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日記

ハブで音が変わる理由

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2013年11月15日

ネットワークオーディオに使うハブによって音が変わるといわれます。
Hermitageさんの日記にわかりやすく解説があります。

ハブによって音が変わる理由について My日記に書きたいと思います。


簡単にいえば、LANケーブルで音が変わる理由 と同じですね。

ハブが出す アナログ電気ノイズがLANケーブル経由でネットプレーヤに伝わります。その影響ですね。特にDAC部分への影響が大きいと考えます。
あと プレーヤ/アンプが ハブのコンセントと近くの(同じ)コンセント接続の場合、特にACアダプタ電源などのノイズが プレーヤ/アンプに入ります。

■ハブの選択のポイント
ハブの選択のポイントも、Hermitage さんの日記 にうまくまとめられています。簡単にいえば
「筐体は金属製で、EMI規格の「VCCI ClassB」
です。 ただのハブでなく、スイッチングハブを使うのは言うまでもありません。



私が使ってる品は、アマゾン通販で3000円ほどのお安い品です。以下です。
http://buffalo.jp/products/catalog/network/lsw3-gt-5ns/
>電波漏洩防止に関する「VCCI Class B」の認証取得。周囲の機器類に影響を与えない高シールド性を実現。
>外部からのノイズに対しても影響を受けにくい設計により、スイッチングHub本体の安定動作を実現しています。

◆追記

その後、うちのハブは、アナログ電源を使ったJSPC製オーディオ専用ハブに変更しました。

LAN通信ノイズクリーン化その3:オーディオ専用ハブJSPCAudio製NH10
http://community.phileweb.com/mypage/entry/3685/20150705/47994/

LAN通信ノイズクリーン化その6:無線LANハブにJSPC製アナログ電源
http://community.phileweb.com/mypage/entry/3685/20151012/49029/

■ルーター/HUBの負荷分散の理由
ルーター/HUBの負荷分散 は、以下記事にもあります。
>http://www.phileweb.com/news/audio/201311/13/13896.html
>ルーターを介してNASとネットワークオーディオプレーヤーが通信すると、ルーターの処理が集中するが、ルーターからスイッチングハブを接続し、そこにNASとネットワークプレーヤーをぶら下げることで、プレーヤーとNAS間のデータ転送はルーターを経由せずに行え、高音質化も期待できる。

上記は、雑誌NetAudioでも書かれている事ですが、ルーターに全ての機器(ネットプレーヤ、NAS、PC類など)を接続するのでなく、必要がなくても あえてHUBを追加して  【 ネットプレーヤ > HUB > NAS 】
の接続が推奨されています。


ルーター/HUBの 負荷分散によって、ネットプレーヤ直結の機器(HUB)のスイッチング処理のCPU負荷が下がれば、そのCPUが出すアナログ電気ノイズが減少するからですね。LAN通信はジッターとは原理的に無関係ですが、アナログ電気ノイズはLANケーブル経由でネットプレーヤーに伝わります。
他、レイヤー2でのフローコントロール信号が減少する可能性があります。この件、後ろに記載します。

なお、無線ルータにNAS、プレーヤ直結状態でiPadのアプリ更新を行うと 音とびが起きました。iPad3時代だと起きないのですが、確かiPadAirあたりから音とびが起きました。iPadのダウンダウンロード性能が上がった のでしょう。

■ネットプレーヤ接続のLANケーブル長
HUBをネットプレーヤの近くに設置すれば、 ネットプレーヤ > NASの合計長は同じでも ネットプレーヤ接続のLANケーブル長は短くできるメリットがあります。

LAN上の信号はデジタル信号とはいっても、アナログ信号で0/1を示しており、LANの最大ケーブル長さ100Mとは、信号の減衰影響です。0/1も信号上は 0.7,0.9といったアナログ信号的な値であり、ネットプレーヤのLAN入力部分で0?1?の判断が行われており、この判断がスムーズになるよう、信号減衰の少ない、短いケーブル長が理論的には有利です。

私が自分で確認したのではないのですが、LANケーブルは短いほうが音が良いという日記コメントも良く拝見しますね。一般的にはLANケーブルが拾ってしまうノイズが少なくなるからでしょう。

LAN通信においてはジッターは原理的に発生しません




■バッファローのオーディオ愛好家向けスイッチングハブ「BSL-WS-G2108M/A」
http://internet.watch.impress.co.jp/docs/news/20131114_623599.html
このHUBについての情報です。ハードウェア本体のスペックは業務用のハブと同一で、付属品が一部異なる とあります。

自社直販サイト価格  は2万7800円 です。

ベースとなった業務用の品は 2万4990円です。その差額 約3000円以下です。

内容の差分は以下です。
>オーディオ接続を想定した説明書のほか、二重シールド式LANケーブル(2m)が1本、LAN端子用防塵キャップ8個が同梱される。一方、19インチラック取付金具などは省略された。

3000円以下の差分でしたら、個人的には、ま~いいかな。オーディオと名前つけただけの、ぼったくり商売とは言えない価格差分と思います。

■ハブのバッファについて
>512KBの大容量パケットバッファーにより、オーディオ機器へ転送されるデータをスイッチングHubに一時的に保持。オーディオ機器の再生速度に合わせてデータを読み出すことができます。


