第三研究所 Third Reserch Institute


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ワケあり品

改造に当たって

 本ページに掲載されている行為は、メーカーの禁止している改造行為に当たるので当然メーカー保証外になります。
また、この改造の結果により本体やデータが破損しても当研究所では一切の責任はとりません。試してみる方は全て自己責任で行ってください。

 なお、このページの解説で理解できない方は、申し訳ありませんが危険ですので絶対にこのページのまねをしないでください。m(_ _)m

はじめに

 パソコンのパーツや周辺機器を交換していると何かと古いパーツがたまってきます。中でも5インチベイサイズの CD-ROMドライブは保管するには結構場所を取ります。特に低速の CD-ROMドライブはデータの読み込みが遅く Windowsを快適に使う上で其れなりに足を引っ張ります。SCSI接続であればコストも少なく比較的簡単に外付けにして使いまわすことが出来ますが、ATAPI接続のドライブではそうもいきません。そもそも一般的な DVDや BDドライブでも CD-ROMを読み取ることができるので再活用する事も稀でしょう。

 丁度 CDラジカセが壊れているので CD-ROMドライブをCDプレーヤーに出来ないかと思いました。しかし、CD-ROMを動作させるにはドライブに対しコマンド (命令) を発行する必要があります。そのためのアダプタも有りますがかなりニッチな物なので自作された方が頒布するという事が多く入手が難しいのが現状です。
 そこで今回は余剰の低速の CD-ROMドライブを活かすべく PC-98で音楽再生用 CDプレーヤーを作ってみる事にしました。

お手軽 CDプレーヤーの条件

 一般の PCを音楽再生用 CDプレーヤに改造するにあたって考えられる必要な条件は、以下の物が挙げられます。

  1. 起動の高速化
  2. 操作の手軽さ
  3. 動作時の静音性
  4. 音質の改善 (音声のノイズを減らす)

起動の高速化 (危険度 無し)

 PC-98の起動シーケンスは、大きくまとめると以下のようになっています。

  1. 電源投入
  2. メモリカウント (ITFによるハードウェアのチェック)
  3. 起動ドライブの検出 (マザー上のデバイス)
  4. 起動ドライブの検出 (カード上の BIOS)
  5. OSの起動開始
  6. ドライバの読込み
  7. 周辺機器の設定
  8. データの読込み
  9. 起動完了

 この中で最も時間がかかるのは 5番目以降です。CD-ROMドライブを制御するためだけなので GUI (Graphical User Interface) の Windowsは必要ありません。OSを MS-DOSにすることで起動の高速化が計れます。また、必要最低限のドライバを組みこむことで起動時間の増加を抑えることが出来ます。今回は、MS-DOS6.2を使用しました。

 次に時間がかかるのは 2番目です。98MATE Rでは、メモリのチェックが厳重なため、他の PC-9821シリーズに比べ時間が掛かります。この時間を短縮するのに ITFをいじる方法 (メモリカウントの高速化) もありますが、最も簡単な方法はメモリを減らすことです。OSを DOSにしてしまえば、大量にメモリを積む必要はありません。16MB以下、8MBでも十分です。そこで今回は、あまっていた 4MBの ECC対応 EDO SIMMを 2枚だけにして合計 8MBとしました。

 残るは、3番と 4番です。DOSの起動ではデータ転送速度 2〜 3MB/sでも十分高速なので、SCSI I/Fや Ultra ATA、SATA I/F等は不要です。通常どのパソコンでもマザー上のデバイスを検出後、追加した SCSI I/Fや、Ultra ATA I/F等の BIOSによるデバイス検出が始まります。これらの必要無いカードを外してしまえば無駄な待ち時間を減らせます。今回は、拡張カードを全て外しました。
 ちなみに、音楽再生でのデータ転送速度つまり等速は 150KB/sです。データ転送速度に 2〜 3MB/sも必要無いのですが、後に計画のため、これだけの転送速度を確保しています。(^ ^;;

操作を手軽に (危険度 微小)

 パソコンを使用する場合にモニタやキーボードが必要になりますが、CDの音楽再生専用とするのであれば特に必要ありません。無駄なスペースを省くために外してしまうことにします。

