かっていたことですが、自室の2か所あるコンセントの一つは延長コードを一本出しているとはいえ本棚で隠れています。もう一か所にはセキュリティ装置の電波増幅器がセッティングされていて、どちらに接続するにしても延長コードを使わなくてはなりません。

中継機本体下部にコンセントがついていて、そのまま延長コードで電源を取り、どこかに置いておくにしては不安定な置物になってしまいます。
そこで、本体が梱包されていた頑丈な箱と内部包装を下側1/3ほどを切り取って、そこに延長コードを接続してとりあえず部屋に置いて使い始めました。

Wi-Fiのインジケーターは強度5を示し、安定してストレスなく使えています。こんなに改善するとは驚きました。これでルーターを替え、5GHzも利用出来たら文句なしでしょう。

f:id:monmocafe:20200923201646j:plain

f:id:monmocafe:20200923201703j:plain


そして、最近になってようやく延長ケーブルを新しくし電源タップを2個、ケーブルクリップなどを用意して、PC、ディスプレイの電源コード周りや、中継器の固定設置をして最終形にすることが出来ました。本棚の後ろのコンセントからはもう一本短い延長コードを出してプリンターやオイルヒーター用に使うことにしました。

f:id:monmocafe:20200923201756j:plain

f:id:monmocafe:20200923201835j:plain

※電源タップをつけるまでは机の下の床にケーブルが複数本乱雑に這っていた。

これから家を建てる人は、こうしたネットワーク設備を念頭に置いて工事をする時代になったのだと思います。大きな家ならば、2階や3階にLAN回線工事を予めしておくのがいいかも知れません。建物の構造によってもWi-Fiの強弱は異なってきますので。

f:id:monmocafe:20200923202602j:plain





封じ手「同飛車大学」

性能の良いマシンが参戦すると聞き、フェラーリやベンツを想像していたら、ジェット機が来たという感じ。
高野秀行六段

こっちがトボトボ歩いている間に、一瞬で抜き去られている。積んでいるエンジンが違う気がする。
橋本崇載八段

(10年後に訪れるであろう)藤井七段の全盛期に戦うことを目標にしている。
豊島将之竜王(藤井七段が二冠を獲得する前の言葉)

f:id:monmocafe:20200825111814j:plain

8月19-20日に福岡県大濠公園能楽堂で行われた将棋の王位戦第4局で、藤井棋聖が80手で勝利し王位を獲得した。これで、7月に獲得した棋聖と合わせて二冠となり、同時に八段に昇段した。いずれも最年少での達成である。

前回の記事から、藤井七段は二冠となって、この一か月ちょっとで将棋界の状況は一変し、豊島竜王渡辺名人(三冠)、永瀬二冠藤井二冠の4強時代を迎えたと言われている。

2020年度の藤井二冠の対戦成績

f:id:monmocafe:20200825112340j:plain

網掛けは非公式戦、●;負け、〇;勝ち、◎;タイトル獲得・優勝

8月20日現在、19勝3敗、勝率;0.864

なんとも驚くべき才能と言わなければならない。王位戦第4局の封じ手は驚愕の一手であった。
一日目、木村王位が指した「▲8七銀」に対して、AbemaのAIは「△8七同飛成」を最善手として表示していた。普通は「△2六飛」と逃げる。まだ中盤とみられている局面で、飛車を取られる(飛車と銀を交換する)ような選択はプロであってもできない決断だという。

f:id:monmocafe:20200825112917j:plain

f:id:monmocafe:20200825112935j:plain


AIが最善手を「△8七同飛成」を示した時、解説者の橋本崇載八段は「意味が分からない」と言った。
将棋には素人の筆者も、さすがに中盤で飛車を取られちゃまずいだろう、と思った。
だから筆者の興味は、藤井棋聖が果たしてAIと同じ手を選択するか、ということにあった。

封じ手を宣言してからもしばらく考慮していた藤井棋聖を見て、橋本八段は「まさか、△8七同飛成を考えているのかな」と、その可能性を示唆していた。プロであってもこんなリスクの高い手は指さないというのに。

二日目、筆者は8時半前からパソコンをスタンバイさせて二日目開始を待ち構えていた。
封じ手開封され、示されたのは「△8七同飛成」。AIの最善手であった。

聞いた話なのだが、この「△8七同飛成」から終局までの指し手は、AIソフト「水匠2」の指し手と完全に一致(一致率100%)していたというから驚く。あるプロ棋士が「AIを搭載しているよう」と言ったのも頷けるというものだ。

