這篇文章原本是預備給音響展用的講稿。由於時間有限，投影片又做了40多頁，能夠講的事情也有限，在現場的時候只能大概給一個方向，接著就進入網通品牌switch與Nordost QNET的比較了。
引言
由於Nordost QNET網路交換器的產品描述中特別提到「阻抗控制」(impedance control)，所以才激起我們的好奇心去看看這到底是什麼東西。long story short，全部都導向我們後面要說的事情上
今天要講的事情雖然到最後是講網路交換器對音樂播放有沒有用，不過，我們認為其中的概念其實是可以套用在整個音響系統。 在音響的討論區內的討論，或是廠商廣告的話術，會發現，數位產品的爭論跟類比產品的爭論，數位的討論或是爭論是非常地分歧，甚至在部分討論區裡面，會發現，「數位產品」在音響設計內的應用，會被講成「騙局」、「廠商陰謀」、「零一怎麼可能會有差異」。對於我們銷售端來說啦，很多時候的回覆，大多的說法就是：「你來聽聽看就知道了」。
但是，這中間有很多誤會，導致，覺得數位器材是騙局的人，壓根不想去音響店體驗，擔心人家動手腳。音響店呢？很多產品實際是聽起來有差異，甚至是有提升，但是很多人不相信，而且，很多時候銷售端不知道怎麼去合理解釋。這類的問題，音樂聆聽的途徑，像是從電腦播放到現在網路播放，都是有很多問題可以讓大家在網路上吵架。譬如所：USB線是玄學、非同步USB一定不可能會有差異。到現在網路串流時代來臨，一樣的問題又來了：網路線是玄學、訊號封包，零跟壹我們得到的東西都是一樣。
可是，真的是這樣嗎？我們是不是在討論的過程當中，是不是漏看了什麼事情？至少我們是這麼認為啦。
我們儘量把閱讀到的資訊，還有在竹科上班的熟客、朋友給我們的意見整理起來，這些朋友有做設計網路實體層PHY、有在網通品牌內服務、也有在科技公司從事音訊產品設計開發 (公司名稱不便透露)。我們要透過另一個角度，一個在音響圈內幾乎沒有討論、看待的角度來看網路交換器，甚至是可以延伸到數位器材。告訴大家「數位沒有那麼簡單」。
這裡，我們要再次強調一件事情，我們是要試圖透過不同角度來看待數位產品設計，而不是要說這絕對是影響聲音的主因。我們研讀資料後，覺得說，接下來要講的事情是個「值得列入考量的事情」。我們除了花錢買了IEEE的出版物之外，也有諮詢設計網路實體層設計的資深工程師、在網通設備從業的工程師以及在科技大廠的音訊部門從事研發的工程師。我們也知道，經手不同的專案會有不同解決方案，也會有對於產品不同的見解，至少在我們接下來要講的事情，對他們而言是合理甚至是實務上日常要面對的挑戰。
最後，我們也一直在說：「Hi-Fi、Hi-End音響就是要透過工程的手段解決聲音不好聽、不自然的問題。」
數位串流音響架構
不免俗的還是要介紹網路串流音響系統的架構大概是什麼樣子。
數位訊號：零與壹
類比訊號是隨著時間連續向前的，以前的數學家就想到方法來把類比訊號經過變化後成為不連續的訊號，然後可以去操作這些訊號。（Continuous Signal vs. Discrete Signal）
多數的人其實對於數位訊號的印象是卡在01或是理想的方波的樣子。然後就打住了，就不再去探究數位訊號的真實面貌、或是訊號在生活中傳遞的樣貌。
01是一個表示法，表示電壓變化。上升的那端我們通常稱他為邏輯的1， 下降的是邏輯0。
換個視角
從這裡開始，希望大家可以轉換個想法。那就是，音響系統本質上就是廣播、通訊系統。從手機裡面的喇叭、麥克風到演唱會的PA系統、再到我們現在使用的Hi-Fi、Hi-End音響系統，他們都是廣播、通訊系統。
會這麼說的原因就是，當初我們想要去了解喇叭擺位、音響聲學的背後原理，譬如說：toe-in 角度、聆聽距離、聆聽空間建議尺寸⋯⋯等等的事情，這些事情背後是有什麼學理、科學跟規範來支持這些東西，然後，我找到了ITU。ITU就是Internation Telecommunication Union，它是一個在聯合國之下的一個組織，這個組織定義了很多與通訊廣播相關的標準，而這些標準也深深影響了聲音的學術研究、音響產品開發⋯⋯等等的事情。所以，從此之後，我們在找一些技術性的參考資料的時候，我會開始以這個角度去切入搜尋。