 ただ操作するためには何らかのキーボードが必要です。もっとも小型の適当なものはノート用のテンキーボードでしょう。メーカー保証外ですが、PC-98のデスクトップモデルでもキーボード端子に接続すれば普通に使えます。

 PC-98用でお勧めな製品はファンクションキーが付いているものです。ということで今回は、NEC純正の「PC-9801N-23」をチョイスしました。PC-9801に付属していたような古いキーボード同様に「vf (バリアブルファンクション)」キー上に透明なプラスチックのカバーがついているので、「再生」「停止」などと機能を書いたメモを挟むことが出来て便利です。
 なお、同じ型番でも後期型の「PC-9801N-23R」は、透明なプラスチックカバーが省略されていますのでご注意を。(^-^)b

 あとは、CD-ROMドライバとフリーソフトを使ってCD-ROMドライブを制御します。DOSの CONFIG.SYSに CD-ROM用ドライバを登録 (NEC純正ドライバの場合は CONFIG.SYSに「DEVICE=NECCD.SYS /D:CD_101」を追加) し、キーボードのみで操作できる MS-DOS6.2対応 CDプレーヤーソフトとキーボードにマクロを設定できるソフトを組み合わせれば、モニタが無くてもテンキーの操作みで 音楽 CDの再生ができるようになります。

 ただし、キーの割り当てには気をつけてください。間違ったコマンドを登録をするとOSや HDDを破壊する可能性があります。詳しくは、各種ソフトのマニュアル (README.DOC) 等で確認してください。

動作時の静音性 (危険度 中)

 PCの稼動時には本体から何かと騒音を発します。主な騒音源は大別するとファンと記録デバイス類のモーター、電源のコイルです。さらに細かく分けると以下の物が考えられます。

 1. ファン

  • 電源ファン
  • 筐体ファン
  • CPUファン
  • グラフィックカード等のファン

 2. モーター

  • FDD
  • HDD
  • CD-ROMドライブ

 3. その他

  • 電源ユニット

 次にそれぞれについて傾向と対策を考えていきます。

● ファン

 ファンからの騒音は、ファンを外すか止めれば解決します。PC/AT互換機ではグラフィックカードをファンレスのものに換える方法もありますが、PC-98ではグラフィック機能を内蔵しています。今回は DOSを利用するのでグラフィックアクセラレーションカードは使用しません。

 CPUファンは最近は静音設計の物が出ていますが、究極の静音としては外してしまうことです。ですが、PC-98では Socket 7、Socket 8以降のマシンでは、CPUファンが必須です。MATE-X前期型などの Socet 5のマシンでは Pentium 100MHz以下のモデルには CPUファンが無いモデルもあります。

 そこでお勧めなのが PC-9821RaII23と PC-9821Ra266です。この PCに搭載されている標準の CPUファンは、ヒートシンクの温度センサーに連動し CPUの発熱度合いに合わせてファンの回転速度を変えたり止めたり出来るようになっています。
 Windowsでは難しいですが、DOSの場合ならば PC付属のドライバを組みこむことで、待機中に CPUの動作を停止させることで発熱を大幅に抑えることが出来ます。発熱が少なければ CPUのファンは回りません。よって、これらの機種では標準で CPUファンの騒音を無くすことが出来ます。今回は、そのこともあって PC-9821Ra266を選びました。

 なお、同じ PC-9821Ra266でも Coppermine (河童) の動く、最後期 ロット (98年10月期製以降) では、CPUパッケージの温度センサーが省かれているため標準状態では CPUファンのコントロールは出来ませんのでご注意を。

 さらに CPUの動作クロックと発熱は比例するので動作クロックを下げれば、より発熱を抑えられます。DOSでの動作のみ考えれば動作クロック 200MHz程度でも十分高速です。PC-9821Ra266では、マザーボード上のジャンパで CPUの動作倍率 (内部逓倍設定) を変更できるので、3倍設定の 200MHzに下げました。

 PC-98デスクトップの場合は電源のファンが筐体ファンを兼ねているので、筐体ファンは無視できます。98MATE Rでは、ATX電源を採用しているので静音設計の電源ユニットに交換することで騒音を減らせます。なお、最後期ロット除く PC-9821Ra266や、青札 Valustar等の電源ファンは、標準でも非常に静かな部類のものです。これらの機種では特に交換は必要はありません。今回の PC-9821Ra266でも交換はしていません。

