YMF724 的 SPDIF 輸出入改造（翻譯）

前言
其實這一篇文章已經在日本出現很久了，我也是透過網友告知才得知此一重要文件。在此不得不佩服日本人研究的精神.....
這份文件來自這裡，該作者是一位叫做 UYO 的日本人，他的完整網頁在此。
雖然我已經寄給過他兩次信，表示我想要翻譯他這一篇文章，但是一直沒有得到他的回應，這是我要先聲明的部分。
這一篇文件的譯者其實不是我，我是請交大資科所的同學（右圖中的男主角）：魏煥雲（gis87517@cis.nctu.edu.tw）的配偶（是他們說要用『配偶』這樣的關係代名詞）：台灣大學日文系的吳玉蘋（學號 86107026）翻譯的。（右圖即為他們的幸福照，但是據說此乃合成相片，您看得出來嗎？）
雖然我請到了台大日文系的同學操刀，但是這一篇科技性的技術文件對於一個日文系的同學來說還是相當的困難，所以在翻譯上難免有失真、錯誤等情形，即使我們已經一再校稿，但是還是覺得有幾句話講得很怪，尚請大家不吝給予批評、指教。
要說明的是，原文分成三頁來解說，我則整理成一篇，內文已經全部翻譯，解說圖片也全部保留，但是不保留原文的網頁形式，主要是為了與我原本的網頁達到在形式上的一致。
最後，本篇文章除了感謝吳玉蘋同學幫忙翻譯外，也要感謝網友 yeht 以及 bell 來信協助語意上的修正及觀念的澄清。

就是我吳玉蘋翻譯的啦！

由 YAMAHA 製造的 YMF724 晶片最近非常引人注目。成為引爆劑的可能是由 A-TREND（台灣中凌）所製造的卡，不但有 SPDIF 的標準配備，而且只要 5000 日幣。然而，YMF724 有同時發 64 個音的 XG WaveTable 硬體，還有用軟體來製作物理模型的音源（Sondius-XG）。
我相信即使用這種高機能、低價格的卡，也可以做到數位輸入，所以決定親自挑戰看看。雖然到現在還沒有辦法做到輸入的功能，但因為這次所做出來的底座可以用在下次的 Audio PCI SPDIF 輸入改造上，所以我想把一些有價值的資訊寫在這裡。
又，這一次是到目前為止我所做過最精細的工作。『其實只要能把市售的成套為初學者設計的工具處理好，就能做到相當不錯的等級。但對於一個連拿焊接鉗的手都令人不放心的初學者而言，可能有點殘酷.....』才學會使用焊接鉗二個月的初學者這麼說。
1. 準備必要的東西
首先是規定的音效卡，我特意選擇 Labway（台灣丸統）製的卡，雖然我很熟悉 A-TREND 具有同軸數位輸出的卡。在包裝上只有寫著『PCI Sound Card』，不過因為條碼的標籤上寫『Labway D12 YAMAHA 724 PCI 3D & Wavetable』，所以推測裡面應該有 YMF724。
我是在秋葉原的一家叫做"Flip-Flap"的店買的，還發生了一件令我氣憤的事。最初看起來只有這裡才有賣 Labway 的卡，當我正在看箱子上的說明時，突然店員說『這個還沒有貼標價，所以不能賣』（但箱子上已經貼標價了）正準備將卡從我手上拿走。但我要他說明理由，他自知說不過去，所以最後我用 4380 元（日幣）順利買到了這張卡。
其此，還有一個重要的零件－一個叫做 CS8412 的數位立體轉換 IC。聽說 CS8412 採用了很貴的 DAT，是一個性能很好的 IC，所以價格次於音效卡是第二貴的。CS8412 是我在萬世橋南方的一家叫做 otec 的店買的。這家店賣很多平常不太容易買到的輸入 IC、高級運算放大器（operational amplifier）... 等的東西。CS8412 的價格是 2800 日幣（不含稅）。同時我也買了 IC 插座（160 日幣）。
再來，要收集為了能讓 CS8412 能動的最低限度所必要的電容器（condenser）和電阻。除了這個以外，還收集了像是底座、配線、電腦的 SW jumper、和數十個常用的針腳（pin）等等。
我把 SoundPRO 改造後挪用來連接光的輸出、輸入（TOSLINK）。如果要買新的話，可以用 700 日幣在秋月電子所附屬的零件區買到。TOSLINK 周圍的纜線（cable）也是同樣挪用。
有必要用新的零件的話，我把我在買的時候的價錢整理成一張表，也請參考一下我的做法。Ensoniq Audio PCI 卡的價格跟 YMF724 沒有太大差別（根據地區不同而不同）。