それからネットでも、翌日のTVでもこの「△8七同飛成」は話題になっていた。「おやじギャグ」として知られる豊川孝弘七段王位戦第4局の副立会人)のダジャレと言われるが「同飛(車)成」をもじった「同飛車(同志社)大学」が、ネットを賑わせていたから、ご存じの方も多かったと思う。この盛り上がりに、同志社大学も「本学には将棋研究会があります」とちゃっかり答えていた。

王位戦第4局の解説は下記リンク)

https://www.youtube.com/watch?v=m7EmkI4xV-k

しかしと、暫くして筆者は思ったのだが、少し冷静になってみると、自陣から飛び出した飛車を横に動かして先手の歩を取った時から、飛車の動きが制約されるだろうと読んでいたはずだ。先手の飛車も自陣に戻らずに高い位置にあったから、自分の飛車は確実に狙われる。
それを分かって、飛車を8筋に戻した。

つまり、▲8五歩を指させて、▲8七銀と飛車を攻めさせたのではないか。そのような攻めさせる状況に、自ら局面を誘導したのではないか。そして木村王位は誘導された。
そう思った時、思わず背筋に冷たいものが走った。「恐ろしい」
そして、木村王位は誘導されたことに気づかなかったのではないか。

41手の詰将棋を25秒で解くというから、飛車を動かしたときから少し先の局面は容易に想定されていたはずだ。単純に、その局面における最善手を読んだということももちろんあるのだが、この局面も何手か前に当然読まれていたからこその局面だったのではないか。

「観る将」でしかない筆者だが、そう思えて仕方ないのである。

f:id:monmocafe:20200825113550j:plain


8月22日、今度は非公式戦なのだが、AbemaTVトーナメント勝戦が行われた。
藤井聡太二冠、増田康宏六段を擁するチーム永瀬近藤誠也七段、石井健太郎六段を擁するチーム渡辺の決勝戦
チーム永瀬が3連勝の後の第4局で棋聖戦以来、再び藤井二冠と渡辺名人(三冠)が相まみえた。
持ち時間5分、一手指すごとに5秒加算というフィッシャールールでの対戦だったが、素人の筆者でさえ藤井2冠の盤上いっぱいに駆け回る華やかな差し回しには思わず「すごい」と見入ってしまった。
解説者も興奮の極みであったから、プロが見ても凄い対局だったのだと思う。
藤井二冠が勝ち、そのあとの永瀬二冠も勝って、5連勝となりチーム永瀬が優勝。藤井二冠自身は3連覇となった。

本年度、コロナ禍で何かと明るい話題が少ないが、将棋界は藤井二冠の活躍で盛り上がっている。次の山場は王将戦に移るようだ。王将戦のリーグ戦を勝ち上がり、再び渡辺三冠と戦うことになるのか、当分目が離せない。もし王将のタイトルを獲得することになれば、三冠となり九段昇段になるという。恐らくこれも史上最年少の記録だろう。

将棋界の「驚異」 藤井聡太七段

「彼(藤井七段)は、子供ではないです」
木村王位が王位戦の前に語った言葉。

「オバケの聡太郎ですよ」
豊川孝弘七段が藤井七段を「オバケのQ太郎」をもじって評した。

「AIを搭載しているよう」
終盤、すべてAIの最善手を指し続けた藤井七段を評して、対局を解説していたプロ棋士が言った言葉。

f:id:monmocafe:20200705211305j:plain


その日、彼は黒の羽織に紺の着物、グレーに見える縦じまの入った袴で対局室に現れた。そして、渡辺棋聖が入室するまで、静かに正座して対局の時を待っていた。
その静謐さをまとい、じっと盤上を見つめる姿には、ある種、剣豪の凄みといったオーラを感じないわけにはいかなかった。
藤井聡太七段、将棋界に超新星のごとく現れた17歳の姿である。
(6月28日ヒューリック杯棋聖戦第二局)

www.youtube.com

6月から7月現在までの藤井七段の戦績は下記の通り。

f:id:monmocafe:20200705211636j:plain
現在、渡辺明3冠と棋聖戦木村一基王位と王位戦の2つのタイトル戦を戦っている。
コロナ明けからの上記棋戦の成績を見ればお分かりのように、驚異的な成績と言わねばならない。しかもその相手が錚々たる顔ぶれなのである。

