ＡＩ投資予測へのチャレンジ ～ 中長期運用と投資一任契約（ラップ口座）

 アマチュア無線とはあまり関係ありませんが、アマチュア向けの機械学習技術に関する内容です。

機械学習は、近年急激に発達したＡＩ技術ですが、陰に表に様々な用途に応用され、技術者が足らないと騒がれています。今回は、身近な用途として、金融分野の投資予測にフォーカスしてみました。

さて、様々な資産投資があふれている中で、最近の投資信託は、購入手数料も手ごろになり、お手軽に投資がしやすい傾向になってきました。ただ、中長期の運用に耐える投資信託は、複数の資産に投資するバランス型タイプが向いている気がしますが、1本だけでは限界があります。どのような投資信託を組み合わせたら良いのかわかり辛く、当たりはずれもあります。

このようなニーズに対応するため、中長期の運用で手間をかけずに、それなりのリターンを得ようとした場合、以前から気になっていた投資一任契約（ラップ口座）があります。資産構成割合のリバランスにより、リターンとリスクを最適化しているとのうたい文句になっています。ただ、各社から販売されているわりに、あまり良いイメージがありません。

実際に販売している証券会社の商品説明を聞きくと、投資一任の運用では、必要な期待リターンを選ぶと、過去の運用実績から求まるリスク許容度が提示され、目標が合意できれば、投資先・運用方針を運用会社に一任して、目標達成の推移を見守ることになります。ただ、リターンは、保証されるものではなく、景気によっては上下に振れることが十分あります。長期的には、目標としたリターンが期待できる点とうたっていますが、それにしても運用手数料が高く感じてしまいます。

ラップ口座の問題は、長期的にはリターンが期待できる分散投資運用を行ってはいますが、そのリスク許容度を受け止めざるを得ない現実があります。このような運用では、ある期間で、リターンが高くできても、その後リスクが顕在化して、リターンが高くできない運用となっている気がしてなりません。

そこで、リターンとリスクを動的に選択でき、運用自体は、一任できる投資運用を探してみました。それでみつかったのが、「ON COMPASS」でした。

公開されている商品紹介ページによれば、「ON COMPASS」運用は、月末時点でのコース選択に従い、翌月11日から1か月間行うことができるようです。必要に応じ、契約締結の翌々月の１日から、コース変更可能なようです。また、年齢・投資方針の選択によりリスクの高いコースは、選択できないしくみになっているようです。8コースありますが、年齢が若くないと7コースまでしか選択できないようです。（無料体験で確認可能）

いずれにしても、投資金額の制約がほとんどない点も評価できます。

次に、下記で公開されている各コースの運用実績（2016/6/11～2020/8/11）から、各コースの騰落率を計算すると、

https://www.monex-am.co.jp/price/

Aコース -2.10%、Bコース -4.06%、Cコース  4.43%、Dコース  9.66%

Eコース 14.88%、Fコース 19.11%、Gコース 22.03%、Hコース 24.82%

上位2コースでは、20%を超える実績があります。年率4%程度で悪くはありませんが、次に、この運用実績から、崩落率が最も高いコースを動的に選択できたとしたら、なんと（たら、れば）

動的にコース選択した場合 78.06%

単独コースの3倍以上となり、前記した一任勘定の問題点の仮説が確認できた気がします。上昇局面では積極運用、下降局面では消極運用できたとしたらこれに近くなると思います。この数値は、運用実績を知った後で選択するのですから、数値が良くなるのは当たり前で、上限理論値となります。

運用実績データを眺めながら、経験に基づき、コース変更できれば、ラップ口座の手数料に見合うリターンが実現できるかもしれませんが、AI技術と組み合わせてみたいと思います。まずは、「ON COMPASS」の契約手続きをしてみたいと思います。

（再クロール更新：2022/12/22）

アナログレコードをハイレゾで楽む～レコード盤のノイズ除去

 中古のレコード盤の入手後、必ず洗浄して、TASCAM DV-RA1000HDで192KHz/24bitでデジタル化後、クラシック・フォーク・ポピュラー音楽などを楽しめるようになりました。ただ、レコード盤を水洗浄していますので、盤面の塵の影響はないはずですが、レコード盤の状態が悪いとノイズや歪が気になることがあります。中古のレコード盤の場合は、購入後でしか盤面の状態がわからないことが多く、宿命のようです。

①レコード盤の引っかき傷・塵による溝の傷により、クリックノイズ

②レコード溝劣化（針および、微細ほこり等による溝の引っかき傷）による小さなレベルのクラックノイズ・女性ボーカルの歪

①は、大きなノイズであると、同じ位置で聞こえるので、気になります。②のクラックノイズは、全体的に聞こえるので、何とかしたいものです。②の女性ボーカルの歪は、改善が難しいと思います。

