Audiofilské ethernetové prepínače

Úloha prepínača v streamovacej zostave

Prepínač je sieťovou rozbočovacou zásuvkou. Internetový router má málo portov a málokedy sa nachádza v blízkosti hi-fi nábytku. Vedie z neho preto jediný kábel do prepínača, ktorý potom rozdeľuje pripojenie do sieťového prehrávača, NAS (sieťového pevného disku, na ktorom je uložená hudobná knižnica), televízora alebo konzoly. Vo väčšine domácností túto úlohu plní malá počítačová škatuľka za pár eur, napájaná lacným sieťovým adaptérom.

Hudobné údaje prichádzajú neporušené bez ohľadu na prepínač: protokol Ethernet zisťuje chyby a opätovne si vyžiada poškodené pakety, pričom sa cestou nezmení žiadny bit. Problém je inde. Medený sieťový kábel prenáša aj vysokofrekvenčné elektrické rušenie a tento šum sa dostáva do sieťového prehrávača, kde môže prenikať do analógových prevodných obvodov. Audiofilský prepínač teda nemení hudbu, ale pôsobí na to, čo sa prenáša spolu s ňou.

Prečo je počítačový prepínač v hi-fi problémom

Stolový prepínač je navrhnutý s ohľadom na prenosovú rýchlosť a cenu a jeho elektrický šum nie je prioritou. Jeho spínaný sieťový zdroj prerušuje prúd pri vysokej frekvencii, aby zostal kompaktný a lacný, a časť tohto spínania sa prenáša do obvodov a káblov. Jeho kryštálový oscilátor, ktorý určuje časovanie odosielania údajov, je súčiastkou základnej triedy. V počítačovej sieti nič z toho nemá viditeľný účinok. Keď je však ten istý prepínač pripojený medeným káblom k špičkovému sieťovému prehrávaču, stáva sa zdrojom rušenia umiestneným tesne pred digitálno-analógovým prevodom.

Lineárny napájací zdroj na obmedzenie šumu

Napájanie je prvou oblasťou, ktorej sa pri audiofilskom prepínači venuje osobitná pozornosť. Lineárny napájací zdroj znižuje sieťové napätie transformátorom, potom ho usmerňuje a stabilizuje bez vysokofrekvenčného spínania. Je ťažší, viac sa zahrieva a stojí viac, ale jeho zvyškový šum je výrazne nižší. Podľa modelu je zabudovaný v šasi alebo dodávaný v externom puzdre. Najprepracovanejšie modely oddeľujú viacero napájacích zdrojov, jeden pre hodiny a ďalšie pre porty, aby jeden obvod nerušil susedný. Niektoré prepínače základnej triedy umožňujú pripojenie externého lineárneho napájacieho zdroja predávaného samostatne, čo umožňuje postupné vylepšovanie.

Presné hodiny a časové chvenie

Časové chvenie (po anglicky jitter) označuje drobné nepravidelnosti v časovaní digitálneho signálu. Na jeho zníženie nahrádzajú audiofilské prepínače štandardný oscilátor stabilnejšími hodinami: TCXO (teplotne kompenzovaný kryštálový oscilátor) alebo OCXO, kryštálový oscilátor uzavretý v malej komore vyhrievanej na konštantnú teplotu. Vstup pre externé hodiny s frekvenciou 10 MHz na konektore BNC umožňuje pri niektorých modeloch synchronizovať prepínač s hlavnými hodinami spoločnými pre viacero zariadení.

Sieťový prehrávač ukladá prijaté údaje do vyrovnávacej pamäte a potom ich číta v rytme vlastných hodín. Hodiny prepínača teda priamo neriadia prevod. Ich vplyv sa týka obvodov samotného prepínača: stabilné hodiny vytvárajú slabší spínací šum s užším frekvenčným rozsahom a práve tento šum sa môže káblom dostať až do prehrávača. Hodiny OCXO potrebujú na dosiahnutie stability niekoľko desiatok minút zahrievania: audiofilský prepínač sa preto necháva nepretržite zapnutý.

Optické vlákno a galvanické oddelenie

Dve zariadenia prepojené medeným káblom zdieľajú elektrické spojenie a touto cestou sa šíri šum. Galvanické oddelenie toto spojenie prerušuje: medzi zariadeniami už neprechádza žiadny prúd, čím sa odstránia aj zemné slučky spôsobujúce brum a rušenie. Optické vlákno je najradikálnejším spôsobom, ako to dosiahnuť, pretože prenáša svetlo, nie elektrický prúd.

