井蛙杂谈——试试说明以太网如何影响声音与搭配实践

andygaof · 发表于 2020-12-20 14:30

本帖最后由 andygaof 于 2020-12-20 14:44 编辑

最近关于HiFi交换机的讨论很多，争议也很大。在这里，本蛙尝试说明以下以太网对声音影响的原因。

在开篇之前先声明一点：任何设计正确的交换机两个交换机对比，不影响以下指标：

1. 数据的正确性

2. 转发延时与抖动（不同交换机延时会略有差异，在uS级别，但不会影响上层业务）

所以想用01正确性来讨论HiFi交换机的作用的请绕路，本贴不讨论正确性不受影响这一事实。

那么HiFi交换机究竟为何会对声音产生影响？正常的一个网络中，宏观看网络连接如下：

其中各个设备之间通过网线连接。普通路由器等网络设备。那么为什么这样的情况下网络设备会影响声音，下面从微观上分析一下原因

首先，网络设备自身会产生如下干扰信号

1. 高速CPU/交换芯片工作时的高频噪声

2. 开关电源产生的高频干扰

其次，这些干扰信号会传递到网线上

这些干扰信号会通过两种方式在网线上进行传输，直达串流设备甚至后续的解码，放大设备。

1. 直接进入：由于以太网标准本身并不十分考虑噪声处理的问题，只是对最终的误码率进行了一些规定。所以，即便是有大几百mV级别的噪声涌入到网线上，仍然不会影响到网络接收端最终的误码率。因此大量噪声可能（具体有没有，有多少要看网络设备的设计）会直接传递到以太网线上。

2. 间接进入：干扰信号通过耦合，EMI等方式传递到网线上。

插入一个话题

说到这里暂时岔开，因为会有一些喜欢抬杠的烧友说，那么为什么网络干扰有时候比电源干扰更容易的影响我们的播放设备？很多同学说开个电视机，电源上就有干扰了，但是却没那么大影响。这个原因是这样的

首先看下电源干扰进入串流播放设备的路径（不一定所有设备都是这样）

也就是说，一般音响设备里面，220V市电进入会通过变压器变成一个电压比较低的交流电（本例子中是12V），那么电源噪声幅度会发生同样的变化。然后一个好的音频设备会有一堆的工作去滤除来自电源的噪声（不能完全滤掉，一般越好的设备越干净一些）。这样剩下的噪声就比较少了。所以电视机的噪声可能挺大，但是实际进到机器里面可能并不大。所以说来自电源侧的干扰也会影响声音，但是影响程度与音响设备自己的设计有很大关系，也与自己搭建的系统电处理部分有关。

插入话题结束

下面言归正传，继续说网络的事儿。

最后，这些干扰不能够被有效滤除，会传递到后续电路上

在详细描述接收端的之前，要重点说明一个元器件——网络隔离变压器：

下图是一个网络隔离变压器的信号通过能力示意图，设计良好的网络隔离变压器只允许以太网频段范围内的信号通过。但是不同的网路隔离变压器的通过频宽在满足以太网标准的同时，能够隔离其他频段信号的能力有比较大的差异，可以说一个好的以太网隔离变压器的带外噪声抑制能力会远远好于一个不好的网络隔离变压器。差一些的隔离变压会传递更大频率范围的噪声，甚至测试到一些很差的隔离变压器会通过几十KHz的低频信号。通常情况下隔离变压器集成在网口内部，或者以独立方式存在，因此一个好的集成隔离变压器的网口，或者独立隔离变压器会对噪声的传递频宽产生很大影响。

如上图，当网线上的噪声到达串流设备后，隔离变压器会消除部分带外噪声，至于带内噪声会毫无保留，几乎是毫无衰减（实际上有插入损耗，这里不讨论）的进入到后续电路中，并在PHY芯片处进入电源，进而传递到其他电路上。

说到这，网络对声音影响的大部分原因算是比较清楚了——就是噪声会在很大幅度内进入到后续电路之中。后面两层楼我再来分析这些噪声如何影响听感，以及如何想办法把他们干掉。

andygaof · 发表于 2020-12-20 14:30

占楼一层说影响

andygaof · 发表于 2020-12-20 14:30

占楼一层说实践

2b青年爱发烧 · 发表于 2020-12-20 14:48

建议学习TCP/IP原理。

andygaof · 发表于 2020-12-20 14:55

本帖最后由 andygaof 于 2020-12-20 15:03 编辑

2b青年爱发烧发表于 2020-12-20 14:48
建议学习TCP/IP原理。

22年前，过的CISCO CCNA，21年前过的CCNP，当了两年的华为培训中心数据部分主管，现在华三的HCSE认证培训体系，是我构建的，第一批的华为/华三认证培训讲师是我培养的。差不多有20年TCP/IP工作经历。我开篇已经说过，没有误码问题。

在这个帖子里讨论TCP/IP，说明您或者没看我写的什么，或者没看懂我写的什么。

yeeypc · 发表于 2020-12-20 14:56

2b青年爱发烧发表于 2020-12-20 14:48
建议学习TCP/IP原理。

建议学习发烧友的思维。

2b青年爱发烧 · 发表于 2020-12-20 15:55

andygaof 发表于 2020-12-20 14:55
22年前，过的CISCO CCNA，21年前过的CCNP，当了两年的华为培训中心数据部分主管，现在华三的HCSE认证培训 ...