 交換する場合は、PC-98は一般的に電源ファンのみで筐体内を冷却する設計になっています。静音ファン採用の電源は、排気する風量が少ないので、下手に交換すると筐体内の廃熱が間に合わず、熱がこもって故障する可能性があるので注意が必要です。

 究極には、電源ファンを外してしまえば無音化しますが、一般的に、ファンレス専用設計で無い限りファンレス運用は出来ません。電源ユニットは、ファンがあると気付きませんが相当な熱を排出していてファンが止まると最悪燃えます。他に、98MATE Rでは、1.5Vを生成するレギュレータやオンボード LANチップ、SIMMメモリが標準でもかなり発熱します。熱によりマザーが破損するので危険です。絶対やってはいけません。

 なお、PC-98系でファンレス運用ができるマシンは ファクトリーコンピュータ系の FC-9801F, FC-9801K等があります。ただし、CD-ROMは内蔵できませんのでここでは扱いません。

● モーター

 FDDやHDD、CD-ROMドライブなどのモーター駆動のデバイスは、モーターの回転時にモーター自体が騒音を発します。

 98MATE Rの筐体はルーフカバーがネジ 1本だけで固定されていて、筐体の真中を支える 2本の梁も Cバスライザーボードが固定している状態なので、整備はし易いのですが振動には非常に弱いです。モーター駆動のデバイスが動作するとその振動が筐体に伝わり筐体からも騒音が発生する場合があります。

 FDDはアクセス時以外は停止しているため無音です。HDDや CD-ROMドライブは、特別な設定をしない限り常に回転しているため騒音が発生します。特に、高速な CD-ROMドライブは、CDメディアの認識時に一時的ですが高速回転するので「ブオォォン…」と大きな騒音と振動が発生します。

 これを解消するには、不要なドライブを外すかモーターを使用しないデバイスを利用することで解消できます。PC-9821Ra266では FDDは外せません。先述の通り停止中は騒音を出しませんのでそのままにしておきます。CD-ROMは、標準では ATAPI仕様 16倍速ドライブですがこのドライブは、オーディオ CDも最大速度で読み出そうとするので非常にうるさいです。さらに、筐体が振動します。音楽再生には低速ドライブでもかまいませんので、再利用も兼ねて 4倍速の「SONY CDU-76E」に交換しました。

 DOSでは FDベースの運用でも十分です。よって HDDは不要ですが、FD起動では起動に時間がかかリます。そこで、こういった用途に向くのが「Disk On Module」です。この製品は、フラッシュメモリを内蔵した Ultra ATA仕様 HDD互換のシリコンドライブ (SSD) です。IDE I/F対応で小さいのが特徴です。マザー上のコネクタに本体を直接取りつけて、付属の電源ケーブルを繋ぎ、フォーマットするだけで使えるので今回はそれを利用しました。

 PC-9821Ra266でのアクセス速度は、リード・ライト共に DOS上で 1MB/s弱でした。Windowsベースでは遅くて使い物になりませんが、DOSベースではこれでも十分過ぎるほど高速で起動も一瞬です。

● その他

 電源ユニットは高い負荷がかかるとインダクタンスコイルが高周波音を発生させるものがあります。PC-98で採用されている LITEON製電源では、この現象が良く発生します。今回の Ra266でも同様ですが、HDDや拡張ボードを外し負荷を減らすことでこの現象を回避できました。

音質の改善 (ノイズ対策) (危険度 小〜大)

 ここまでのことを踏まえて、DOSを起動させ PCにヘッドフォンを接続。CD-ROMドライブで音楽 CDを聴いてみると…

 (´Д`;)

 いや〜、ひどいもんでした。低音がぼそぼそ言って、高音が微妙に波を打っています。長く聴いていたら酔ってしまいそうです。ヘッドフォンを CD-ROMドライブ側に繋ぎなおしてみても事情は変わりませんでした

 こうなる原因は、パソコン動作時に発生する微小な電圧変動 (ノイズ) と考えられます。ノイズ対策には、 PCの外部から侵入するノイズと PCの内部で発生するノイズの二通りに分けられます。そこで、それぞれに対してノイズ対策を試みました。

● ACケーブルの交換 (PC外部から受けるノイズの影響を軽減:危険度 無)

