Аудіофільські Ethernet-комутатори

Роль комутатора в системі потокового відтворення

Комутатор — це мережевий розгалужувач. Інтернет-роутер має небагато портів і рідко стоїть біля стійки з hi-fi-апаратурою. Тому від нього до комутатора йде один кабель, а комутатор далі розподіляє з’єднання між мережевим програвачем, NAS (мережевим жорстким диском, на якому зберігається музична бібліотека), телевізором або ігровою консоллю. У більшості осель цю роль виконує невеликий комп’ютерний пристрій за кілька євро, що живиться від дешевого мережевого блока живлення.

Музичні дані надходять неушкодженими незалежно від комутатора: протокол Ethernet виявляє помилки та повторно запитує пошкоджені пакети, тож жоден біт не змінюється дорогою. Питання в іншому. Мідний мережевий кабель також передає високочастотні електричні завади, і цей шум досягає мережевого програвача, де може проникати в аналогові кола перетворення. Отже, аудіофільський комутатор не змінює музику, а впливає на те, що передається разом із нею.

Чому комп’ютерний комутатор створює проблеми в hi-fi-системі

Настільний комутатор розробляють з огляду на пропускну здатність і вартість, а його електричний шум не є пріоритетом. Його імпульсний блок живлення перемикає струм із високою частотою, щоб залишатися компактним і недорогим, і частина цих імпульсних завад потрапляє в кола та кабелі. Його кварцовий генератор, який задає такт передавання даних, — компонент початкового рівня. У комп’ютерній мережі все це не має помітного впливу. Підключений мідним кабелем до висококласного мережевого програвача, той самий комутатор стає джерелом завад безпосередньо перед цифро-аналоговим перетворенням.

Лінійне живлення для обмеження шуму

Живлення — перше, чому приділяють особливу увагу в аудіофільському комутаторі. Лінійний блок живлення знижує мережеву напругу за допомогою трансформатора, потім випрямляє та стабілізує її без високочастотного перемикання. Він важчий, сильніше нагрівається та коштує дорожче, але його залишковий шум значно нижчий. Залежно від моделі він вбудований у корпус або постачається окремим зовнішнім блоком. У найдосконаліших моделях використовують кілька окремих джерел живлення: одне для тактового генератора, інші для портів, щоб одне коло не створювало завад для сусіднього. Деякі комутатори початкового рівня підтримують підключення зовнішнього лінійного блока живлення, що продається окремо, даючи змогу вдосконалювати систему поступово.

Прецизійний тактовий генератор і джитер

Джитер (англійською jitter) — це невеликі нерівномірності тактування цифрового сигналу. Щоб його зменшити, в аудіофільських комутаторах стандартний генератор замінюють стабільнішим: TCXO (термокомпенсованим кварцовим генератором) або OCXO — кварцовим генератором у невеликій камері, яку підігрівають до сталої температури. Вхід зовнішнього тактового сигналу 10 MHz із роз’ємом BNC у деяких моделях дає змогу синхронізувати комутатор зі спільним для кількох пристроїв головним тактовим генератором.

Мережевий програвач зберігає отримані дані в буферній пам’яті, а потім зчитує їх у ритмі власного тактового генератора. Отже, тактовий генератор комутатора безпосередньо не керує перетворенням. Його вплив стосується кіл самого комутатора: стабільний тактовий генератор створює слабший комутаційний шум із вужчим частотним спектром, і саме цей шум може передаватися кабелем до програвача. Тактовому генератору OCXO потрібно кілька десятків хвилин прогрівання, щоб досягти стабільності, тому аудіофільський комутатор залишають увімкненим постійно.

Оптоволокно та гальванічна розв’язка

Два пристрої, з’єднані мідним кабелем, мають спільний електричний зв’язок, і цим шляхом поширюється шум. Гальванічна розв’язка розриває цей зв’язок: струм більше не проходить від одного пристрою до іншого, що також усуває контури заземлення, які спричиняють гудіння та завади. Оптоволокно — найрадикальніший спосіб досягти цього, оскільки воно передає світло, а не електричний струм.

