DVIの音声信号伝送

2018/12/23


ワイド画面ディスプレイ購入

先日息子用にクリスマスプレゼントとしてディスプレイを購入しました。 IO-DATAKH250V-Zという24.5インチのディスプレイです。我が家ではDisplayPort入力のある初めてのディスプレイとなります。

[IO-DATA KH250V-Z]

2018年12月7日に到着し、早速息子のパソコンと接続したのですが、案外梃子摺りました。 まず以前のディスプレイにはパソコン側(DVI-D)ディスプレイ側(DVI-D)でデジタル接続していたのですが、今回購入したディスプレイにはDisplayPort入力が付いた反面、DVI入力がありません。DisplayPort x1HDMI x 2VGA x14系統です。一方息子のパソコン側はグラフィックボードが付いているのですが、その出力はDVI-D x1DVI-I x1miniHDMI3系統なので、見事に同一種類のものがありません。

そのためHDMIケーブルもDVIケーブルもVGAケーブルもそれぞれ何本も持っていましたし、当該ディスプレイにはDisplayPortケーブルは付属していましたが、いずれもそのままでは使えません。何らかの変換ケーブル変換アダプターが必要だということです。そこでまずはDisplayPort→DVI変換ケーブルを持っていたので、これで接続してみました。前述のようにDisplayPortを使うのは初めてなので少し楽しみだったのですが、ところです。何と映像がディスプレイに出ません

[手持ちのDisplayPort-DVI変換ケーブル]

入力設定が悪いだけだろうといろいろ弄ってみたのですが、これが何だかよく分からない。取扱説明書にもちゃんと書いてない。そのうち何となくやり方は分かって入力設定は正しくDispalyPortに設定できたのですが、一向に画面が出ません。そこで私のパソコンで使っていたDVI→HDMI変換ケーブルに替えてみたのです。そうしたら難なく映りました。DisplayPort→DVI変換ケーブルの不具合なのでしょうか。

[HDMI-DVI変換ケーブル]

ただディスプレイ側のDisplayPort入力の問題である可能性もあります。とりあえず今は実害がないので、これは別の機会に確認ですね。しかし初期不良なら早く交換しないといけないんで早めに確認する必要がありますが。

ところが、すぐに次の問題が発生。非常に解像度が悪いのです。これは結局単なる解像度設定の問題だったのですが、単純な問題の割にはたまたま息子のWindows10の問題でやたら解決まで時間がかかりました。ただこれは今回の主題と関係ないので省略します。 いずれにしても非常に綺麗な画面で息子もご満悦。ところが。。


音が出ない

またまた次の問題発生です。ここからが今回の主題に直結する問題です。このディスプレイは前のディスプレイ同様、スピーカー付きなので同様にパソコンからステレオミニジャックケーブルで繋げてみたのですが、ディスプレイのスピーカーから音がでないのです。

[ステレオミニジャックケーブル]

息子曰く、音が出ないことは前のディスプレイでもよくあったとのこと。しかしそれも不思議な話。しばらく待てばいいのか? しかし一向に音が出る気配がありません。この日は結局諦めたのですが、翌日IO-DATAのサポートに電話をしました。すると簡単に解決しました。タスクトレーのスピーカーアイコンを右クリック。「サウンド」を選択。表示される画面の「再生」タブをクリック。

デバイスリストで今回接続したディスプレイ名(KH250V-Z)のあるデバイスが見えると思いますが、下の方の「スピーカー」というデバイスが「既定のデバイス」になっています。緑のチェックマークアイコンがあるのもそれを示しています。ここでディスプレイ名(KH250V-Z)のデバイスを選んで、下の方の「既定値に設定」ボタンをクリック。

そうするとディスプレイ名(KH250V-Z)のデバイスが「既定のデバイス」になるので、ここで「OK」ボタン。これで音が出ました。さすがあっという間に解決です。IO-DATAのサポート、なかなかやるではないですか。

これで一通りの問題は解決です。音質も抜群で息子はすっかり気に入ったようです。 しかし私としてはまだ気になることがありました。それはヘッドセットを使う場合です。息子はよくネットゲームをやる際にヘッドセットを使っています。これまではヘッドセットをパソコンのヘッドフォン入力とマイク入力に刺せば使えたのですが、これが使えないのです。 この場合、またいちいち先ほどのサウンド設定のところで今度はデバイス「スピーカー」を「既定値に設定」にしないといけません。当然ディスプレイのスピーカーから聴くときは戻さないといけない訳です。