價格有一些忘掉了，所以不要期望太高。
在工具方面，除了普通的焊接鉗以外，大致上跟改造 SoundPRO 的一樣。不一樣的大概是我不使用爸爸的銲錫，而用自己買的銲錫吧！因為如果一用就會向朋友借來的工具一樣被用完。
還有，我也要感謝每次都借工具給我的爸爸。
2. 首先，數位輸出的工作（有點難？）
我認為在 Labway 的卡一定有數位輸出的端子（或是在電路板上的 pattern）。但是我在回家途中的上野車站等常磐線的電車時，打開他的包裝看了以後，卻沒有看到同軸的端子，連跟他很像的東西都沒有。後來因為電車來了，所以就決定先回家再慢慢想對策。
到家後仔細地看，還是沒有在電路板上找到很像 SPDIF 的東西。於是我把以前拿到的 YMF724 晶片的檔案圖拿出來看，找一找 SPDIF 輸出的針腳（123 號）..... 晶片的針腳竟然位於很難下手的地方。

但是既然 SPDIF 從這裡輸出，如果就這樣做罷真是很可惜，所以我決定不管我是初學者的現實，重新安裝晶片腳位的線。
啊... 把 119 號到 124 號的針腳都銲在一起了。（核爆）
吸錫線在那個地方呢？
終於，克服了數個危機，一切平安（？）已經把 SPDIF 的針腳成功地拉了出來，剩下的就是要在電路板上空的地方放上 jumper（用瞬間接著劑貼）就完成了。從這裡開始跟以前改造 SoundPRO 時的竅門相同。
3. 檢查動作
其實，回家把卡拿出來之後，我連在電腦上實際裝配一次都沒有過就進行改造了。安裝上改造完成的卡後，就啟動，把安定電源的 SB32 摘下，再換上 ISA 的網路卡作為電容器（註：這應該是作者個人的環境問題，非改裝必經過程）
通常，在 PnP 灌入驅動程式後，如果再啟動，會從類比的 Line-Out 發出聲音，還不能輸出數位訊號。不過，我把控制台裡面的『YAMAHA DS-XG 設定』打開『數位輸出』設定為 ON 後，就可以輸出了。
嘗試放一首適當的 wave 檔，把 SPDIF 輸出連接到平常用的手提式 MD 上聽看看。因為這個 MD 也具備相同的取樣頻率，所以也可以接受這張卡固定的 48Khz 輸出，可以聽到很清楚的聲因，這是一個很了不起的成功。
順便用 WaveTool 頻譜分析儀看了一下類比輸入的情形，真令人吃驚。

跟以前有附加 SB-AWE32 電容器時的情形一樣（在錄音音量上選擇 Line-In；後來就是弱音器了）。雖然有 tape deck 的電線連到 Line-In，卻還是回到以前所測的值，在 DC 部分也奇怪地高，究竟這是代表了什麼意義呢？
又，在這張卡上面改造了電源安定就等於沒有附加電容器。不過我很快地在旁邊的 ISA 槽裡加上了附加電容器的網路卡。
4. SPDIF→I2S 的機板製作
這樣寫的話就好像在寫雜誌呢！（笑）
首先，I2S是什麼呢？這是一種為了互換數為立體信號的形式，正確的名稱已經不記得了。有很多略記成 IIS 或。這裡因為是 HTML 的標記，所以寫成"I2S"。
再來，看起來好像還沒有寫到，所以補充一下。SPDIF是『Sony/Philips Digital-audio Interface』的縮寫，現在關於像CD、DAT、MD、LD等的數位立體端子，常使用 SPDIF。
這一次所著重的 YMF724 晶片，他的製造商（YAMAHA）並沒有公開它有叫做 ZV（Zoomed Video）埠的輸入端子。這個端子根據 I2S 的形式可以輸入數位立體信號。因此，TOSLINK 可以接受 SPDIF 的信號，也可以用 CS8412 變成 I2S，只要連接到這個 ZV 端子上，就應該可以做到聲音數位輸入。

這是我畫的變換機板的迴路，因為不太清楚畫迴路圖的方法，所以記號等有錯誤的可能性很大，這一點請見諒。
迴路圖左下方寫了輸出 format 的設定，這一次做的是用 I2S format 的輸出，所以 J6（M1）跟 5V，其他的跟 GND 各自相接。
又，其他的輸出 format，和 CS84112 的詳細資料可以從 Cirrus Logic 公司的網頁下載。