從通訊系統的角度來看的話，就可以包含很多事情，電子、電機、材料還有困難程度高到令人頭暈的數學。在找尋解答的過程當中，多少可以發現一些能夠解釋在音響討論區中一些長年有爭議的議題。例如說，我們今天要講的網路交換器，還有USB、同軸、AES/EBU⋯⋯等數位訊號傳輸的事情。
剛剛講過，音響是廣播、通訊系統，無論訊號是類比還是數位，他們都是「電訊」。既然，類比與數位訊號都是「電子訊號」，甚至也會被視為能量，那這樣的話，我們的思維就會不一樣。
無論是類比還是數位訊號傳輸，整個訊號鏈包含了三個部分：發送端、通道跟接收端。
這個訊號鏈可以小至電路、大至海底電纜傳輸、無線網路、基地台傳輸、無線訊號發射接收，還有我們常見的：音響、耳機系統。
發送端可以是DAC的類比輸出或是串流機的數位輸出。接收端對DAC來說當然就是擴大機，對串流機來說當然就是DAC。通道，channel就是各種訊號線。
我們再回頭看看數位訊號，也就是大家普遍認知的方波。
方波內其實是多個頻率訊號的集合。而我們平常Google搜尋數位訊號或是方波的時候，看到的圖片基本上都是「理論上完美數位訊號應該要有的樣子」。但是，實際上是不可能長這樣的。
既然要講完美，那就提一下，一個理想中完美的數位訊號，應該要有這兩個條件：
這些事情都是理論上、學理上認為應該要做到的事情。但是，實際上，在任何系統裡面要做到這個完美世界的狀態，其實是沒辦法的。
下面幾張圖片就是在做數位訊號測量的時候會看到的東西，示波器可以看到方波、眼圖eye diagram，或是其他高階、複雜的測量儀器也看得到。
好，那我們再回頭複習一下我們在音響討論區最常看到的爭議：數位是零跟一，不會有差別，這些都是資料，資料正確就不會有聽感上的差異。網路通訊協定也能夠保證資料的正確性，這些數位訊號也不可能會造成聽感上的差異。與其說資料正確，就我們目前得到的資料來看，應該注意的是，這些器材內系統的訊號完整性的程度，甚至是延伸到整個音響系統的訊號完整性或是乾淨程度。
在高速的數位訊號傳輸的時代，訊號完整性變得更為重要。在高速數位系統設計流程中，有個職位叫作「Signal Integrity Engineer」。簡單來說訊號完整性工程師必須確保產品，尤其是電路設計，產品內的訊號傳輸效率、品質是否達到指定的水準。畢竟很多產品的設定的目標都不一樣，成本、售價、完成產品的指定品質⋯⋯等等的事情。
訊號傳輸的路徑的設計細節就非常重要了。我們理想中傳遞的訊號，應該是要像下圖左邊的樣子，而實際上是右邊的樣子，而且甚至是比右邊的圖更慘烈。而，會影響訊號傳輸品質的因素，大概是這幾項：阻抗匹配、串音、頻率響應、噪訊。
- 阻抗匹配沒有做好會有訊號反彈，然後造成訊號失真。阻抗匹配沒做好的原因大致上是：電路板的路徑變化、不恰當的連接終端、電路孔洞的特性：孔洞大小…等等、PCB板內的材料以及與其他電路設計問題⋯⋯。
- 串音原則上是能量在channel之間互相影響。
- 頻率響應，頻率越高也會伴隨衰減問題。而會影響電路內頻率的因素大致上是：導體特性 (阻抗)、電介質損耗、集膚效應 (skin effect)
- 噪訊，也就是大家最常看到的noise。Noise的來源大致上是源自於電源、系統內部與外部的EMI、集膚效應 (skin effect)還有前面提到的串音也會造成noise⋯⋯等等的。
到這裡為止，就是針對訊號完整性 (signal integrity)的一些介紹。而這些事情在設計高速數位產品時需要去注意的，並且，如果要做的好，花費的時間與成本會相對地高。
前面鋪成這麼多，就是為了接下來的主題，那就是網路交換器。