これについて両方のデバイスに同時に出力する方法はないのかとググったのですが、どうもWindowsの仕様でできないようです。

ただ息子はこの方がいいといいます。これまではヘッドセットをパソコンに刺したままにしておけなかったけど、これなら刺したままにしておいて、ヘッドセットを使いたい時にこの設定をやればいいので、どちらかというのこの仕様の方がありがたいと言うのです。まあ息子がいいというのなら、私は別に拘りはありません。

しかしこのことで私はやっとあることに気が付きました。もしかすると今音が出ているのはステレオミニジャックケーブル経由のアナログ音声ではないのではないかと。サウンドデバイスがスピーカーではなくディスプレイになっているということはそういうことなのではないかと。

そこでステレオミニジャックケーブルを抜いてみると、何とそれでも音が出るではありませんか。そうかHDMIケーブル経由のデジタル音声が伝送されているんだと今更ながら分かったのです。

しかしここで大きな疑問が湧きました。今回前述のようにパソコンのDVI出力からDVI→HDMI変換ケーブルで接続しているのです。パソコンのHDMI出力から直接ディスプレイのHDMI入力に入れている訳ではありません。HDMIが映像だけでなく、音声信号も伝送する規格であることは周知のことですが、DVI規格は音声信号伝送に対応していないはずなのです。


DVI接続なのに音が出る?

これはWikipeda(DVI)iなどにもはっきりと書いてあり、どこのサイトで調べても変わりありません。間違いなくDVIは映像信号伝送のためだけの規格なのです。

では今回音が出ているのはなぜなのか。前出のWikipedia(DVI)にはこうも書いてあります。

HDMIのみで規格化されているデジタル音声重畳などは、DVI信号を扱う機器ではサポートされない。なお規格外製品の中には、DVI端子からHDMI信号を出力してデジタル音声を内包させているものや、DVI入力コネクタではあるがHDMI規格のデジタル音声信号を受け入れる機器もある。

なるほど、規格外で対応しているのだなと思った訳です。たまたま息子のパソコンのグラボがDVI出力に対してHDMIの音声信号を重畳させて出力している。更には変換ケーブルもこれに対応していたのだろうと想像したのです。

でもまだ若干腑に落ちない点もありました。グラボの方はGeForceのそれなりのものなので分かるとしても、今回使ったDVI→HDMI変換ケーブルは私のパソコンでディスプレイにノートパソコンを接続するのに購入したのですが、たった800円の安物です。こんなもので規格外の対応をしているとはとても思えません。

しかし一方でHDMIに関するWikipediaには、こんな記述もあります。

HDMIは音声用の信号線があるわけではなく、映像信号のブランキング期間に音声パケットが埋め込まれているため、DVIケーブル/コネクタを経由しても音声信号を伝送可能である。

確かにHDMIやDVIのコネクターピンの仕様を見ても殆ど同じです。少なくとも上記のように音声信号用のピンなどありません。さすが元々DVIの後継規格としてHDMIは作られたとのことなので、互換性が非常に高いようです。

ただネットでググると、変換ケーブルなども音声信号伝送に対応したものが必要という記述もそこここに出てきます。特に玄人志向のGeForceシリーズ向け変換アダプターなどが必要という記述がよく出てきました。でも論理的には考えにくい。そこでもう一つ実験してみました。別のHDMI→DVI変換アダプタを持っていたので、こちらも試してみたのです。

[もう一つのHDMI→DVI変換アダプタ]

見るからに安物そうですよね。貰い物なので値段は分かりませんが、安物だと思います。音声信号用の特別な対応をしているとはとても思えません。しかししっかり音声信号も伝送されました。ここでもうほぼ確信に近づいたのですが、もう一つ実験する環境があったので試してみました。

それは私のパソコンで使っているPC切り替え機です。実は今年の春頃、これまで16年も使っていたPC切り替え機をあまりにも古い仕様(VGAとPS/2のみ対応)だったので、最近のDVI&USBのものに買い替えていました。

[春頃購入のPC切り替え機 ELECOM KVM-DVHDU2]

単なるHDMI→DVI変換アダプタやケーブルと違うので変換の回数も増えるため、どうなるか見ものでしたが、何と確り音声信号を伝送しました。実はこの実験は、将来私が購入するであろうディスプレイの入力端子仕様の選択肢にも関わっていたので、これができたのは非常に嬉しかったです。

