地デジUSBチューナーのブロックノイズが嫌で、ドライバを作り直した（macOS※ / Windows / Android / Linux）

TL;DR

録画のブロックノイズと音飛びが嫌で、PLEX PX-S1UD のドライバをカーネルの外に作り直しました。成果物は CLI 一本 siano-ts で、MPEG-TS を stdout に出します。Linux・Windows・Android（Termux）は実機で TS が出るところまで確認済みです。※ macOS はビルドが通っているだけで、実機のチューナーはまだ繋いでいません。

何を作ったか

siano-ts はユーザ空間のドライバで、やっていることは次のとおりです。

1. libusb で PX-S1UD を開く
2. isdbt_rio.inp を載せる
3. 日本の地デジの物理チャンネルに合わせる
4. MPEG-TS を stdout に書く

プロトコルは Linux の smsusb / smscoreapi / smsdvb（GPL）をユーザ空間へ移植したもので、本体は GPL-2.0-or-later です。

複数 OS 対応

カーネルを捨てた理由はブロックノイズでしたが、ユーザ空間で書き直したことで、カーネルモジュールが無い場所でも同じチューナーが開くようになりました。

	カーネル smsusb	siano-ts
普通の Linux	動く。debugfs の WARN と DKMS が残る	動く
Home Assistant OS	CONFIG_SMS_USB_DRV が無い	動く。筆者も現在利用中
Windows	PLEX のカーネルドライバは HVCI（コア分離）と相性が悪い	WinUSB（Zadig）で、HVCI を切らずに録画できた
macOS	地デジ USB を開く手段が見当たらない	CI でビルドが通る。実機は未
Android (Termux)	不可	Termux の termux-usb -e で、Google TV Streamer に挿して TS が出た
Android (APK)	不可	dtv-android が動作確認済み

macOS は実機を持っていないため未検証です。動作報告も不具合報告も歓迎します。

使い方

siano-ts を入れて、mirakc / Mirakurun の tuner command を差し替えてください。

./siano-ts --list
./siano-ts --channel 27 -t 30 -o /tmp/nhk.ts

Windows なら siano-ts.exe を同じ引数で叩きます。

mirakc に渡すときは、チャンネル定義の channel を物理番号にしてください。

# mirakc（channels[].channel は物理番号。例: '27'）
tuners:
  - name: PX-S1UD
    types: [GR]
    command: siano-ts --channel {{{channel}}} --firmware /lib/firmware/isdbt_rio.inp
filters:
  decode-filter:
    command: recisdb decode --input - -

# Mirakurun
- name: PX-S1UD
  types: [GR]
  command: >-
    siano-ts --channel <channel> --firmware /lib/firmware/isdbt_rio.inp

バイナリと isdbt_rio.inp は Releases に並んでいます。B-CAS は recisdb と PC/SCリーダに任せます。decode-filter に置いておけば、番組表スキャンは生 TS の PAT / SDT を読みます。なお USB の URB 長は 188 の倍数ではないため、siano-ts の側で TSパケット境界に揃えてから出しています。ここを揃えずに渡すと、mirakc の scan-services が空で終わります。

Windows（Zadig で WinUSB に載せる）

PLEX のドライバが当たったままでは libusb から開けないので、WinUSB に載せ替えます。

1. Zadig を落として管理者権限で起動する
2. Options → List All Devices にチェックを入れる（既にドライバが当たっている機器は、これを入れないと一覧に出ない）
3. 一覧から PX-S1UD を選ぶ。USB ID が 3275:0080 であることを確認する
4. 右側のドライバを WinUSB にする
5. Replace Driver を押す

以後 siano-ts.exe から開けます。コア分離（HVCI）も Secure Boot も有効のままで構いません。

戻すときは、デバイスマネージャーで当該デバイスを右クリック → デバイスのアンインストール → 「このデバイスのドライバーを削除します」にチェック → 抜き差しして PLEX のドライバを入れ直します。

WinUSB に載せ替えたデバイスは、BonDriver からは見えなくなります。同じ機器を BonDriver と siano-ts で同時には使えません。

Android（Termux）

アプリからは /dev/bus/usb を開けないので、Termux に fd を取ってもらいます。

pkg install termux-api libusb
termux-usb -l
termux-usb -r -e "./siano-ts --channel 27 -t 30 -o /sdcard/nhk.ts" /dev/bus/usb/001/002

-r で権限ダイアログを出し、-e に渡したコマンドへ fd を引き渡します。siano-ts は末尾に付く整数を fd として解釈するので、--fd を明示しなくても通ります。Termux:API アプリの導入も必要です。

Android（APK）

Google TV Streamer や Android TV に ADB 経由でインストールすることで、mirakc / EPGStation がPC無しで利用できます。接続にはUSBハブなどをご利用ください。録画の保存先はリムーバブルストレージを推奨します。

Home Assistant OS

同じ構成のアドオンも置いてあります。

https://github.com/Khronos31/hassio-addons/tree/main/mirakc
https://github.com/Khronos31/hassio-addons/tree/main/epgstation

あとがき

長年バグが放置されていた既存のドライバを放棄した結果、より安定したものが作れて満足しています。macOS での地デジ視聴については情報が見つからなかったので、これで視聴ができるようになると嬉しいです。実際の動作報告を心待ちにしています。

