超小型DTMマシンを組む

コンセプト→カジュアルDTMマシン

  • Minisforum TH60でDTMしてたら色々不満が出てきたのでそれを解消して組む
    • Corei5-11400H(6コア12スレッド)だからまあDTMくらいイケるか…と思ったら結構しんどかった
    • そんなに変なソフトシンセの使い方してないはずなんだけどプロジェクトの再生中にCPU使用率が100%張り付く or 張り付かなくてもレイテンシを詰められない
      • ミニPCだとブーストクロックが伸びない
    • 4Kデュアルでたまに描画がおかしくなる
      • 内蔵GPU下位のUHDはゲームしないとはいえ何かやっぱ駄目だと思う
  • 次世代アーキテクチャ(Zen6とかIntel 18aとかDDR6とか)で一段飛びにアップデートされた環境が整うまであと2年以上掛かるはずなので、今は時期が良い
  • サブPCなのでスペースを取らない極小ITXケースでビルドする思想。

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。

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。

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、

  • シングルスレッドが優秀な現行世代の高性能CPUを使い、アンプシミュレーターを低レイテンシーで鳴らせるPCを組む
  • 極端なマルチコア性能は追わず、周辺機器にも投資せず、余計なことを考えずに遊べるマシンにする

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）

  • BTOは「デカい」。趣味用のPCだから置き場はコンパクトにしたい
    • 逆に場所に余裕があればもうBTOで良いんじゃないのって思います
  • ミニPCは見かけ上のスペックは良いけど
    • IntelのCore Ultra, AMDのRyzen(一部例外あり)ともに省電力コアが載ってる
      • 例によってDAWにとっては邪魔になる
    • CPUのTDPが低いのでシングルスレッド性能が低い
      • なんなら公称値までターボブーストが回らない可能性もある
    • 筐体が小さいので負荷が掛かるとブロワーファンが回転して不快
      • ヘッドホン使うにしても開放型だとそれなりに気になる
    • 数年使う前提のDTMマシンでパーツがほぼ交換不可
      • 何があるか分からない中華製、どこかの部品が壊れた時に気軽に直せない
  • M4のMac Miniで十分じゃね？
    • ギター鳴らすだけならM4無印／16GBのベースモデルで10万そこらで済む可能性すらある
    • 動作が安定してる。買えば完成だし信頼性も高い
    • レビュー見ればだいたいどこまで動くか分かる
    • Thunderboltもいっぱい付いてるから拡張性も最強
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