このことからHDMI→DVI変換は上記のHDMIのWikipedia記述にもある通り、基本的に音声信号伝送は可能だということが分かりました。結局HDMIとDVIのそれぞれ対応する信号線を単純に結線しているだけ(そのため変換ケーブルも極めて安価)で、そこを流れる信号には何ら関与しないので、返って問題なく伝送できるのでしょう。

従ってネット上の変換アダプターによっては伝送しないという情報は多分ガセネタだと思います。


グラボのDVI音声出力対応

しかしグラボ側のDVI出力端子にHDMIの音声信号を乗せるというのはこんな単純な話ではないかもしれません。いろいろ調べている時に以下のようなサイトを遭遇しました。

ZOTAC“GeForce 9800GT Eco”“GeForce 9600GT Eco” から“HDMI”で音声を出力できるのか?やってみた

こんな裏技に近いようなことをやって、やっとDVIから音声信号を出しているのです。確かに考えてみれば、グラフィックボードというのはその名の通り、もっぱら映像を司るデバイスです。音声は元々範疇外だったはずで、これはサウンドボードやサウンドチップの仕事です。

これに変革を起こしたのは、HDMIの登場でしょう。元来HDMIはその名の通り、マルチメディアのために規格ですが、その利便性から広く普及したので、PCでも対応が迫られたと思われます。続々グラフィックボードやマザーボードのオンボードグラフィックでも対応が進みました。HDMIインターフェイスを搭載する以上、その規格の仕様を一通り網羅するのは自然な流れです。

もはや前述のような裏技でなくても、デフォルトでグラフィックボードが音声信号伝送対応をするようになっていたっと思います。

因みに上記のリンク先のサイトを見ると、取り上げているグラフィックボードはDVI出力しかありません。当該グラフィックボードを調べたところ2009年初頭の発売でした。この頃には既にマルチメディア界ではHDMIが当たり前でしたし、PCのグラフィックボードでもかなりHDMI出力に対応したものが出てきていたと思います。そのためDVI出力しかないグラボでもオプションで音声出力する機能を備えていたのでしょう。

因みに我が家の旧PCに刺さっているグラボが2010年初頭発売のものなので、ちょっと調べてみました。SAPPHIREのグラフィックボードでAMD(ATI)のRadeon HD5670チップを使った廉価版ボードです。出力はHDMIDVI-IVGAに対応しています。

[旧PCのSAPPHIREのグラフィックボード]

旧PCはもう殆ど作業用としての利用はしていないのですが、時折Windows Vistaの調査をしたい時とか、昔の環境を確認したい時に使えるよう、現在でもいつでも起動できるようにはしてあります。そしてディスプレイは19インチテレビにHDMI接続しています。そのためHDMI経由で19インチテレビから旧PCの音も出ます。

これを早速DVI出力から変換ケーブルで出力するテストをしてみました。すると繋いだ瞬間に次のようなダイアログがでてきました。

これで分かるのは、どうもこのグラボではDVIからは音声出力していないのではないかということです。また興味深いのは、ちゃんとOSでHDMI-DVI変換していることが分かるということですね。これはどうしても結線できない線があって、そのため分かるのか、何らかの識別信号が流れる仕様になっているのか。これは別途調べてみたいと思います。

更にこのダイアログでOKをするとAMD(ATI)のヘルプ画面が出てきて以下のようなことが書いてありました。

HDMI 接続性

お使いのデジタル TV(DTV)が HDMI(High Definition Multimedia Interface)をサポートしており、グラフィックス カードに DVI 接続が備わっている場合、DVI-HDMI アダプターと HDMI ケーブルでコンピューターを DTV に接続することができます。

大部分の AMD グラフィックス カードの DVI 出力は、オーディオ処理に対応し、ビデオとオーディオ信号で構成されています。その場合、DVI-HDMI アダプターと HDMI ケーブルがあれば、HDMI 対応 DTV に接続することができます。

グラフィックス カードの DVI 出力がビデオ信号のみ提供する場合、DTV にビデオを送信するには DVI-to-HDMI アダプターと HDMI ケーブルが必要です。 コンピューターのオーディオ出力から HDMI 対応 DTV のオーディオ入力へ別個に接続する必要があります。 また、DTVを外部オーディオとして設定する必要があります。 詳しくは、DTV のマニュアルを参照してください。 この接続が有効かどうかは、グラフィックス カードによって異なります。 カード固有の情報については、ユーザー ガイドを参照してください。

まさにここに書いてある通りです。つまりこの頃のAMD(ATI)グラフィックチップはDVI出力に対して音声処理(この文面では「オーディオ処理」と言っているが)に対応しているが、カードによってはこの機能提供をしていないこともあるようです。