蛇足

ライセンスについて

ファームウェア isdbt_rio.inp の LICENCE.siano は、無改変のバイナリ形式での再配布を許可する一方、著作権表示の再現を求め、リバースエンジニアリングを禁じています。実行ファイルへ埋め込むと「無改変のバイナリ」ではなくなるため、Releases ではバイナリの隣にファイルとして置いています。linux-firmware と同じ mere aggregation です。

出発点

PX-S1UD は Siano RIO の地デジUSBドングルで、Linux ならカーネルの smsusb / smsdvb が /dev/dvb を生やしてくれます。うちではそれを mirakc に渡して録画していました。

その録画に、映像のブロックノイズと音声の飛びが乗ります。電波を疑って C/N も UCB も見ましたが、どちらも問題ありません。USBハブが犯人だと思い込んで配線を組み替え、それでも直りませんでした。

本丸は smsdvb-debugfs.c にありました。debugfs のバッファに sysfs_emit_at() を使っています。この関数は sysfs の show() 向けで、渡されたバッファがページ境界に乗っていないと WARN を出し、何も書かずに帰ります。debugfs 側のバッファは構造体の中にあるので、境界には決して乗りません。

つまり統計を受け取るたびに WARN が出ます。しかもそれが走る場所は URB完了の bottom half で、ここは同じコントローラ配下の USB が共有しています。TS の取りこぼしと lsusb のスタックと /var/log の数十 GB は、まとめて同じ原因から出ていました。

debugfs を外して smsdvb だけ差し替えたところ、同じ 15 分で ffmpeg の corrupt は 545 件から 5 件に落ちました。この残った 5 件が何だったのかは、後で測り直したときに分かります。いずれにせよカーネルを上げるたびにモジュールを焼き直すことになりますし、Home Assistant OS のようにカーネルを差し替えられない環境では、その焼き直しすら選べません。

そこまで来て、作り直すことにしました。

測って比べた

「カーネルを捨てたが、代わりに品質を落としていないか」を確かめないと意味がありません。同じマシン・同じチャンネル・同じデコーダで、カーネル経路とユーザ空間経路を 5 分ずつ 交互に 3 本ずつ取りました。交互にしたのは、時間帯による電波と負荷の変動を相殺するためです。

マシンは手持ちで最も非力な Atom のスティック PC です。mirakc は止めて、ドライバから recisdb へ直接つないでいます。サービスフィルタもバッファリングも挟まないので、差が出るならドライバの差です。

	秒数	ffmpeg の Packet corrupt	件/分	CC 誤り	sync 外れ	TEI
kernel-1	297	1	0.20	0	0	0
kernel-2	297	1	0.20	0	0	0
kernel-3	298	3	0.60	0	0	0
userland-1	300	3	0.60	0	0	0
userland-2	298	3	0.60	0	0	0
userland-3	298	2	0.40	0	0	0

カーネル経路が 0.34 件/分、ユーザ空間経路が 0.54 件/分。数字だけ見るとユーザ空間のほうが 1.6 倍悪い、と読めます。

ところが 6 本すべてで連続性カウンタの飛びが 0、sync 外れが 0、TEI が 0 でした。1 本あたり約 320 万パケットあって、トランスポート層では 1 つも落ちていません。それなら ffmpeg は何を corrupt と呼んでいるのか。

位置を出しました。12 件すべてが 297〜298 秒目、つまりキャプチャの最終フレームに集中しています。先頭には 1 件もありません。正体は timeout がプロセスを切った瞬間の書きかけのパケットで、受信品質とは関係ありませんでした。ユーザ空間側が多いのは、siano-ts → recisdb とパイプ段が 1 つ多いぶん、切断時にバッファへ残る量が大きいからだと思われます。

つまり 5 分の窓では、両者とも欠落ゼロです。「カーネル版と同等」ではなく「どちらも定常状態では落としていない」というのが実測でした。冒頭で debugfs を外したあとに残った 5 件も、同じ切断アーティファクトだったと考えるのが自然です。

ひとつ、計測の落とし穴を書いておきます。先頭を捨てて数えようとして ffmpeg -ss 10 を使うと、corrupt が増えます。この 6 本を grep -c corrupt で数えると、通常が合計 15 件なのに対し -ss 10 では 35 件でした。生の TS の途中へシークすること自体が不連続を作るためです。先頭を捨てたいならバイト単位で切ってください。そちらで切って数え直すと、連続性カウンタの飛びは 0 のままでした。

まだ残っていること

上の比較は 5 分の窓の話です。長時間になると別の顔が出ます。 別のマシン（Core i5 のノート）で siano-ts に 2 局を同時に 3 時間流したときは、ハングも sync 外れも TEI も無かった一方、連続性カウンタの飛びが 423 件と 527 件ありました。こちらはユーザ空間側だけの計測で、カーネル経路の 3 時間は取っていません。10 分の窓で見ると 0〜85 件とばらつき、時間とともに単調に増えるわけではありません。両局とも最初の飛びが同じ時刻に出たので、ホスト側の一時的な停滞だと見ています。末尾 10 分を目視すると僅かなブロックノイズがありました。

つまり「5 分なら完全、3 時間だと数百件」です。ここをゼロにする作業には手を付けていません。普通のテレビとの比較も合否にはしていません。