正面
反面

做好以後就像這樣，因為從 FDD 用的電源分支線取得電源，所以上面的圖另外添加了 2200uF 的電容器作為安定電源之用。
把這個裝在額外準備的箱子裡，放在電腦旁邊，從機殼正面垂下來的就是TOSLINK。
如果能夠做到這裡，似乎就快要完成了。最後，就是要對 YMF724 的周圍環境加工，似乎只要將卡上 PC/PCI 旁邊的『J15』（A-TREND製的卡是『ZV-PORT』）的線延長就可以了。這個時候，依序檢查卡上的電路板，哪一條線連到 YMF724 的哪一個腳，把記得的先寫下來吧，應該是連到 120～122 號的三個腳吧。

照片左邊的黃線是 SPDIF 輸出的線，右邊的三條線是 ZV-PORT（I2S）輸入。如果把三條線再調整一下，可能會有不錯的效果。
如果使用的是 Labway卡，J15 的四個針腳，從上到下分別是 GND、120、121、122 號的針腳。

最後，連接變換機板和 I2S 的電線。YMF724 的輸入和變換機板的輸出是 120 號→DATA，121→LRCK，122→BCK。
到此改造結束。
5. 軟體設定
雖然買回來的 Labway 卡所附加的 CD-ROM 裡已經有驅動程式了，但是發售公司的 server 放有最新版的驅動程式，所以我把這個驅動程式下載使用。
試了幾次之後在音量設定裡終於出現了『ZV port』，能夠適應驅動程式的等級，真是值得慶幸。
6. 發生致命的錯誤（爆）
談到製作軟體，在這個時候首先完成了初版的吧，所以從現在開始要做調適的工作。
將平常用的手提式 MD 的光纖輸出連接到變換機板的 TOSLINK，用 ZV port 的最大音量輸入看看，居然 SoundPRO 也收到深藍程度的強烈嗓音，好像在改造 SoundPRO 時落空的狀態。當然，雖然再一次確定接續的正確及 MD 的 connecter 調整後，還是沒有好轉的跡象。
最初，這個晶片是以最大 48kHz 的頻率管理內部的檔案。播放與 sampling rate 不一樣的頻率時，是用在晶片裡的 sampling rate 轉換成 48kHz。在慶幸可以同時播出多個 wave 時，當然也會有毛病出現。
這一次的問題就是這個毛病所造成的。ZV Port 是以從外部機器輸入作為前提，可能穿過內部的 sampling rate。也許，ZV Port 只接受真正的 48kHz 信號吧。
真不巧，我沒有可以輸出 sampling rate 達 48kHz 的數位立體機器，所以沒有辦法證實上面的推論，在跟朋友借到 DAT 之前，只好暫時中斷了。
如果認為我留下希望而就這樣結束的話真是大錯特錯，既使我是以『致命的錯誤』作為開頭。
應該注意到我在灌入最新版的驅動程式時，只看到『ZV Port』的音量的播放，那麼，錄音用的音量呢？找了一下根本不存在，嘗試錄下能使用的最大音源，但在輸出的迴路上卻只有聽到零零落落的聲音，所以沒有辦法錄音。
如果認為把輸出的迴路盡量經過數位混音器，使其他的變成弱音的話就沒有問題了是錯的。調查 YMF724 附屬的 CODEC（含有 A/D converter 或 D/A converter）的檔案圖表，發現輸出的迴路一旦通過 DAC 之後，在類比迴路上會跟其他的音源混合，也就是說通過 DAC 而回到了輸入。
沒有辦法，只好試試看預先買下的 AudioPCI 吧！（更爆）
7. Analog 取代成 Digital!
前章所述在數位輸入時產生噪音的原因還不曉得，挑戰其他用 YMF724 輸入的方法，有了正朝著能清楚聽到聲音的階段前進的情報，好像通過了內藏的 sampling rate converter。以前在改造輸出時，可能有什麼地方短路了。如果能前進到這個階段，我想應該可以用稍微強制的方法做到數位輸入。
在前一章寫著因為播放 YMF724 的 ZV Port 的聲音，一旦通過 D/A converter 只產生迴路沒辦法錄音，或許可以用數位的步驟強制解決迴路的問題。
方法很簡單。YMF724 外附 A/D、D/A 的 converter 底座上的電路板傳著數位的信號。如果在輸入信號的一方放入輸出一方的數位信號，應該就可以了。可是，要曉得這個方法的代價是完全不能接受從 A/D converter 通過的類比輸出（除非製作一個選擇器（selecter））。
最後，用這個方法成功地數位輸入的報告在 neko 的告示板，我沒有辦法解決噪音的問題，所以請看第一位以 YMF724 數位輸入的寺內衛先生的網頁。
終於阿彌陀佛地完成 YMF724 的改造，看來，為了要插 YMF724 卡，非組一台機器不可吧！
（翻譯至此結束）