 フェライトコア付きの ACケーブルに交換し壁のコンセントに直接繋ぐようにしました。これにより外部から侵入するノイズを軽減します。今回は使用していませんがノイズフィルタを使うと効果がさらに上がるかもしれません。ノイズフィルタ付きテーブルタップなどが市販されています。
 ただし、PLC通信を利用する場合は通信ができなくなる可能性があるので注意が必要です。まあ、PLC通信自体も一種のノイズになりますが。(^ ^;;

● ケーブルをねじる (PC内部で発生するノイズを軽減:危険度 小)

 ノイズ対策としてはもっとも基本的な対策です。ケーブルを捻ることで、電源ライン、信号線から放出されるノイズを互いに打ち消す効果があります。

 ATX電源、スピーカ、電源ランプ、HDDアクセスランプ、電源スイッチと、本体内のケーブルを全て捻ります。あまりきつく捻ると断線やコネクタに無理な力がかかって破損する可能性があるので、ほどほどにします。電源ケーブルなどはそのままでは元に戻ってしまうので、ケーブルタイで縛って戻らないように固定します。

 この他に、CPUファンと温度センサーのケーブルがありますが、標準のものであれば元から捻られているので加工は必要ありません。

● 音声ケーブルの交換 (PC内部で受けるノイズの影響を軽減:危険度 無)

 CD-ROMドライブから PC本体に接続する内蔵用音声ケーブルを PC用のシールド線タイプ音声ケーブルに交換しました。シールド線は信号線が金属の網で囲まれている構造でグランド (アース) につながっています。これにより、受けたノイズをグランドに流す事で信号線にノイズが乗る事を防ぎます。

● フラットケーブルにアルミ箔を巻く (PC内部で受けるノイズの影響を軽減:危険度 小)

 フラットケーブルへのノイズが載らない、または出さないようにアルミホイルを巻きます。そのままではショートする可能性があるので、さらにビニールテープを巻き絶縁しました。 (PC内部で受けるノイズの影響を軽減) 対象となるのは、CD-ROMドライブの ATAPIケーブルと、本体とスピーカのサブ基板を接続するケーブルです。
 今回は、やっていませんが (^ ^;;)、本来であれば、必ずアルミホイルの両端をグランドに接続します。そうしないと、金属が浮いた状態となりこれがアンテナになってしまい悪影響が出る可能性があります。ノイズ対策どころか逆にばら撒くことになるのでご注意ください。

● 玄人志向 NO-PCI (PC内部で受けるノイズの影響を軽減:危険度 無)

 のっぺら坊の PCIカードにノイズ削減で定評のある三洋の OSコンが載ったボードです。この製品は、PCIバスの電源ラインに乗るノイズをカットする効果があり、特にビデオキャプチャで効果が大きいようです。今回は、PCIボードを使用するわけでは無いので直接影響は無いかもしれませんが、マザー上のノイズを少しでも減らす効果はあるのではないかと考えました。

 OSが MS-DOSということもあり PCIカードは特に必要としませんので、このボードを贅沢に 2枚取りつけました。(爆

● Cバスライザーボードにコンデンサを追加 (PC内部で受けるノイズの影響を軽減:危険度 大)

 一般の PC-98の場合、CDの音声信号は CD-ROMドライブから音声ケーブルを通して、PCM音源部を通って本体正面のスピーカやヘッドフォン端子から出力されます。PC-9821Ra266では、PCM音源部は Cバス接続で、電源は Cバスライザーより供給されます。この電源ラインのノイズを除くには、NO-PCIの Cバス版があれば良いのですが、あいにくそういったものはありません。ただ、Cバスライザー上には 電解コンデンサを取りつけるパターンがあります。ここに、三洋の OSコンを取りつけました。5Vラインと 12Vラインがあるのでそれぞれに取り付けます。一般の電解コンデンサに比べ、小さい容量でも大きな効果が期待できますで、100μF程度で問題ありません。 ただし、極性と電圧の耐圧には注意してください。極性を逆に取り付けたり耐圧が低いとコンデンサが破裂する場合があるほか、OSコンは故障すると、内部でショートした状態になるため焼損につながる可能性があります。

