I. 序論：「小ささ」は正義か？ — シングルボードコンピュータが挑む物理法則
Windowsの巨大なシステム（Route A）とは対極に位置するのが、Raspberry Pi（ラズベリーパイ）に代表されるシングルボードコンピュータ（SBC）を用いたアプローチです。 このルートの哲学は、「ハードウェア・リダクション（縮小化）」です。
1. 「引き算」の極北
Route Aが「巨大な電源と筐体でノイズを抑え込む」アプローチなら、Route Dは「そもそもノイズ源となる回路を物理的に存在させない」というアプローチです。 CPU、メモリ、I/Oが名刺サイズの基板に収まり、消費電力はわずか数ワット。巨大なATX電源も、ノイズを撒き散らすグラフィックボードも、複雑なチップセットも存在しません。 信号経路は極限まで短縮され、データの発生源から出口までが数センチで完結します。
2. Windowsユーザーが陥る「誤解」
しかし、ここには巨大な落とし穴があります。多くの人は「消費電力が少ないなら、スマホの充電器で動くだろう」「小さいから振動の影響も受けないだろう」と直感的に考えます。 断言しますが、それは間違いです。
ラズパイは、その「軽さ」ゆえに、物理的な質量（イナーシャ）と電気的な慣性（キャパシタンス）が欠如しています。そのため、外部からの振動や電源の質に対して、Windows PC以上に敏感かつ神経質に反応する、極めてデリケートな機器なのです。 本稿では、この「小さな巨人」を使いこなし、数百万円のトランスポートを凌駕するための、電源と振動のパラドックスを解き明かします。
II. ソフトウェアの世界地図：世界標準と日本の「特異点」
ラズパイをオーディオ機器に変えるのはOS（ソフトウェア）です。世界には様々なディストリビューションが存在しますが、音質へのアプローチは大きく異なります。
1. 世界標準のOS群：利便性と「素直さ」の追求
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Ropieee (XL): 世界中のRoonユーザーが愛用する、Roon Bridge専用OSのデファクトスタンダード。余計な処理をせず、データを右から左へ流す「土管」に徹することで、色付けのない素直な音を実現します。
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Volumio / Moode Audio: Webブラウザで完結する使いやすさが魅力ですが、汎用カーネルベースであるため、極限のレイテンシ制御やジッター低減においては、後述する特化型OSに譲ります。
2. チューニングの極北：GentooPlayer (イタリア)
Symphonic MPDの強力なライバルです。
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RamSystem: OSとプレーヤーを全てRAM（メモリ）上に展開し、SDカードへのアクセスを完全停止させる機能。これにより、電源ノイズとレイテンシを極小化します。
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音質: 「圧倒的な透明度」。汎用Linuxカーネルのチューニングとしては世界最高峰にあり、RoonやHQPlayer NAAとしても動作する柔軟性があります。
3. 日本発・孤高の特異点：Symphonic MPD
世界でも類を見ない、「ハードリアルタイム」に特化したOSです。
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Xenomaiによる支配: 通常のLinuxカーネルではなく、産業用ロボット制御に使われるXenomai拡張を採用。オーディオ処理をOSの管理外（コ・カーネル）で実行し、マイクロ秒単位で遅延を保証します。
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比較: GentooPlayerが「限りなく静かなLinux」なら、Symphonic MPDは「Linuxであることをやめた制御装置」です。音の立ち上がり（トランジェント）の鋭さと、位相の狂いのなさにおいては、世界中のどのOSとも異なる次元にあります。
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AOE (Audio Over Ether): さらに、再生（フロント）と出力（バック）を2台のラズパイに分離し、LAN直結で負荷を分散する構成は、ノイズ分離の理想形です。
III. ソフトウェアの極致：Symphonic MPDの「狂気」
なぜ、数あるSBCの中でラズパイが選ばれるのか？ その最大の理由は、日本発の革命的OS 「Symphonic MPD」 が動作するプラットフォームだからです。これは単なるLinuxディストリビューションではなく、オーディオ再生の概念を根底から覆すシステムです。
1. Xenomaiによる「ハードリアルタイム」の衝撃
通常のLinux（標準カーネル）やWindowsは、処理の遅延を「ベストエフォート（努力目標）」で減らそうとします。しかし、Symphonic MPDが採用する Xenomai（ゼノマイ） は、産業用ロボットや航空宇宙制御に使われる「ハードリアルタイム拡張」です。