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。

  • CPU -> Ryzen 9700X 3.5万円
    • アリエク購入で安くなる。ハズレ石かどうかは知らん
      • 国内販売でも急に安くなって4万円台で手に入るようになったので、わざわざアリエクから仕入れるメリットも少ない気がします
    • 狭小PCではサーマルスロットリングやITXマザーの電源レーン（VRM）を考えると、9700Xの105Wモードで動かすのが電力的にも限度なんじゃないかという判断（それ以上強いCPUだと熱とか電源周りに苦しむ）、あとはコスト的にも収まりが良い。
  • M/B -> MAXSUN B650M ITX 1.5万ちょっと
    • いわゆる中華マザボ。とはいえAndroidタブレットブランドのTeclastと経営母体が同じだったり、中華系ではそれなりにテクニカルな製品を作ってるという所で頭一つ抜けている印象
      • JD.comで買うのが一番安い
    • 格安ITXマザーの中では最安とはいわずとも評判がそこそこ良い
      • Zen5の105WモードとかメモリOCとか、一通りの機能は揃ってる
      • バックパネルのI/Oは若干貧弱
      • B850版もあるようだが機能やIOは同じに見える。チップセットが新しい世代になっている事で何らかのメリットも可能性としてあるが、こちらは在庫切れだったので諦めた。
      • 地味に裏面にもう1枚SSDを刺せる変態仕様
        • 排熱は心配なのでGen3でチップ数の少ないSSDをサブ用に使うとか？
    • 高速なTypeCやら最新のWiFiとかGen5 SSDは対応しない。要らないなら問題ない。
    • ドライバとかメモリの互換表はここから確認できる。英語版のサイトは掲載内容がバグってる説あり。
    • 若干少し安い価格帯(13000円アンダー)でJGINYUE B650I Night Devilというマザボがあるものの、安定性に関してまちまちの報告をRedditで見てやめた。逆にこっちは背面USBポートが若干リッチになっているものの、WiFiカードを別途購入する必要やメモリ互換表が無かったり細かいスペックの記載が無いのでやめた
    • そもそもMini-ITXじゃなくていいならTUF GamingグレードのB650マザーとか買ったほうが良い。でもITXだと国内流通の最安がGigabyteのA620なので、エンスーな使い方しなけりゃこれでいいんじゃないかという意見。
  • CASE -> JONSBO NV10 1.2万弱
    • 4.5L級の小さいにも程があるケース。グラボはロープロまで
      • グッドルックな見た目の上にこの値段でPCIe4.0のライザーケーブルが付属しているのでコスパが凄い。
      • 同ブランドでN10という安いモデルもあるが、こちらはGPUが刺さらない（ライザーケーブルが付いてこない）ので注意
        • VはVideoの「V」だった…？
    • ケースファンは付かない設計なので基本窒息
      • ほぼアルミ製で筐体全体がパッシブヒートシンク…という言い訳はできそうあるけど小ささに対してそれなりのデメリットはありそう。ロマン。
  • 電源 -> Enhance 7650b(500W) 1万（中古）
    • SFX電源より更に小さいFlexATX電源。選択肢がSilverStoneとEnhanceくらいしかない。
      • ロープロGPU搭載の余地も残して400W以上欲しい…という所で偶然メルカリで見つけて購入
        • 新品で買うとそれなりに高い
      • 公式の資料だと50%負荷時に熱効率92%とのことで、低発熱を狙う所で都合が良かった
        • Enhance電源は新品で手に入れるとするとVelkaseというPCケース販売のメーカー直販とかアリエク(INNOVISIONストア等)の変則的な入手手段になるので、平時だったらSilverStoneのFX600とかを素直に買うのが良さそう（国内保証もつくので）
      • 静音化MODでNoctuaの4cmファン（A4x20）を取り付ける作例がいくつもあるので、個体差を見ながら騒音については考えることにする
  • CPUクーラー -> NH-L9a-AM5 0.7万
    • 窒息ケース、かつクーラーは高さ37mmまでの制約があるのでレビューの定評のあるものを使う
    • レビューみた感じ9700Xを冷やすのは問題なさそう。105Wモードはちょっと怪しい。
  • グラボ -> RTX5060 実質5.3万
    • ロープロGPU専用ケースを選んである程度覚悟してたが選択肢が本当に少ない
      • 楽天のキャンペーンで1万円分ポイント付いて4060LP並の金額になったので迷うくらいなら…というところで買っちゃう
      • 機械学習推論にぶち当たる可能性も考慮してGeforce
      • 16GBが欲しかったらロープロは諦めてRTX5060Tiでも買ったほうが幸せになれると思う
      • 本当に映像出力だけが目当てならArc A380とかRTX3050でいいと思う
    • IntelはB50やB570(Sparkle)みたいなのがロープロで今年後半に出るらしい
      • IntelもAI推論（ipex）頑張ってるという所で選択肢に入ってくる気がする
        • が、Arc Proとしては初物という所で、BattleMatrixまわりも未だブラックボックスという所でいくと初モノ特有のドライバ周りでゴタゴタしそうだし、まだ時期が早そう
    • RVCのボイスチェンジャーとかオーディオ飛び道具に使えそうなネタが割と興味あるのでDTMマシンでも少しはAI推論を使いたい
      • Microsoftのチームが実装したMusecocoという自然言語をMIDIに変換する生成AIとか、実験的な音楽とAIの組み合わせで色々遊べそう
        • https://github.com/microsoft/muzic/tree/main/musecoco
  • メモリ -> KingBank 24GB*2(SKU無し) 1.7万
    • 「SKU無しって何やねん」「24GB？ノンバイナリ？？」って感じなのですが、M/Bのメモリサポート一覧に「34-45-45-108」の24GBメモリの記載があったので多分動くだろうと思って購入。中華マザボには中華メモリです。
      • CL34-6800MhzとCL30-6000Mhzって実際どう違うん？
    • なんとなくシングルランク（片面実装）を選ぶ
      • 実装基板の数が少ないから周波数が安定しつつ省電力な「傾向」があるらしい。実体は謎
    • メモリのパフォーマンスが実際にDAWを動かす上でのメモリ速度がどこまで関係するかは謎
      • オーディオバッファを書き込んで次のプラグインがバッファを読んで…みたいなのは想像付くんだけど、多分メモリレイテンシどうこうよりCPUがボトルネックになるはず
      • 根拠のない直感だとソフトシンセなんかを複数メモリに格納して、バッファのサンプルごとにシーケンシャルに全ての音源を処理していく上はCPUキャッシュよりメインメモリの速度が意外と効いてきそうな気がする
  • SSD -> Lexar NQ790(2TB) 1.4万
    • DAWでのSSD速度は地味に重要（プロジェクトの立ち上げとかサンプリング系音源の読込時とか）
    • Western Digital Blackの2025年最新モデルであるWD7100が蝉族超えで高信頼性、とはいえメインPCにも入れてるNQ790が未だに価格では強い。
    • Kontaktみたいなサンプリング音源使い始めたら2TBじゃ足りなくなるだろうけど、現状の好みで行くとアナログシンセ、ないしPCM系の音源(Autria V系とか)はストレージ容量を大して食わない。
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）