 取りつけ箇所は、スロット毎に、3箇所あり、全部で、9箇所です。全部に付けても良いのですが、下手にコンデンサを大量につけると起動時に瞬間的に大量の電流を消費し、電源の保護回路が働いて起動不能になる場合があります。とりあえず、PCM音源ボード用スロットのすぐ側に 3個 (5Vラインと 12Vライン) 取りつけておけば効果はあると思います。

● 電解コンデンサの交換 (PC内部で受けるノイズの影響を軽減:危険度 中)

 PC-9821Ra266のオーディオ信号を処理する箇所は、PCM音源のサブボードとPC正面にある音声出力用のサブボードの2つの基板です。 この基板で使用されている電解コンデンサは、一般用の標準品ですのでこれをオーディオ用の高品質な電解コンデンサに交換してみます。今回使用したものは、ニチコンの MUSEと、最高級品の MUSE KZです。

 なお、マザー上のコンデンサをむやみにオーディオ用のコンデンサに交換するのは危険です。CPU用電源回路など回路によって使用されているコンデンサの特性 が異なるからです。合わないものを使用した場合は最悪破裂しマザーを破損する場合があります。
 また、マザー上のコンデンサを OSコンに交換する場合もコンデンサの特性の違いによって起動不能になる場合があります。必ず事前にコンデンサのデーターシートで確認しましょう。

● 接点改質剤 (PC内部で受けるノイズの影響を軽減:危険度 小)

 オーディオの世界では、ジャック、プラグ等の接点の接触が悪いとそこがノイズの原因になるという事が一般的に云われています。これを PCに置き換えると内部のコネクタやメモリ、カード類のカードエッジ部分と考えられます。接触が悪ければ、電源や信号の電流がうまく流ずノイズの影響を受けやすくなるなる事がと考えられます。そこで、今回は、東洋ドライルーブ社製の「ナノカーボンPC」というものを利用しました。これは、クラスターダイヤを利用したもので、これが金属表面の微小な隙間にはまることで、接触面積が増え、電流が流れ易くなるというものです。クラスターダイヤは、オイルに拡散している状態なのでショートすることはありません。

 使用方法は、製品添付の説明書に詳細がありますが、一言で言えば薄く塗れば良いという事です。この液体は黒いですが色が付くほど塗ってしまうとオイルのせいで接触が悪くなります。塗った後は、何度か抜き差ししてなじませます。今回は、これを SIMMメモリの接点、NO-PCIのカードエッジ、Cバスライザーボードのカードエッジ、PCM音源ボードのカードエッジに塗りました。

● その他

 鉛の棒で筺体を押さえたり、振動を吸収するインシュレータを取りつけたりするのは筺体の振動を抑える効果があると思います。この他、オーディオの世界では塗って拭き取るだけで音が良くなる液体とか、貼るだけで音が良くなるとか怪しげなものがいろいろありますが、自分としては効果に疑問がありますのでここでは使用しません。止めはしませんが PCを壊さない程度に各自お好みでどうぞ。(^ ^;;

結果

 結果としては、初めは自分としても半信半疑でしたが、ヘッドフォン、内蔵スピーカ共に実際に高音では伸びが良く、低音は切れが良くなりました。聴いていて疲れません。もとの音と比較すれば雲泥の差です。ちなみに、PC-9821Ra266に内蔵スピーカは素の状態でも意外にクリアな音が出ますよ〜(^-^)b。

 ところが、フロント側の音量を最大に上げた時、かすかに「チリチリ」とノイズが載っている事がわかりました。(^ ^;;
 ATX電源の電源ラインのノイズだと思いますが、ATX電源への細工が必要ってことですかねェ。(- -;;

● 最後に (CD-ROMの電源をACアダプタ経由で)

 というわけで、本当に ATX電源が悪者なのか、出力端子がペリフェラル電源コネクタと同形状の ACアダプタ (HDD用外付け USB-IDE変換コネクタ付属の物) を CD-ROMに繋いで試してみました。
 結果は、「ビンゴ」でチリチリというノイズは消えました。ただ、どうやってケーブルを筺体内に引き込むかという問題が残りますので一応おまけということで。



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PC-98, PC-9821, 98MATEは NEC社の商標または登録商標です。

PentiumIIは intel社の商標または登録商標です。

Windows, MS-DOSは Microsoft社の商標または登録商標です。

この他、製品名、型番等は、一般に各メーカーの商標または登録商標です。