試しに、世の中にあるノイズクリーナーソフトを調べてみると、「Digital Sound Cleaner」「Audacityのクリックノイズ除去エフェクト」などがありますが、原音までに悪影響が出やすい傾向にあります。

そこで、波形を目で見て手修正することを自動的に行うイメージで、できるだけノイズのみを除去する192kHz/24bit専用クリーナーを作成してみました。完全にノイズを除去するところまではできませんが、原音をできるだけ損なわないようにしてみました。対象ノイズは、中古のレコードの再生でよく問題になる2種類のノイズです。

①レコード盤の傷による比較的大きなレベルのクリックノイズ

　包絡線レベルを越える急峻なパルス状の波形を検出し、ノイズ区間について時間軸を逆にミラーリングして補正

②レコード盤の繰返し再生による溝劣化（針および、微細ほこり等による溝の引っかき傷）による短い区間の比較的小さなレベルのクラックノイズ

　微分波形に含まれる高い周波数成分を検出し、ノイズ区間を直線補間後スムージングして補正

上記の補正方法は、デジタルオーディオの世界で、データが欠落した場合に使われる補間方法です。ノイズの検出条件、補間方法に興味ある方は、ソースコードおよび、そのコメント部をご覧ください。

これでも、拍手・シンバル・ボーカルによっては、影響を受けることがあるので、3レベルに分けたノイズ除去ができるようにしました。ノイズを完全に除去することをできませんが、かなり低減できると思います。

"0"　目立つノイズがある

"1"　ノイズレベルが低いが気になるノイズ

"2"　激しいノイズレベル

除去部分の確認には、「Audacity」で、原音と上下反転させたノイズ除去後の信号をmix downして保存すれば、除去された雑音のみを確認できますので、最適なレベルを選択してください。次は、ベートーベン交響曲第九番の冒頭部分の原音と除去できたノイズの例です。

レコードノイズクリーナー(cleaner.exe)ベータ版V0.9(ZIPファイル)

をソースコードと実行形式で公開します。非商用の範囲で自己責任でご使用ください。なお、オリジナル・改訂版を含め、再配布される場合は、ソースコード・ライセンス条件を同梱していただけるようお願いします。

このツールは、Windowsのコマンドプロンプトから使用しますが、下記は、そのパラメータの仕様です。

Command Line:
cleaner.exe [-{v|vv|vvv}] [wav_file_name [ output_fname 
 [ click_level [ crackle_level [ {p|n}{p|n}... ]]]]]
  options:
      v   -> verbose log output
      vv  -> verbose detailed log output
      vvv -> verbose full log output
  arguments:
      wav_file_name -> 24bit stereo WAVE file name
      output_fname  -> cleaned output file
      click_level -> 0:normal click noise
               1:light click noise
               2:havy click noise
      crackle_level -> 0:normal crackle noise
               1:light crackle noise
               2:havy crackle noise
      p | n | c -> 1st culumn for L-ch, 2nd culumn for R-ch, pnpn (default)
               p: apply positive click noise
               n: apply negative click noise
               c: apply crackle noise

オプション例：

2 2 ppnnppcc	レコード盤に深い傷、再生回数により盤面が荒れている場合	
0 2 pnnpcc	レコード盤に傷、再生回数により盤面が荒れている場合
0 0 pnnpcc	再生回数により盤面が荒れている場合
1		わずかなノイズが残っている場合
0 0 pnpn	レコード盤にノイズがある場合（オプションなし時のデフォルト設定）

今回は、MCカートリッジV-57(AT-312EP)の再生信号に絞って、様々な盤面状態のEP7枚、LP40枚のノイズ除去を行ってチューニングしました。他のカートリッジでは異なる結果になるかもしれませんが、了承ください。

アナログレコード音源をハイレゾでクリアに楽しむために、お役に立てれば幸いです。

（再クロール更新：2022/12/22）

アナログレコードをハイレゾで楽む～カートリッジの周波数特性測定

 音源としてアナログレコードは、経験豊富な良い耳を持たないと、評価が難しい面があります。また、多くのカートリッジは、製造後かなりの年月が経っているため、ダンパなどの性能の劣化が予想されるため、まずは、定量的なカートリッジの評価を行い、それを基に好きな音のカートリッジを見つけていくことにしました。