藤井七段は、2016年に史上最年少14歳2か月でプロデビュー。その後の29連勝、3年連続勝率8割、竜王戦4期連続ランキング戦優勝など、その活躍は目覚ましいものがある。
師匠である杉本昌隆八段との関係、中学生とは思えない言葉遣い、誠実で驕らない謙虚な性格など藤井旋風はとどまるところを知らない。

コロナ禍で、5月は対局がなかったから「聡太ロス」の人も多かったのではないか。
そして6月に入るや、怒涛の進撃を開始したのであった。

棋聖戦では、挑戦者決定準決勝(6月2日)で佐藤天彦九段を破るや、決勝(6月4日)で一番の難敵と思われた永瀬拓矢2冠を破り挑戦者に名乗りを上げた。そして、王位戦で挑戦者決定戦に駒を進めた永瀬2冠をまたもや連破して挑戦者となった(6月23日)。現在棋聖戦に連勝し、王位戦第一局にも勝利、ダブルタイトル獲得も夢ではないところまで来ており、もはやマンガを超えたとまでいわれている。

これが17歳の高校生というのだから尋常ではない。

藤井七段の印象に残る手といえば、2018年6月5日竜王戦5組決勝(石田直裕五段戦)でのノータイム△7七同飛成は、2018年度「升田幸三」を受賞したから、ご存じの方も多いだろう。解説陣も皆「えっ!」っと絶句した手だ。

対局者や解説者たちが想定していないこうした手は、最近の対局でも出ている。

例えば、棋聖戦第二局の後手番△5四金、守りの金を攻めに使った手。
師匠の杉本八段はこの手を見て次のように言った。
「十年前の藤井なら注意したと思う。こんな将棋やっちゃだめだよと」さらに「師匠の顔を見てみたい」(笑)。

或いは、△3一銀、持ち駒の銀を守りに使った手。この手はAbemaのAIでは3番目の候補手で最善手は△4六桂。従ってAIは、勝率を61%から54%~57%に下げたのだった。この将棋の解説陣は△4六桂を中心に解説していて「全部検討が無駄になっちゃった」と言わしめた想定外の手を指し、解説陣を驚かせたのだった。

この手について、渡辺3冠は「受け一方の手なので、他の手が上手くいかないから選んだ手なんだろうというのが第一感でした。・・・いつ不利になったのか分からないまま、気がついたら敗勢という将棋でした」と言っている。

実は2020年世界コンピューター将棋オンライン大会で優勝した将棋ソフト「水匠2」の開発者の杉村達也さん(弁護士)によれば、この△3一銀は、「水匠2」に4億手読ませても5番手にもならず、6億手を読ませたときに突如として最善手に浮かび上がってくるのだそうだ。それを23分で指した。
藤井七段の一手が、AIが6億手読んだ末の最善手だって?と思うと慄然とする。

www.youtube.com

そして、最年長タイトル保持者(木村王位47歳)と最年少タイトル挑戦者として話題になった王位戦第一局の▲4四桂。相手玉を相手陣内に封じて指したこの手を、中村太地七段は「数十手を読み切ってないと指せない」と評している。ここで相手に凌がれれば一挙に逆転される恐ろしい局面だったというのだ。

この局面で、小学六年生で優勝し5連覇を果たした詰将棋解答選手権での力が発揮されたのかも知れない(今年の大会はコロナ禍で中止)。この選手権ではプロ棋士でも正解が難しいとされる37手詰めの問題が出るというのだから、藤井七段なら数十手を読んだのではないかと妙に納得してしまうほど凄まじい。

そして、6月25日順位戦B級2組での一戦目佐々木勇気七段との対戦。佐々木七段は、デビュー後の藤井七段の連勝を阻んだ若手実力者で、今期竜王ランキング戦2組の優勝者でもある。その戦いで、藤井七段が指した△1三角。解説陣はその角を先手陣に打ち込んでとなり、その後の変化を解説していたのだが、その角は動かずにじっとしていた。

筆者もどうして動かないのかなと思っているうちに、佐々木七段が▲2四歩と指して角道を止めた。すると一気にAIの勝率は藤井七段に傾き、最後に角が効いてくるようになって、藤井七段が勝った。局後、佐々木七段は「余されて負けるとは思わなかった」と語った言葉が印象的だった。