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決定論的動作 (Deterministic): 通常のOSでは、割り込み処理などで音声データの転送が数ミリ秒遅れることが許容されます（バッファで誤魔化します）。しかし、Xenomai下では、オーディオプロセスはOSの管理外にある「コ・カーネル（Co-Kernel）」という特権空間で実行されます。ここでは、どんなにCPU負荷が高まろうとも、マイクロ秒単位で保証されたタイミングでデータが転送されます。
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ジッターの根絶: データ転送のタイミングが物理法則のように一定になるため、ソフトウェア由来のジッター（時間軸の揺らぎ）が理論的限界まで排除されます。
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聴感上の革命: 時間軸の揺らぎが消滅することで、音の立ち上がり（トランジェント）が「痛いほど速く」なり、空間の見通しが「異常なほど透明」になります。これは、バッファを積んだWindows機では決して到達できない領域です。
2. AOE (Audio Over Ether) による「負荷と静寂の分離」
Symphonic MPDの真骨頂は、フロントエンド（再生制御）とバックエンド（DAC駆動）を2台のラズパイに分け、専用のLANケーブルで直結するAOE構成です。
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フロントエンド (Server): ファイルの読み込み、デコード、UI処理を担当。CPU負荷が変動し、ノイズが発生します。
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バックエンド (Renderer): フロントから送られてくる「純粋な音声データ（Raw LPCM）」を受け取り、I2S信号に変えることだけに専念します。
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分離の意義: バックエンド側のCPU負荷は、極限まで低く、かつ一定に保たれます。これにより、消費電流の変動がなくなり、電源電圧が完全にフラットになります。電気的な静寂の中で生成されたI2S信号は、DACにとって最高の御馳走となります。
IV. 電源のパラドックス：なぜ「省電力」なのに「強力な電源」が必要なのか？
ラズパイの消費電力はアイドル時で3〜4W、ピークでも7W程度です。しかし、オーディオ用として運用する場合、5V/3A〜5Aクラスの瞬発力のある電源が必須となります。
1. オンボードVRMの貧弱さと「スルー出力」のリスク
マザーボード編で議論した通り、PCの音質はVRM（電圧レギュレータ）の質で決まります。
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ラズパイのVRM: コスト数百円の基板に載っているVRM（PMIC）は、最低限のスイッチング回路であり、ノイズ除去能力も、負荷変動への追従性（瞬発力）も極めて低いです。
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入力＝出力: つまり、外部から供給される5V電源の質が、ほぼそのまま（スルーで）CPUやクロック、USBバスパワーの質になります。Windows PCのような強力な多フェーズVRMによる「浄化作用」は期待できません。「電源の質が100%音になる」、それがラズパイです。
2. 「消費電力」ではなく「変動（di/dt）」への追従
Symphonic MPDのような超低レイテンシOSを動かすと、CPU負荷はマイクロ秒単位で鋭くスパイク状に変動します。
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電圧降下の恐怖: 貧弱なACアダプタは、この一瞬の電流変化（
di/dt ）に対して電圧を維持できず、電圧降下（サグ）を起こします。電圧が揺らげば、クロックの位相が揺らぎ、ジッターが発生します。 -
余裕（ヘッドルーム）の必要性: 平均消費が1Aでも、瞬時に3A出せる電源が必要です。この「電流のダム」のような余裕が、低域の制動力と音場の安定感を生みます。
V. 推奨電源ユニット：スイッチングの頂点とバッテリーの深淵
ラズパイオーディオの成否は、電源選びで決まると言っても過言ではありません。
1. 産業用スイッチング電源の最高峰：ダイトロン (Daitron) RFS50A-5
「スイッチング電源は音が悪い」という常識を覆す、オーディオファイルの間で伝説となりつつある名機です。
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概要: ダイトロン（Daitron）の超低ノイズ・スイッチング電源。
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価格: 約4万円〜
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特徴: 本来は医療機器や電子顕微鏡などの高精度計測器に使われるグレードです。リップルノイズが極小（数mV以下）でありながら、スイッチング電源特有の高速な負荷応答性を持っています。
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音質: リニア電源のような静寂性を持ちながら、スピード感とダイナミクスにおいてはリニア電源を凌駕します。ラズパイの弱点である「線の細さ」を補い、筋肉質な力感を引き出します。