Аудіофільські комутатори приймають оптоволоконне з’єднання через порти SFP — гнізда, у які вставляють оптичний модуль. Найпоширеніший варіант використання — з’єднати роутер із комутатором оптоволокном, щоб ізолювати hi-fi-систему від шуму домашньої мережі, а потім підключити мережевий програвач коротким мідним кабелем. Щоб підключити сам програвач оптоволокном, він повинен мати порт SFP, або ж потрібен перетворювач з оптоволокна на RJ45, який має власне живлення та створює власні завади. Модулі SFP споживають енергію та нагріваються: їхня якість не менш важлива, ніж сама наявність оптоволокна.

100 Мбіт/с чи Gigabit: яка швидкість потрібна для музики

Музика потребує невеликої пропускної здатності. Стереофайл 24 біт/192 кГц передається зі швидкістю приблизно 9 Мбіт/с, і навіть DSD512, найвимогливіший формат, не перевищує 50 Мбіт/с. Порту 100 Мбіт/с цілком достатньо. Деякі аудіофільські комутатори навіть навмисно використовують повільнішу та менш шумну комутаційну мікросхему 100 Мбіт/с. Інші обирають протилежний підхід: порти Gigabit, 2,5 Гбіт/с або 10 Гбіт/с для оптоволокна, виходячи з того, що швидкі кола працюють із більшим запасом.

Вибір залежить насамперед від інших пристроїв, підключених до того самого комутатора. NAS, який створює резервні копії комп’ютерів, телевізор, що відтворює відео 4K, або сервер, який масово копіює альбоми, отримують переваги від Gigabit. Для комутатора, до якого підключено лише мережевий програвач, швидкість 100 Мбіт/с не створює жодних обмежень для прослуховування.

Кількість портів і місце в мережі

Перш ніж обирати, слід порахувати дротові пристрої, які потрібно підключити поблизу hi-fi-системи: мережевий програвач, NAS або музичний сервер, телевізор, телевізійну приставку, ігрову консоль. Один-два вільні порти забезпечать запас на майбутнє. Аудіофільський комутатор розміщують якомога ближче до системи, як останню ланку перед мережевим програвачем: звичайний комутатор між ними знову вніс би шум, якого намагаються позбутися. Переважна більшість аудіофільських комутаторів некеровані: їх підключають, і вони працюють без жодних налаштувань.

Конструкція, встановлення та кабелі

Корпус цих комутаторів зазвичай виготовлений із товстого металу, щоб екранувати кола від радіозавад і гасити вібрації. Деякі встановлені на віброізолювальних ніжках. Під час встановлення краще розташовувати комутатор подалі від імпульсних блоків живлення, навантажених мережевих розгалужувачів і потужних підсилювачів. Мережевий кабель між комутатором і програвачем має бути коротким і належно екранованим. Кабель живлення і розетка, до якої підключено комутатор, підпорядковуються тій самій логіці: малошумний комутатор, що живиться від зашумленої лінії, втрачає частину своїх переваг.

Яких поліпшень очікувати залежно від системи

Результат залежить від мережевого програвача. Пристрій, у якому цифрові й аналогові каскади вже добре ізольовані, сам відфільтровує значну частину шуму, і внесок аудіофільського комутатора в ньому менш помітний. У системі з високою роздільною здатністю прослуховування зазвичай виграє завдяки тихішому фону, виразнішим тихим деталям і стабільнішій стереокартині. Ці відмінності залишаються незначними порівняно з впливом акустичних систем, підсилення або акустики приміщення. Отже, аудіофільський комутатор — це ланка для остаточного вдосконалення: його додають, коли джерело, підсилювач і акустичні системи вже мають належний рівень, а не замість них.