藤井七段には、その手を指した時からじっと動かない角が効いてくるような図が頭に描かれていたのかなと思わざるを得なかった。

f:id:monmocafe:20200705212827j:plain

藤子不二雄作 オバケのQ太郎

藤井七段の様々な棋戦を解説をしているプロ棋士青嶋未来六段、近藤誠也七段といった今売り出し中の力のある棋士たちだから決して弱い棋士ではない。
その彼らの解説からも遠い盤上の構図を描く藤井聡太七段とはいったい何者なのか。

王位戦第一局が終わった後、中村太地七段は次のように語った。
彼だけが、別のどこかの場所に行ってしまったような何かを感じます
プロ棋士すらも置いて行ってしまう場所とはいったいどんな世界なのだろう。

皇帝フリードリッヒ二世といえば、「STVPOR MVNDI」(世界の驚異)が彼の代名詞である。「ストゥポール・ムンディ」と言うだけで西欧の教養人ならば誰のことか分かるという。

米長邦雄永世棋聖が「兄貴は頭が悪いから東大に行った」と言うほどに、地獄の三段リーグを抜けたプロ棋士は天才の集団である。
そこから更に異次元の存在となるなら、もはや「将棋界の驚異」としか言いようがないのだろうか。
何年かすれば、それはわかるだろう。
この「驚異」を現実に見られる幸運に感謝しよう。

P.S.
筆者は囲碁はやりますが、将棋は全くやりません。駒の動かし方が分かる程度です。しかし、藤井七段がプロデビューしてからの対戦をAbemaでLIVE放送するときはほとんど観戦しています。所謂「観(る)将棋」というやつです。
筆者は、どんな分野であれ、卓越した脳の中味に興味があり、脳の中を覗いてみたいと思うのです。もちろん、凡人の筆者に覗き見ることすらできません。が、同じ時代にこうした「驚異」を直接見ることが出来るだけで素直に感動してしまう自分がいるのです。
将棋の分かる方が読めば、この記事には突っ込みたくなる箇所がいろいろあると思いますが、将棋には素人なのでご容赦を。

数学の周辺

第一次世界大戦は化学者の戦争であり、第二次世界大戦は物理学者の戦争だった。・・・第三次大戦が起こるとすれば、それは数学者の戦争になるだろう・・・
なぜなら、戦争の次期兵器となるであろう情報を支配するのは、数学者だからである。
サイモン・シン『暗号解読』新潮社2001年

「魔法の秘薬にりんごを浸けよう、永遠(とわ)の眠りがしみこむように」
1938年、映画「白雪姫と七人の小人」を観た26歳のチューリングは、ある日、このセリフを歌うように口ずさむのを同僚が聞いていた。
16年後、現在のコンピューターのもとになる「万能チューリングマシン」を考え出し、或いはエグニマ暗号をほぼ一人で解読した彼は、青酸カリ溶液に浸されたリンゴをかじってその生涯を閉じた。(享年41歳)

おそらく、より重要なのは、わからないことがあっても気にしなくていいということだ。・・・
しかし、悪いことばかりではない。
何もかもが容易に理解できてしまう世界なんて、つまらないじゃないか!
エドワード・フレンケル『数学の大統一に挑む』文藝春秋2015年

f:id:monmocafe:20200618144412j:plain


これまで、多くの数学関連の本を読んできたのだが、「数学関連」と言うからには、もちろん本格的な数学の専門書を読んできたということではない。(最後に記載した『数学関連本一覧』参照)

筆者は文科系で、高校で数Ⅲまでは履修したものの大学受験は数ⅡBまで。
大学1年で『数学解析入門』を履修しただけなので、微分微分方程式、差分方程式ぐらいまでしか学んではいない。(このブログでも「オイラーの公式」を記載し始めてまだ2回)

最初に数学に関連する本を読んだのは、大学生の時でガロアの生涯』という本だった。
20歳の時に決闘で死ぬのだが、その前夜に書いたと言われる論文が、後世に大きな影響を与えた天才数学者の生涯を描いた伝記だ。
それから社会人になって10年以上もの間、なぜか数学に関する本は読んでいない。中学以来ずっと数学は好きだったのにである。

1991年のある日、書店内をぶらりと見て回っていたら、たまたま金田康正『πのはなし』(東京図書1991)を見かけて、当時の世界記録の円周率10億桁計算を達成したというキャッチコピーを見て思わず懐かしくなって買ったのが二冊目の「数学関連本」になった。

どうして懐かしくなったのか。
中学生のころ「πはどうやって延々と計算すればいいんだ?」と調べ方も悪かったのか、結局計算方法が分からずに、小数点以下16桁まで覚えることで終わってしまっていたからだった。