2. 究極の解：バッテリーフローティング + LT3045 (5A構成)
Route Aで確立した手法の応用であり、物理的なノイズ遮断の極致です。
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構成: LiFePO₄バッテリー → LT3045パラレル (5A仕様) → ラズパイ (GPIO 5Vピンへ直結)。
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理由: USB-C端子（入力）すらバイパスし、GPIOピンから直接5Vを注入することで、基板上のポリヒューズや保護回路による抵抗（インピーダンス）を回避します。
※通電前に回路の確認は入念に、LiFePO₄バッテリーを直接つなぐと壊れるのでレギュレーターは必須です。 -
音質: 「完全な静寂」と「無限のスピード」。バッテリーによるグランドの安定化と、LT3045による定電圧化が、ラズパイをハイエンドトランスポートへと変貌させます。
VI. HATとI2Sの科学：ラズパイをオーディオ機器に変える「帽子」と「直結」
ラズベリーパイ単体では、オーディオ出力はおまけ程度の品質です。ここで登場するのが、GPIOピンに合体させる拡張基板「HAT (Hardware Attached on Top)」と、I2S接続です。
1. I2S直結：USBもLANも通さない「基板間伝送」
Route Dの最大の武器であり、DACとの接続における最終兵器がI2S（Inter-IC Sound）接続です。
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USBとの違い: USB伝送は、データをパケット化し、エンコードして送信し、受信側でデコードして再構築するという複雑な手順を踏みます。これに対し、I2SはDACチップが理解できる「生データ」そのものです。
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信号線:
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SDATA: 音楽データそのもの。
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BCK (Bit Clock): 1ビットごとのタイミング。
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LRCK (Word Clock): 左右チャンネルの切り替え。
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MCLK (Master Clock): 全体の動作基準。
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メリット: 変換プロセスが一切ないため、情報の欠落や変質が原理的に起こりません。「基板の上で配線しただけ」という、究極の鮮度がここにあります。
2. HATの役割：リクロックとMCLK生成
ラズパイ本体が出力するI2S信号は、実はMCLK（マスタークロック）を含んでおらず、ジッターも多いです。HATはこの欠陥を補います。
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リクロック: HAT上の高精度クロック（NDK DuCLa等）を使って信号を再生成し、ラズパイの汚れたクロックを捨てます。
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MCLK生成: DACが必要とするマスタークロックを生成し、I2S信号に付加して出力します。
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推奨HAT:
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Allo DigiOne Signature (S/PDIFの最高峰):
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ラズパイ側（ダーティサイド）と出力側（クリーンサイド）の電源を基板上で物理的に分離（ガルバニック絶縁）しているのが最大の特徴です。クリーンサイドに独立した高品質電源（バッテリー等）を供給することで、ラズパイのノイズを完全に遮断し、驚異的な低ジッターS/PDIF出力を実現します。
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Ian Canada (I2S/DIYの極北):次の章で詳細解説
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単一のボードではなく、「FifoPi（リクロッカー）」「HDMIpi（I2S送信）」「PurePi（電源）」などを積み重ねて構築するタワー型システムです。
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ラズパイのクロックを完全に捨て去り、HAT上の超高精度クロック（SC-Cut OCXO等に換装可能）で信号を新生させます。世界最高峰のトランスポートに匹敵するI2S出力を自作するための究極のソリューションです。