そして結果的にこのグラボではDVI接続では音は出ませんでした。つまり上記ヘルプの「グラフィックス カードの DVI 出力がビデオ信号のみ提供する場合」に相当しているということになります。柔らかい言い方ですが、要は音声処理は対応していないということです。

しかしこの実験結果はこの流れからする私の期待に反するものでした。実は私はDVIに音声信号を流す方が簡単なのではないと考えていたので、この私の安物グラボでもきっとDVIに音声が乗ってくるだろうと期待していました。HDMIには音声信号を流すので、どのみちグラボで音声処理は必要です。処理した音声信号をHDMIには流す、DVIには流さないといった分岐をする方が面倒なのではないかと考えたのです。つまりHDMI出力を持ったグラボのDVI出力はほぼ音声対応しているだろうという期待です。

しかし現実にこの期待は裏切られました。やはりDVIに音声を乗せるにはちょっと特別な処理が必要なので、安物グラボでは対応していない。また2010年発売という古さもあるのでしょうか。


オンボードグラフィックでは?

しかし2枚のグラボだけの実験結果ではあまりにもサンプルとして乏しい。そこでもう一つ実験環境を見つけました。私のパソコンのオンボードグラフィックです。自作ページでも紹介している通り、2018年現在の私のパソコンのマザーボードはASUS PRIME H270-PROです。

[ASUS PRIME H270-PRO]

オンボードグラフィックというとちょっと正確ではありません。厳密に言うとオンボードグラフィックってマザーボードにグラフィックチップが乗っているものをイメージしますが、このマザーボードにはグラフィックチップは乗っておらず、搭載したCPUのグラフィック機能と使うというものです。

まあその差はここでは問題ではないので、実験に支障はありません。以下のようにグラフィック・インターフェイスはデジタル3羽ガラスが揃ってますから、いろいろ試せそうです。またこのマザーボードは2017年発売の製品です。ある意味ほぼ最新版と言っていいでしょう。どんな動きをするのか楽しみです。

テスト環境はディスプレイは息子のものを使いました。また基本的にはPC切り替え機経由で行います。これは今回の実験は将来私が新ディスプレイを買う時の製品選択の参考にもするため、普段の私の環境通りに行いたかったからです。

早速DVI出力からPC切り替え機を経由してから、最後にHDMIに変換してディスプレイに入力しました。音は出ませんでした。サウンドデバイスにもディスプレイ名のデバイスが出てきません。

次にHDMI出力を試してみます。と言ってもPC切り替え機を経由するので一度DVIに変換して、更にHDMIに再変換することになります。しかしこの場合はサウンドデバイスにもディスプレイ名デバイスが出てきました。

そしてこのデバイスを既定値に設定したところ音が出たのです。

つまりこのマザーボードのオンボードグラフィックは旧PCのグラボ同様DVIに音声出力に対応していないということです。これはASUSのマザーボード側の実装の問題なのか、グラフィック機能を提供しているインテルチップの仕様なのか分かりませんが、たとえ2017年という最新に近い製品でも対応しないものはしないということですね。

このことからグラフィック機能がDVIに音声を乗せるには、何らかの特別対応が必要。単にHDMIの信号をそのまま横流しすればいいだけではないようなので、仕様上音声を乗せる必要のないDVIにあえて乗せないことがあると言えます。

現在どちらが一般的なのか、サンプルが少なすぎてとても言えませんが、何となく半々のような気がしますね。


DisplayPortで試す

実験のついでにDisplayPortも試してみました。最初に息子のPCでの接続で映像すら出なかった変換ケーブルです。

[手持ちのDisplayPort-DVI変換ケーブル]

ただ息子のPCで試したのはDVI出力(PC側)→DisplayPort入力(ディスプレイ側)という接続でしたが、今回はDisplayPort出力(PC側)→DVI入力(切り替え機側)と方向がです。すると映像は出ました。

実は息子のPCで映像が出なかった後、ネットで調べたところ、DisplayPort→DVI変換器のほぼ全てが当該方向だけで逆は対応していない、言い換えれば双方向対応はしていないことが分かりました。

DisplayPortはDVIの後継規格ですが、DVIやHDMIと互換性がありません。しかし後方互換を保つためにDVI出力やHDMI出力に対応するよう設計されています。例えは変換先を検出してDVIだと分かったら、DVI向けの信号を出せるのです。そのため変換アダプターなどは結線するだけで安価に作れます。一方逆方向(DVI→DisplayPort)はというと、旧規格のDVIは勿論、HDMIもDisplayPort向けに変換した信号など出しません。そのため変換器が大がかりな変換作業を実装しないといけません。需要からすると見合わないので製品として殆ど存在しないのでしょう。