以来、「数学関連本一覧」にあるような本を読んできたのだが、もちろん専門的過ぎて理解不能本や、途中までは何とかついていけても最後まではもたない理解困難本も多く、「ちゃんと基礎を身につけておかないと無理だろう本」の方が多いかも知れない。

が、それでも「理解困難なもの」に対する好奇心が勝り、数学の歴史や、数学者の伝記、天才数学者の業績の概要など、数学そのものの内容と言うよりは、謂わば「数学の周辺」をうろうろする「数学難民」のようになってしまったのだった。

f:id:monmocafe:20200618144941j:plain

数学本コーナーの一部

で、長年積んできた未読本の中から最近読んだ数学関連本3冊をご紹介しましょう。

Ⅰ.デイヴィット・バーリンスキ『史上最大の発明アルゴリズム早川書房2001年

f:id:monmocafe:20200618145116j:plain

本の最初に断り書きがついている。
「本書は学問的著作である」といきなり冷や水をかけられるのだが、コンピュータの仕事をしている人にとっては「アルゴリズム」は普通の言葉だ。これがどのようにして数学のなかの「数理論理学」という分野で形成されていったのかが、ライプニッツからの歴史として述べられていく。

途中、文脈との関係が不明なショートストーリがいくつか挿入されていて、筆者には理解できなかった。

ハイライトはやはりチューリングの登場なのだが、それまでの「数理論理学」の歴史はなかなか難しいので、予めゲーデルの「不完全性定理」やチューリングの基礎的な本を読んでおくといいと思うが、それならば、いきなりゲーデルチューリングにいった方がいいと思う。

確かに、著者が自ら「本書は学問的著作である」と言っているだけの壁の高さはあるので、一般向けの科学書数学書)ではないかも知れない。

Ⅱ.サイモン・シン『暗号解読』新潮社2001年

f:id:monmocafe:20200618145259j:plain

著者のサイモン・シンは、素粒子物理学の博士号を持つ。
彼の一作目が『フェルマーの最終定理』(新潮社2000年)で、本書が第二作目、そして第三作目が『ビッグバン宇宙論』(新潮社2006年)で、いずれも世界的ベストセラーになっているからご存じの方も多いと思う。
いまや科学書執筆の第一人者と言っていい存在だ。

本書は様々な暗号の仕組みの歴史から、エピソード、暗号作成者と暗号解読者のせめぎ合い、暗号作成や解読に携わった数学者たちの姿が描かれる。

スコットランド女王メアリーの暗号が解読され、エリザベス女王も彼女を処刑せざるを得なかった。
先の大戦でも、日本の暗号を解読され、山本五十六長官の搭乗機を米軍に撃墜され、或いはミッドウェー海戦に敗れた。
ドイツ軍の有名なエグニマ暗号解読がポーランドからイギリスへ引き継がれたいきさつ、暗号機の詳しい構造、そして、ほぼチューリング一人に解読された顛末。

カエサル暗号、ヴィジュネル暗号、古代文字の解読、エグニマ暗号、RSA暗号PGP暗号から量子暗号に至る暗号の歴史を具体的な事例を織り込みながら、暗号の構造を明らかにしていく手腕はサイモン・シンならではのものだろう。

Ⅲ.レナード・ムロディナウ『ユークリッドの窓』NHK出版2003年

f:id:monmocafe:20200618145541j:plain

本書はユークリッドから、デカルトガウスアインシュタインウィッテンへと引き継がれていく幾何学を中心とした数学の物語である。

そして、この歴史をたどった時、改めてユークリッド幾何学は「外に向かっては世界を見せてくれる窓であり、内に向かっては論理的思考の基礎だった」ことを知る。「幾何学こそは・・・われわれの思考の枠組みをかたちづくり、論理的思考を鍛えるものであったことに改めて気づかせてくれる」という翻訳者の言葉には納得させられる。

中学生の時、数学の中でも幾何の証明問題が特に好きだったし、なぜか読みもしないのにバイブル然として大判の『ユークリッド原論』(昭和54年初版7刷)が書棚に鎮座している。
でも時代は既に変わってしまっている。
ユークリッド幾何学とやらの世界を覗いてみるのもいいかも知れない。


【数学関連本一覧】

f:id:monmocafe:20200618145722j:plain

f:id:monmocafe:20200618145808j:plain

庭に咲いた花を二階から撮影(花の名前は不明)