ハブのバッファについては以下に解説があります。
http://bb.watch.impress.co.jp/cda/koko_osa/22040.html


Ethernetのフレーム構造は以下です。
http://ascii.jp/elem/000/000/427/427324/

HUBで、フレーム全部受信した後で、別ポートに送信されます。HUBのソフトウエアでMACアドレスを解析して、送信先ポートが決定されます。
この動作は、ストア(格納)、フォワード(相手先を確認して送出)という動作になるため、この方式は「ストア&フォワード」と呼ばれます。USB-HUBとLAN-HUBでは動作が異なります。

余談ですが、私がかなり昔の時代に開発したルーターのソフトでは、当時のルーターのCPU性能が低く、TATを犠牲にしてもBps性能を上げる場合は、受信データを即送信せず、送信バッファに数個ため込み、まとめて一回で送信するという方法を過去採用した事があります。送信処理ソフト動作数回が1回になってLANドライバ部分の実行処理(ダイナミックSTEP数)加算合計値が減少するからですね。CPU性能の良い現在、こういう方式が採用されているのか?は知らないのですが。

受信データの宛先IPアドレスでスイッチングするのがルータで、MACアドレスでスイッチングするのがHUBと思えば良いです。

で、本題です。ネットワークオーディオの音飛びでなく、【音質】に影響が出るのは、以下の、フローコントロール(フロー制御)です。


(1)
http://fenics.fujitsu.com/products/sw-hub/feature_flow_control.html
>受信バッファがいっぱいになった時に、フレームを受信したポートからの送信をストップする機能です。

(2)
http://www.planex.co.jp/product/hub/kino/fllow.shtml
>フローコントロール機能 は大容量バッファによりバッファフローの頻度を抑制し、バッファが一杯に なった際でもフローコントロール機能によりロストパケットの発生を 予防する二重の構えにより、高速且つ信頼性の高いネットワークを実現します。


上記のフローコントロール機能を 簡単にいえば、LANのレイヤ2信号ベースで「HUBのバッファいっぱいなので、次のデータを送るのは一時停止してね、、、はい、次送っていいよ」というものです。なお、万一データ抜けがでると 上位レイヤ4のTCPプロトコルベースで再送されます。

「一時停止、再開」という信号のやりとり(フロー制御) がネットプレーヤのLAN部分CPUの若干の負荷UPになるので、こいういう余計なやりとりができるだけ出ないよう、ハブのバッファは大きいほうが良い という事です。

ネットプレーヤーは音楽データの受信が多いですが、データ送信も行います。リモコン操作での応答データ送信、音楽データの受信確認ACK送信などですね。

HUBのバッファは音源送信側の処理中断で音飛びしない為の、ネットプレーヤーが持つバッファの補助的な目的にもなりますが、私的には50歩100歩の効果だと思ってます。ネットオーディオでHUBのバッファサイズが大きい事のメリットは「フロー制御」が理論的に減少する効果と思います。

なお、HUBが、ネットオーディオ以外のLAN通信負荷が高い場合(例
PCのネットアクセス)はHUBのバッファの使用率が上がりますね。バッファが大きい方が有利になります。

ただ個人的には、ネットプレーヤーとNASが接続されたHUBは、ネットオーディオ以外の通信機器を接続しないのが根本的な対処と考えます。ルーターHUBの2台で負荷分散するだけで無く、HUBを数台に負荷分散するなどですね。

■個人的には
オーディオ用HUB(業務用HUB)ですが、バッファサイズなど、個人的には、いいハブだと思います。ただ うちのシステム(マランツNA11S1)では 
USB-SSD再生の音質 > LAN再生
ですので、 LAN再生(NAS再生)への投資はほどほどと割り切っており、2万円OVERのハブを買うのは、現時点ではパスですね。

ほか、オーディオ用HUB(業務用HUB)ですが、LANポートが後ろでなくフロントというのが、見栄えの点でいまいちです。家庭用ではなく業務用なので、フロントLANポートなのですね。

■無線(光)LANは?

ハブにかぎった話でないのですが、「LANケーブルを伝わるアナログノイズの影響」は ネットプレーやのDAC部分への影響が大きいと考えていました。

とすると、PCオーディオでよくある手法「DACと光接続して、原理的に電気ノイズがDACにこないようにする」と防げるはず? 、そうでもないです。

プレーヤ 〜有線LAN〜有線無線変換〜無線LAN~無線有線LAN変換〜NAS
の接続ですので、NASのノイズは伝わりませんが、有線無線変換機の出すノイズがプレーヤに伝わります。

有線無線変換機は一般的にスイッチング電源ですからノイズは多いでしょう。
無線LAN接続でなく、光接続も同じですね。有線光変換機がノイズを出します。

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  1. cricket さん コメントありがとうございます。

    さっそく注文されましたか、さすが速いですね。cricket さんのシステムはLANケーブルの違いも敏感にでますので、HUBによる音質の違いのレポート楽しみです。

    byYongJoon at2013-11-16 16:36

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