那就继续学习数字电路原理。

farrel · 发表于 2020-12-20 16:03

2b青年爱发烧发表于 2020-12-20 15:55
那就继续学习数字电路原理。

别侮辱数字电路原理了。明明是你自己屁都不懂。

snlfsnef · 发表于 2020-12-20 16:09

HiFi路由器就是减少jitter和免除信号干扰。

2b青年爱发烧 · 发表于 2020-12-20 16:14

farrel 发表于 2020-12-20 16:03
别侮辱数字电路原理了。明明是你自己屁都不懂。

呵呵，笑死人了

ztjun · 发表于 2020-12-20 16:15

真心感谢楼主分享这样的知识，受益匪浅！

ztjun · 发表于 2020-12-20 16:18

能不能把这个2b青年的回复全删了，这种BY绝对浪费网络资源，好好的氛围被这种BY给污染了，所以中国在网络上的学术讨论氛围始终不如国外的坛子。

wkd15jordan · 发表于 2020-12-20 16:32

本帖最后由 wkd15jordan 于 2020-12-20 16:34 编辑

2b青年爱发烧发表于 2020-12-20 16:14
呵呵，笑死人了

，三b少年请求2b叔叔暂时退散，否则一场腥风血雨即将来临，生怕叔叔绝膑而薨

Devastat0r · 发表于 2020-12-20 16:37

你家的PNA nSwitch交换机本身有没有过滤噪音的作用？是否必须和nTrans隔离器搭配使用才能发挥作用？
如果是，这么一搞光是网络隔离就将近1万3千的钱砸下去了，还不包括多加进去的网线，成本实在不低，这年头经济形势没新闻联播里说的那么好，想当韭菜都要先考虑一下钱包了

Devastat0r · 发表于 2020-12-20 16:41

我自己的玩法是普通交换机加IFI电源，普通网线加音神LAN Isolator过滤器（1K价位），在LUMIN U1这种级别的转盘上还是有点提升的，以后有闲钱给NAA也搞一套这种隔离

2b青年爱发烧 · 发表于 2020-12-20 16:41

ztjun 发表于 2020-12-20 16:18
能不能把这个2b青年的回复全删了，这种BY绝对浪费网络资源，好好的氛围被这种BY给污染了，所以中国在网络上 ...

搅合了你们好好的宣发氛围真是对不起啊，既然这么怕别人说干脆让版主把这个帖子设置成别人不能回复怎样？就算我的回复删了，万一又有人来搅合呢？

德约科维奇 · 发表于 2020-12-20 16:42

如果网线能带噪音进音频文件，那全世界音频文件都是受污染的，这个问题就解决不了了，所以那些设备也是扯。tcp/udp都是只能完整传输音频文件的，你们无论电脑还是网播，数播，根本上都是听缓存的完整音频，不信去问厂家，更或者用电脑的在歌曲播放以后拔网线，去缓存里去找完整音轨。

andygaof · 发表于 2020-12-20 16:52

Devastat0r 发表于 2020-12-20 16:37
你家的PNA nSwitch交换机本身有没有过滤噪音的作用？是否必须和nTrans隔离器搭配使用才能发挥作用？
如果 ...

nSwitch本身是带隔离的，不要nTrans

ztjun · 发表于 2020-12-20 17:00

2b青年爱发烧发表于 2020-12-20 16:41
搅合了你们好好的宣发氛围真是对不起啊，既然这么怕别人说干脆让版主把这个帖子设置成别人不能回复怎样？ ...

有不同意见其实没什么，可以讨论交流，关键你上来就仍大便啊，冷嘲热讽的。毫无营养的话，有啥意思呢？

德约科维奇 · 发表于 2020-12-20 17:02

udp不能拆分数据包，且没有校验机制，并不适合音频传输，所以如果音频硬件厂家以这个协议做网播是不负责任的。tcp是握手机制，多次校验，包括完整性校验，即便在广域网极其恶劣的环境下都很难出错。所以网播质量基本取决于你网播的内部硬件环境。像roon这样的高品质在线听歌确实是分数据包的，但广域网的事你在你们家的局域网里也解决不了任何问题，且他们也是尽量传完整首歌在你的缓存，那个传输机制肯定是非常复杂的算法，咱们也没必要讨论了

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