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、

  • VRMはDr.MOSとはいえ50A 6+2+1フェーズ
    • 同じB650チップセットのマザーでもCPUは最低8フェーズ付いてる。まあASUSとかASRockの格安マザー（A520M-Eとか）は4フェーズだったりするし、TDP105Wで150Wくらい流しても問題無いって話だし9800X3DのPBO無しか、9700XのPBOで105Wモードにしたりが実用的な限界な気がする。
    • 逆に9800X3Dを最大限活かすためにPBOでシバきたいとか9900X以上を使いたいならもうちょっと良いマザー使ったほうが良いと思う
  • 端的に言って内蔵GPU出力端子の構成が駄目
    • HDMIは1.4で4K@60Hz非対応だし、DPも16:10の4Kが出力できない
    • 「フルHD2枚でOKです！」みたいな事にならない限り外付けGPUの設置が前提
  • USBの電源供給
    • 2.0ポートは2.5W, 3.0ポートは4.5Wが定格の認識
      • 下手なマザボだとUSB電源供給が不安定なので、バスパワーのAIFが安定して動かない可能性がある
    • フロントType-Cヘッダーはが5V/1.5A出るか？
  • 内部のUSBヘッダーの扱いについて
    • 内部は3.2（でかいやつ/2portまで）とUSB 3.2 Gen2(Type-C 10gpbs、シングルライン)で2個のヘッダーが付いてる。
      • JONSBO NV10はType-Cヘッダを使うので、USB-Aを生やせる方のヘッダは余る
        • リアパネルのUSB3.0ポートが少ないのでこれを捨てたくない
  • OCメモリの安定性
    • 「EXPOでOCできるよ！」ってマザボに書いてある場合、だいたい自作界隈で言う「CL30/6000Mhz/MCLK=UCLK」の設定をみんな期待すると思う
    • CPUの個体差もあると思うけど、ボトルネックにならない程度には調整したい

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

  • まあまあ現代の仕様としてはスタンダードなType-Eヘッダと3.2(Gen1, 19pin)ヘッダが付いてます
    • JONSBO NV10はType-Eヘッダ（小さいやつ）からフロントパネルにType-C端子を生やせる仕組み
    • つまり19pinヘッダが余るし、Type-Eヘッダがマザボに付いてない場合、19pin->Type-Eに変換する手間が生じる（そもそも動く？）

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。

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。

  • 6~7cmの薄型ファンを頑張って追加で取り付ける
  • CPUクーラーとケースのパネルが密着するようにスポンジ等を貼り、積極的に外気を取り入れる構造にする

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…