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3.I2S出力 HATの選択肢：ラズパイをハイエンドトランスポートに変える翼
I2S over HDMIを出力するためのHATは、単なる変換コネクタではありません。ラズパイの弱点（クロックとノイズ）を補うための「リクロッカー」としての性能が問われます。
1. Ian Canada (イアン・カナダ) システム：究極のスタック構築
【評価：DIYオーディオの到達点】
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HDMIpi MkII :
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これは単なる「送信機（I2S信号をHDMIケーブルに乗せるドライバ）」です。これ単体をラズパイに載せただけでは、ラズパイの精度の低いクロックで動作することになります。
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真の姿（FifoPiとの結合）:
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Ian Canadaの真骨頂は、「FifoPi (リクロッカー)」という別の基板の上に、このHDMIpiを亀の子（スタック）にすることにあります。
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FifoPiがラズパイからの信号を一旦メモリに蓄え、基板上の超高精度クロック（SC-Cut OCXOなどに換装可能）で完全に打ち直してから、HDMIpiに送ります。
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推奨構成: Raspberry Pi 4 + FifoPi Q7 (リクロッカー) + HDMIpi (送信機) + PurePi (独立電源)
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この「タワー」を構築した時、数百万円のメーカートランスポートを凌駕する物理特性が得られます。
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2. Pi2 Design - Pi2AES (及び Mercury)
【評価：プロ仕様のオールインワン・レジェンド】
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概要: アメリカのPi2 Designが開発した、オーディオファイル界の伝説的HATです（現在は後継のMercuryストリーマーなどに技術移行していますが、基板単体も根強い人気があります）。
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特徴: I2S (HDMI)、AES/EBU、S/PDIF (Coax/BNC/Toslink) の全てを1枚の基板で出力可能。
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技術: 高精度なNDK製クロックと、適切なバッファリング、そしてデジタルアイソレーショントランスを基板上に実装しており、「1枚挿すだけでプロ機材レベルの出力」が得られます。
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現状: 入手性が不安定ですが、見つけたら即確保すべき名機です。
3. 中華製 I2S DDCボード (Audiophonics / AliExpress)
【評価：バジェットHi-Fiの救世主】
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概要: 「Raspberry Pi I2S HDMI」などで検索すると出てくる、数千円のシンプルな基板です。
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特徴: 機能はシンプルに「ラズパイのGPIOからI2Sを取り出し、HDMI端子から出す」だけです。リクロック機能を持たないものが多いため、素の状態ではラズパイのジッターがそのまま出ます。
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活用法: これこそ、「記事14」で紹介した改造（クロック換装・外部電源化）のベースとして最適です。安価な基板をベースに、自分の手でジッターを撲滅する実験台として楽しめます。
VII. 実践：I2S対応DAC推奨リスト（価格・特徴・選定理由）
I2S接続（HDMI形状 ※映像用とは互換性なし）を活用できる、世界的に評価の高いDACです。
1. エントリー〜ミドルクラス
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ブランド / モデル |
実勢価格 |
選定理由と特徴 |
I2S設定 |
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SMSL VMV D2R |
約13万円 |
ROHM社製フラッグシップDACチップを搭載し、アナログライクで厚みのある音質。この価格帯でI2S入力を備え、ラズパイとの相性が抜群。 |
メニュー変更可 |
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Topping D90 III Sabre |
