井蛙杂谈——试试说明以太网如何影响声音与搭配实践

andygaof

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

占楼一层说影响