補充說明
我會對這篇文章有興趣，除了因為我自己也在用 YMF724 外，該日文網頁用的 YMF724 也與我用的是一模一樣的一張（如下圖），所以我覺得拿這篇文章來對照我自己的音效卡是很方便的。

在這篇文章中，我們可以發現曾經提到 SoundPRO 改造文件。我也去看過那篇文章，很可惜沒有任何圖片可以幫助我們瞭解。我相信對大部分朋友來說，這一篇 YMF724 改造 SPDIF 輸出入的文章，真正有興趣，也比較有可能完成的是 SPDIF OUT 的部分。
根據我對電子零件非常粗糙、簡陋的觀念，在這篇文章中簡單交代過去的 SPDIF OUT（即照片中那條從 YMF724 123 號接腳拉出的黃色電線），除了照文章所說拉出來外，SPDIF 還需要地線形成迴路才算是完整。至於地線的部分其實到處都可以拉，因為電路板上面積最大的部分通常都是地線，原文照片中增加上去的 SPDIF OUT 端點，就是利用 Labway 這張卡上預留的地線端點，植入那個插座的其中一根針腳，於背面焊接完成的。所以這 SPDIF 的正（YMF724 的 123 針腳）負（地線）兩端點就這麼解決了。
而如果想要做到與中凌一樣，用俗稱的梅花接頭來輸出 SPDIF 訊號的話，請將 YMF724 的 123 針腳接至梅花接頭的中間軸心，地線接至梅花接頭的外圍那一層金屬（抱歉我不是科班出身，用詞大概很怪），應該就沒錯了。
網友 bell 來信補充說明一些部分，轉錄於下：
Subject: YMF724
   Date: Sat, 06 Feb 1999 03:44:21 +0800
   From: ykleu 
     To: is83004@cis.nctu.edu.tw

你好 ：

關於"YMF724 的 SPDIF 輸出入改造（翻譯）"一文中提到的

"居然在手很難伸進去的地方才有晶片的存在"這句話我雖沒有看過原文但從後面附的圖來
看原意應該是指在晶片上很難下手的地方，因其所指的PIN123在PCB（印刷電路板）上是沒
有引線拉出的，所以必須用如OK線（AUG20號左右的細線）般的線材直接銲到PIN上引出，
而此IC為SMD封裝，外行人或經驗少的人做此工作是很難下手的，這種焊接功夫是需要不少
經驗才能做得好。

"啊... 原來從 119 號到 124 號的針腳都是同一個。（核爆）

              吸錫線在那個地方呢？"

此句話應是指焊接中不慎將PIN 119到124腳短路了，要找吸錫線將多餘的銲錫吸走。

"WaveTool 光譜分析器"應為頻譜分析儀，作用是將訊號中的各頻率間的響應標示出來，而
他分析的是音頻，所以他的MAX訂在20KHZ，因為這是人耳所及之最高頻率。

原作者的電子學觀念不是很好，讓我讀此文章有些吃力，反覆看了好幾遍總算搞懂他的意
思，"把安定電源的 SB32 摘下，再換上 ISA 的網路卡作為電容器"這段話折騰了我好久，
配合後面的文章與圖片總算知（猜）到他的意思，目的是做電源的穩定之用，可惜方法錯
誤，在音效卡旁再插其他卡以做穩壓是不對的，配合後面，他是拉軟碟機的電源給CS8412
用，這種接法不好，最好直接拉音效卡上的電源給IC用，畢竟這兩種電源的地電位有些許
差異，而這小小的差異往往會造成特性的劣化。

在我看過他的線路圖後覺得疑點重重，有很多詭異的地方，目前我正在下載CS8412的資料
中，等進一步研究後再確認看看，看他的線路SPDIF IN肯定不會動，因為經過74HC04（TTL
反向緩衝器）後就接到TOSLINK（不知此為何規格？），完全未拉進CS8412，不可能會動。

目前對8412還不瞭解，等看過資料後再來研究研究。但照他的圖做肯定會失敗，應請網友
勿任意跟進。

from : bell
所以根據網友 bell 的建議，我們還是不要動 SPDIF IN 的腦筋比較好。^_^