約13万円 |
ESS ES9039SPROを2基搭載。測定値（SINAD）は世界最高峰。I2S接続でジッターを排除し、極限の透明度を体験できる実験機として最適。 |
メニュー変更可 |
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Gustard A26 |
約20万円 |
AKM AK4499EX搭載。LANレンダラー機能もあるが、あえてラズパイからのI2S入力を選ぶことで、内蔵レンダラーを超える鮮度が得られる。 |
メニュー変更可 |
2. ハイエンドクラス（R2Rの聖域）
I2S接続は、オーバーサンプリングを行わないNOS（Non-OverSampling）R2R DACにおいて、その真価（位相の正確さ）を最大限に発揮します。
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ブランド / モデル |
実勢価格 |
選定理由と特徴 |
I2S設定 |
|---|---|---|---|
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Holo Audio May (KTE) |
約80万円 |
世界中で絶賛されるR2R DACの最高峰。USB入力よりもI2S入力の測定値が優れており、開発者自身がI2Sを推奨している。圧倒的な静寂とリアリティ。 |
固定 (Alt設定有) |
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Denafrips Terminator Plus
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約100万円 |
巨大な電源部とディスクリートR2Rラダー。I2S接続により、R2R特有の「濃密な音」に「現代的なスピード」が付加される。 |
ボタン変更可 |
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Rockna Wavedream |
約150万円 |
MSBの元エンジニアが設計。FPGAとR2Rの融合。I2S接続時のクロック同期に優れ、ラズパイHATと組み合わせることで数百万クラスのCDプレーヤーを超える音が出る。 |
メニュー変更可 |
VIII. 筐体の物理学：ラズパイの「弱点」をどう克服するか
ここが多くのユーザーが見落とすポイントです。ラズパイは基板が小さく軽いため、電気的なグランド（GND）電位が極めて不安定です。
1. 質量の欠如とGNDの揺らぎ
ラズパイ単体（数十グラム）では、信号を出力する際の電流変動に対し、基準となるグランド電位がふらつきます。これが「低域の軽さ」「音の線の細さ」の原因です。
2. 解決策：重厚な金属ケースによる「GNDの要塞化」
プラスチックケースは論外です。ラズパイをオーディオ機器にするには、「物理的な質量」を与える必要があります。
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Flirc Raspberry Pi Case: 基板全体をアルミボディでサンドイッチし、ヒートシンク兼シールドとして機能させます。
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純銅/真鍮削り出しケース: 自作派の中には、キロ単位の金属ブロックにラズパイを固定し、グランド電位を物理的に不動化させる猛者もいます。これにより、Route A（重量級PC）に匹敵する「音の厚み」を獲得できます。
IX. 結論：「小さな巨人」が突きつけるオーディオの真理
Route D（軽量化の極致）は、「高域の透明度」と「鮮烈な過渡応答（トランジェント）」において、Route A/B（重量級PC）をも凌駕するポテンシャルを持っています。特に、Symphonic MPDによるハードリアルタイム処理と、I2S直結による最短経路がもたらす音は、デジタル特有のベールを完全に剥ぎ取った「剥き出しの鮮度」です。
しかし、このルートには強烈なパラドックス（逆説）が存在します。
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安価なラズパイを活かすために、本体価格の数倍〜数十倍のコストを「電源」と「筐体」にかける必要があるということです。
あなたが選ぶべき「音の傾向」
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力感とエネルギー: ダイトロン RFS50A-5 などの超高性能スイッチング電源を選択し、ラズパイの弱点である「線の細さ」を補う。
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究極の静寂と透明度: バッテリー + LT3045 で電源ノイズをゼロにし、物理的な静寂を極める。
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実在感の補強: 重厚な金属ケースでラズパイをサンドイッチし、貧弱なGNDを物理的に補強する。
ラズパイオーディオは、単なる「安価な遊び」ではありません。それは、「最小の回路規模で、電源とクロックの物理学を極限まで実験できる」という、現代オーディオにおける最も純粋な実験室なのです。ここで得られる知見と音は、ハイエンドオーディオの核心に触れる体験となるでしょう。