Audiofilské prepínače prijímajú optické vlákno cez porty SFP, teda sloty, do ktorých sa zasúva optický modul. Najbežnejšie použitie spočíva v prepojení routera s prepínačom optickým vláknom, čím sa hi-fi zostava izoluje od šumu domácej siete, a následnom pripojení sieťového prehrávača krátkym medeným káblom. Pripojenie samotného prehrávača optickým vláknom predpokladá, že má port SFP, alebo vyžaduje prevodník z optického vlákna na RJ45, ktorý má vlastné napájanie a vlastné rušenie. Moduly SFP spotrebúvajú energiu a zahrievajú sa: ich kvalita je rovnako dôležitá ako samotná prítomnosť optického vlákna.

100 Mb/s alebo Gigabit: aká rýchlosť je potrebná pre hudbu

Hudba vyžaduje malú šírku pásma. Stereofónny súbor s rozlíšením 24 bitov/192 kHz sa prenáša rýchlosťou približne 9 Mb/s a aj DSD512, najnáročnejší formát, zostáva pod 50 Mb/s. Port 100 Mb/s bohato postačuje. Niektoré audiofilské prepínače preto zámerne používajú pomalší a menej hlučný prepínací čip 100 Mb/s. Iné volia opačný prístup s portmi Gigabit, 2,5 Gb/s alebo 10 Gb/s pre optické vlákno, pričom vychádzajú z predpokladu, že rýchle obvody pracujú s väčšou rezervou.

Výber závisí najmä od ostatných zariadení pripojených k rovnakému prepínaču. NAS, ktorý zálohuje počítače, televízor prehrávajúci video v rozlíšení 4K alebo server hromadne kopírujúci albumy využijú výhody Gigabitu. Pri prepínači, ktorý pripája iba sieťový prehrávač, nepredstavuje 100 Mb/s žiadne obmedzenie počúvania.

Počet portov a umiestnenie v sieti

Pred výberom treba spočítať káblové zariadenia, ktoré sa majú pripojiť v blízkosti hi-fi zostavy: sieťový prehrávač, NAS alebo hudobný server, televízor, televízny prijímač, konzola. Jeden či dva voľné porty poskytujú rezervu do budúcnosti. Audiofilský prepínač sa umiestňuje čo najbližšie k systému ako posledný článok pred sieťovým prehrávačom: bežný prepínač vložený medzi ne by znovu zaviedol šum, ktorý sa snažíme odstrániť. Prevažná väčšina audiofilských prepínačov je nespravovateľná: stačí ich zapojiť a fungujú bez akéhokoľvek nastavovania.

Konštrukcia, inštalácia a káble

Šasi týchto prepínačov je zvyčajne vyrobené z hrubého kovu, aby chránilo obvody pred rádiovým rušením a tlmilo vibrácie. Niektoré stoja na oddeľovacích nožičkách. Pri inštalácii je lepšie umiestniť prepínač ďalej od spínaných napájacích zdrojov, zaťažených zásuvkových líšt a vysokovýkonných zosilňovačov. Sieťový kábel medzi prepínačom a prehrávačom má byť krátky a správne tienený. Napájací kábel a zásuvka, do ktorej je prepínač zapojený, podliehajú rovnakej úvahe: tichý prepínač napájaný z rušeného vedenia stráca časť svojho prínosu.

Očakávané prínosy podľa zostavy

Výsledok závisí od sieťového prehrávača. Zariadenie, ktorého digitálne a analógové stupne sú už dobre oddelené, samo filtruje veľkú časť šumu a prínos audiofilského prepínača je pri ňom menej výrazný. Na zostave s vysokou rozlišovacou schopnosťou prináša počúvanie spravidla tichšie pozadie, zreteľnejšie tiché detaily a stabilnejší stereofónny obraz. Tieto rozdiely zostávajú jemné v porovnaní s rozdielmi spôsobenými reproduktormi, zosilnením alebo akustikou miestnosti. Audiofilský prepínač je teda dolaďovacím článkom: prichádza na rad až vtedy, keď sú zdroj, zosilňovač a reproduktory na požadovanej úrovni, a nie namiesto nich.