要討論網路交換器，就不得不講現代的網路架構。現代的網路架構是遵從OSI Model。對於多數的人的網路體驗都是在第六與七層，我們現在要講的是最底層、最基礎的第一層，physical 實體層。實體層是所有訊號傳遞的基礎。我們看實體層的意義就是回到基礎的電路設計。這類的產品還是必須在國際的標準的規範中設計、生產相關的器材。這個標準也就是IEEE 802系列的標準。
一般來說，一台1GbE的網路交換器會有一些基本元件，才能夠符合基本的IEEE 802.3的標準，並且達到網路交換器的自己的任務：電路板、PHY、電源供應、Magnetics(或稱LAN Transformers, 變壓器)、網路輸入。
而PHY可以說是交換器的心臟。
以Texas Instrument的PHY晶片為例子，我們剛剛講的電路設計的事情，其實元件製造商都會給規格書，上面都會有指示說在設計的時候應該要怎麼做。譬如說傳輸通道的阻抗在單端或或是離散的電路規劃應該要分別是50歐姆或100歐姆，PCB上的路徑規劃的建議，還有PCB板要做幾層…等等的事情，都會說。很有趣的是TI在規格書內講：「Ideally, there should be no crossover or via on the signal paths. Vias present impedance discontinuities and should be minimized」，不過現實生活中要做到沒有串音、要做到完美的阻抗一致性，真的是非常的難。
雖然說，對於「資料」而言，網路傳輸都會有一個除錯、校正的機制，所以我們多數的時候在打視訊電話、開視訊會議、打網路電話、串流4K影片都會很穩定正常。所以，很多時候我們通常會認為傳輸的東西，資料就是資料，在音響上不會有差異。可是，對於整個傳輸系統而言，要考慮的問題永遠不是只有資料、零一、封包。雖然說是數位訊號、封包，這些東西在傳輸的過程中，還是使用我們看到的這些電路載體、訊號線中傳遞。所以，基本上那些電源、EMI/RF、noise的基本問題還是會影響整個訊號鏈。
透過硬體設計與訊號完整性的角度來看的話，對我們來說，就可以理解為什麼我們門市更換Wi-Fi Router也可以影響整個門市串流播放的品質，也可以理解在數位串流音響系統中使用較好的網路交換器可以得到變化與改善。
下圖是我們門市使用過還有正在使用的網通設備，還有音響級的網路交換器。
如果只看資料的話，那麼再低階的器材都可以達到傳遞資料的目的。而不講音響產品，講網通相關的解決方案的時候，如果，今天我們只是要聽到聲音，看得到影像的話那很簡單，這市場上的高階解決方案是不是一個程度上也是在騙財呢？如果，我們在意聲音要清晰、要自然，影像要豐富、畫面要清晰立體，那這些solution就不會是笑話了。既然我們無法改變外面的網路訊號傳輸品質，那就盡可能地把自己家中或是工作環境中的傳輸系統做好。而音響產品更在意末端播放的品質；如同我們前面說的：「Hi-Fi、Hi-End音響就是要透過工程的手段解決聲音不好聽、不自然的問題」。
然後接著就是Nordost QNET的介紹與音響展講座當天的PK活動。
Nordost QNET的產品介紹與選購連結在這：https://www.pincha.com.tw/products/nordost-qrt-qnet-switch
最後，我們要再次強調一件事情，我們是要試圖透過不同角度來看待數位產品設計，而不是要說這絕對是影響聲音的主因。我們研讀資料後，覺得上述講的事情是個「值得列入考量的事情」。我們除了花錢買了IEEE的出版物之外，也有諮詢設計網路實體層設計的資深工程師、在網通設備從業的工程師以及在科技大廠的音訊部門從事研發的工程師。我們也知道，經手不同的專案會有不同解決方案，也會有對於產品不同的見解，至少在我們上述分享的內容，對他們而言是合理甚至是實務上日常要面對的挑戰。
希望這篇文章可以帶給你們一個新的角度來看音響的數位產品。
Nordost QNET的產品介紹與選購連結在這：https://www.pincha.com.tw/products/nordost-qrt-qnet-switch