まあいずれにしても変換ケーブルの不具合でも、ディスプレイのDisplayPort側の問題でもなかったので良かったです。

しかし映像は映ったのですが、音声は出ませんでした。やはりデバイスにも出てきません。

ここまでの実験の感触からいくとHDMI同様できそうな気がしたのですが、音声乗りませんでした。しかしこれも考えてみると納得です。先ほどのDisplayPortからのDVI、HDMIへの変換仕様からするとDisplayPortは変換先を認識してそれに合わせた信号を送出するので、DVIに合わせた信号を出します。DVI出力にも音声信号を乗せてないこのマザーボードの仕様なので、当然DisplayPortからも音声付のDVI信号が出るはずがありません。

逆に言えば、DVI出力に音声信号を乗せてくるようなグラボであれば、DisplayPort→DVIでも音声が乗ってくる可能性が高いと想像できます。

一応DisplayPortケーブルはあったので、PC側のDisplayPort出力からディスプレイ側のDisplayPort入力に直接繋いでもみました。すると案の定音が出ました。デバイスも出てきます。

ただデバイス名がディスプレイ名(KH250V-Z)ではないんですよね。HDMIと微妙に違います。これはDisplayPortとHDMIの汎用的な違いなのか、インテルチップの特性なのかは他に試せる環境がないので分かりません。


まとめ

これまでの話をまとめると以下のようになるかと思います。

  1. DVIは結線的にはHDMIとあまり変わりなく、HDMIの音声信号は映像信号に重畳して乗せているので、特別なことをしない限り、DVI-HDMI変換器等で転送方向に関わらず音声信号が遮断されることはない。
     
  2. 一方パソコン側(グラボ、グラフィックチップ側)がDVI端子にHDMI同様の音声信号を乗せてくるかは実装次第なので、必ずしも乗っているかは分からない。新しい製品なら乗っているとも言えない。
     
  3. しかしHDMI端子のない古いグラボが標準で対応していることはぼぼないと思われる。
     
  4. DisplayPortについては、DisplayPort→DVIという方向に限るが、2項と同じことが言える。

また検証できる環境が増えたりしたら、検証して改定していきたいと思います。


補足: スピーカー付きディスプレイ選択時の注意

本稿と直接は関係ないですが、この検証で分かったことがあるので補足しておきます。

HDMIの登場で映像信号と音声信号が一つのケーブルに乗ってくるようになって、スピーカー付きディスプレイの音声入力に変化が起きています。アナログ時代はスピーカー用に個別にステレオオーディオケーブルを接続していました。DVI入力が出てきても変わりありませんでした。HDMIに至って、このケーブルが必要なくなった訳です。

勿論アナログVGA入力やDVI入力を併用している限り、この音声入力を廃止する訳にはいきません。その場合の音声入力ソースについて、少々注意が必要です。基本的に映像ソースに応じて音声ソースも自動的に切り替わります。つまりHDMIからの映像を選択している時は音声もHDMIからのものとなり、D-subやDVIからの映像を選択しているときはオーディオケーブルからの音声に自動で切り替わるのです。

これはユーザの利便性を考える当然の動作だと思います。ただ自動切替はいいのですが、逆に手動切替をしたいと思ってもできないのです。そのため例えばHDMI出力のないパソコンからDVI入力のない新しいディスプレイに接続する場合、DVI→HDMI変換デーブルで映像は問題ないですが、もしパソコン側のDVI出力が音声出力に対応していないとパソコンの音をディスプレイのスピーカーから出せないことになりかねません。

極一部のディスプレイでは、映像ソースに関わらず音声ソースを選択、切り替えることができる機種もあるようですが、私が調べた限り、殆どのディスプレイはこのような音声ソース手動切替に対応していないので、映像がHDMIの時にオーディオケーブルからの音声を聴くことはできなくなってます。

またHDMIとDisplayPortしか入力のないディスプレイの場合、そもそもオーディオケーブルの入力端子自体がありません。まあこれもある意味当然なのですが。

問題に遭遇する確率は低いと思いますが、もし古いPCでHDMIやDisplayPort出力がない場合、新しいスピーカー付きディスプレイを購入する場合は入力端子に気を付けた方がいいでしょう。


 
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