評価方法は、リファレンス音源として「Ortofon Test Record」を評価対象のカートリッジの再生信号をデジタル化し、PCで分析することにしました。

このレコードは、それなりの値段しますが、どのプレーヤー・カートリッジでも再生系全体を評価可能にしてくれる点では、素晴らしい音源だと思います。逆にこれがなければ、評価ができませんでした。限られたカートリッジですが、「Ortofon Test Record」と、TASCAM DV-RA1000HDの組み合わせで評価を進めました。

登場させたカートリッジは、使用しているターンテーブルがリニアトラッキングですのでT4P規格のAudioTechnica AT311EP、Diatone MAG-57、Grado Blue2、Technics EPC-P202C EPC-P23、Pioneer PC-296、Kenwood V-57です。（192KHz、24bitサンプリングで収録した「Frequency Sweep 800 Hz - 50 kHz」があればどんな再生系でも分析可能です）

それぞれのカートリッジ仕様には、再生周波数範囲が記載されていますが、条件は様々で、比較が難しい面があります。また、互換針が発売されていますが、針によって特性が変わるのではないかと、興味がありました。

今回テストするカートリッジ EPC-P202C系列には、EPC-P22、P23、P24、P25、P27など、同じ針を使える兄弟が多くあります。互換針は、さすがPanasonicでワールドワイドで広く使われているため、スイス・ドイツなどの互換針メーカーが発売しているようです。さらに針には、針形状が円柱、楕円柱などのバリエーションがあります。

Pioneer PC-296も同じようにAudio TechnicaのAT-92E系列で、互換針があります。eBayで、EVGというブランドのレコード針を見かけました。EVGは、アメリカの補修部品サプライヤーのようで、商品説明では、日本製レコード針を提供しているようです。EVG PM2323Dは、Audio Technicaのようですし、EVG PM2855DとEVG PM2855DEは、JICOの可能性があります。

さて、「Ortofon Test Record」の「Frequency Sweep 800 Hz - 50 kHz」は、一定振幅で、RIAA補正がかかっていません。今回のように、RIAAイコライザー通してサンプリングしたため、逆RIAA補正をかける必要があります。当初、GPL音楽編集ソフトウェア「Audacity」を用い、PCMデータ上で逆RIAA補正をかけ、周波数分析ソフトウェア「WaveSpectra」で目視確認しました。周波数スペクトル特性が見れますが、カートリッジ特性として定量的な実効電圧・セパレーション・歪率は、計測できません。「WaveSpectra」の機能として歪率が表示できますが、十分ではありません。

そこで、アナログ回路シミュレータの定番「LTSpice Ⅳ」を利用できないかと検討した結果、過渡応答分析で、逆RIAA補正・実効電圧計・セパレーション計・歪率計をソフト的に実現することができました。解析時間はかかりますが、測定器を比較的簡単に実現できたことは、驚きでした。プロフェッショナルだとMATLABを使うのではないでしょうか。

28秒間の「Frequency Sweep 800 Hz - 50 kHz」192KHz 24bit PCM（sweep.wav）を切り出した後、過渡応答シミュレーションは、次の4ステップに分けておこないました。処理内容に興味がある方は、公開したascファイル（回路図）を参照ください。

①逆RIAA補正（riaa_ieq.asc、sweep.wav -> sweep_ieq.wav）

　800Hz～50KHzのBPF後、製作したイコライザーの逆NFを行いカートリッジ出力相当の信号をwavファイルに保存

②基本周波数除去（歪成分抽出）（sweep_thd.asc、sweep_ieq.wav -> sweep_thd.wav）

　800Hz～50KHzのBPF後、基本周波数を抽出するため、ゼロクロス検出によるF-V変換を行い、電圧でノッチ周波数を可変にしたツインTノッチフィルターをわずかにノッチ周波数をずらした2段構成で、基本周波数を除去し、歪成分信号ををwavファイルに保存

「WaveSpectra」で歪成分信号を見ると高調波成分分布の確認が可能

③実効出力電圧・セパレーション・歪率の計算（sweep_sep_thd.asc、sweep_ieq.wav, sweep_thd.wav -> sweep_sep_thd.wav）

　800Hz～50KHzのBPF後、カートリッジの実効出力電圧、左右のカートリッジの実効出力電圧比からセパレーション、カートリッジ出力信号と歪成分信号の実効出力電圧比から歪率を求め、wavファイルに保存

④グラフ化（RecordCartridge.xlsm）

　EXECLのVBA（Mainマクロ）によりsweep_sep_thd.wavファイルを読み込み、校正信号による補正（高域の減衰補正）を行い、出力電圧・セパレーション・歪率の周波数特性をグラフ化

LTSpiceには、64ビット版もありますが、LTSpice 64ビット版では、wavファイルの入出力に問題があったため、32ビット版「LTSpice Ⅳ」を用いました。32ビット版ですので、メモリ制限があるため、オプション"Marching Waveforms"を無効にしてTransient解析を行う必要があります。十分なディスク容量も必要になります。3.4GHz 4-Coreで8時間程度の時間が必要ですが、出力は、wavファイルに出力されます。この出力をExcelに読み込むVBAを作成し、グラフ化しました。

「Ortofon Test Record」の再生信号をA/D変換した192kHz24bitのwavファイルからカートリッジの実効出力電圧・セパレーション・歪率を計測できる「LTSpice Ⅳ」ascファイル一式ベータ版V0.9(ZIPファイル)を公開します。非商用の範囲で自己責任でご使用ください。なお、オリジナル・改訂版を含め、再配布される場合は、ライセンス条件のコメントを消さずお願いします。

以上のように、「Ortofon Test Record」＋A/Dコンバータ＋LTspice＋EXCELで、どんなカートリッジでもその周波数特性の実力を大まかに知ることができることが確認できました。他の測定器を用いた結果との比較はできていませんが、数をこなした結果、それなりの周波数特性が確認できるのではないかと思います。いつかLTspiceの代わりにプログラムを作成してみたいのですが、いつになるか定かではありません。

V-57+EVG PM2323D

Grado Prestige Blue2

EPC-P202C+Technics EPS-202DE（ボロンカンチレバー+楕円柱の中古）

EPC-P202C+Technics EPS-23ES（楕円柱の中古）

EPC-P202C+Generic EPS-24ES（楕円柱）

EPC-P202C+EVG PM2855DE（楕円柱）

EPC-P202C+EVG PM2855D

EPC-P23+Technics EPS-23ES（楕円柱の中古）

EPC-P23+Generic EPS-24ES（楕円柱）

EPC-P23+EVG PM2855DE（楕円柱）

EPC-P23+EVG PM2855D

PC-296+Audio Technica ATN3472SE（楕円柱）

PC-296+JICO 30-45

PC-296+3D-57M

MAG-57+Audio Technica ATN3472SE（楕円柱）

MAG-57+JICO 30-45

MAG-57+3D-57M

AT311EP+Audio Technica ATN3472SE（楕円柱）

テスト結果のPDF
を参考までに添付します。

評価のまとめとしては、

・Audio TechnicaのVMは、歪が少ない傾向にある

・Audio TechnicaのVMは、振動子実効質量が大きいため、楕円針の性能を出せていない。円錐針の方がバランスが良いかもしれない

・Audio TechnicaのVMは、10KHz台で出力が減衰し始めるが、なだらかで高域を稼いでいる

・TechnicsのMMは、20KHzまで高域が伸びているが、その後の減衰は大きい傾向がある

・TechnicsのMMは、セパレーションが良い傾向がある

・TechnicsのMM用の海外互換針は、20KHz付近でピークが出ている

・GradoのMIは、きれいに高域まで伸びているが、セパレーションに多くのピークが出ている

・MCは、高域まで伸び、バランスが良い

・ダンパが劣化するとセパレーションまたは、高域特性が出なくなる傾向があるようである

比較的バランスが取れたカートリッジ特性の例は、

V-57+EVG PM2323D

Grado Prestige Blue2

EPC-P202C+Generic EPS-24ES（楕円柱）

EPC-P23+Technics EPS-23ES（楕円柱の中古）

PC-296+Audio Technica ATN3472SE（楕円柱）

MAG-57+3D-57M

AT311EP+Audio Technica ATN3472SE（楕円柱）

出力電圧・セパレーション・歪率だけではなく音質に係わるパラメーターにコンプライアンスがあります。

V-57で10x10-6cm/dyne、EPC-P202Cで12x10-6cm/dyne(100Hz)、GradoPrestigeBlue2で20x10-6cm/dyneですので、GradoPrestigeBlue2は、クラシックで滑らかな音調を醸し出すようです。

以上、総合的なバランスから、MCで針交換ができるV-57+EVG PM2323Dが良いように感じられました。このV-57(AT-312EP)は、針交換ができるMCとして革新的ですが、発売当時は正統派MCと比べ音質が中途半端と評価されて人気がなかったように思えます。今回の評価結果を含め、コストパフォーマンスが良いハイレゾ音源用として実用性が個人的に気に入っています。

カートリッジの癖を頭に入れながら、アナログレコード音源をデジタル化して楽しみたいと思います。

（再クロール更新：2022/12/22）