2012年2月25日 星期六

USB? 音響? 一些概念的延伸..


MY-HiEND 發燒軟體版 版主 psycho 討論串內容,想到一般音響發燒友較不會想到的方向 " USB hub 延長線",所以先來談談一些相關的內容吧! 以下的部分,僅針對使用電腦,且使用 USB 的網友參考(某些敘述的部分,可能僅是概念的討論,假如有錯也請大家指教)。

首先,先分兩個部分,訊號的來源 (那個 USB port )與 傳遞的方式 ( USB port 之後要怎麼處理)。

訊號的來源 - 請問大家有無測試過那個 USB port,播放品質比較好(或是都差不多)? 


為何我會這樣問呢? 假如音響發燒友已討論到如此深入的地步,連 "USB 訊號的路徑" 都列入考量的話,大家應該都知道,不管是桌機或筆電,都不只一個 USB port。 在這個前提下,每個 USB port 也會有 USB 訊號路徑長短的問題,也可能因路徑長短的問題,而易受其他因素的影響 => 最後的結果,就是 "USB 訊號品質的差異"。 所以,大家有興趣的話,或許可以嘗試看看。

傳遞的方式 - 這部分屬於 USB port 之後的處理方式。
通常有下列的幾個考量點:
1. USB 線的材質
2. USB 線的長短
3. USB 接頭的材質
4. USB 線材製作的方式(編織線的方式...) <= 補記
5. 是否使用 USB hub?
6. USB hub 是否接獨立電源?

上述的幾個問題,可簡單分為兩個部分,USB 訊號 與 USB 電源。

其實以音響用的 USB 傳輸,應該還是 USB 1.1 ( 12Mbps ),以這種速率,其實 USB 訊號在線材上衰減的程度,或許並沒那麼嚴重。 所以大家可以輕易的使用 1.8M 或 3M 的線材,但到某個程度後,或許線材的長短會影響到播放(我也還在實驗中..)。 以 版主 psycho 提到的 5M USB 訊號加強線為例 => 5M USB 2.0 ( 480Mbps ),才用到訊號加強( 12Mbps 對 480Mbps)。 但已有很多網友,分享對於使用不同線材,所帶來的差異。 因此不同人聽感的敏感度,讓很多人把這環也列入重點(也有很多品牌,因而推出各自的音響用 USB 線)。 所以線材的製作,就交給廠商去傷腦筋吧! 哈哈! 

除非有人可以拿到特別的 USB 線與 USB 接頭,或想要自己做實驗者,那就另當別論了。

但有趣的事情是,即便已使用音響用 USB 線,還是不少人仍再串上 USB hub (或再加上獨立供電)。 為何說這部分有趣呢? 這需再敘述一些相關的狀況,假如 僅使用 USB 線連接電腦與 DAC,那麼表示 USB 訊號的問題,僅與電腦、USB 線材與 DAC 相關。 所以可動(期望獲得改善)的部分,都屬於 全面,但 間接 相關的部分。 請想想 DAC 的架構,線材或電源都已是 DAC 以外的東西。 DAC 內除了 DIY 的人,大概很少人會動吧? 電腦也是一樣的狀況 <= 在這個狀況裡,我覺得源頭(電腦)的影響最大,然後才是 DAC,最後才是 USB 線。

加入 USB hub 之後,就會有更多的影響因素進來。 USB 訊號的狀況會變成,電腦的 USB 訊號僅位於電腦到 USB hub 這段,而 USB hub 之後,就是 USB hub 訊號與 DAC 的問題,所以
1. USB hub 內使用的晶片
2. USB hub 的設計
3. USB hub 使用的電源

從上面幾點來看,先不論晶片的選擇,表示電源的影響會更大,USB hub 上的晶片也是要吃電的,而電源不是從電腦來(單 port 5V 500mA,加上 USB 線 的影響),就是外接的獨立電源。 所以很多網友也提到,外接 USB hub 再加上獨立電源,會有更好的效果,這是蠻合理的結果。 因為這已把原本全是電腦在主導的 USB 訊號與 USB 電源,分了一部分到 USB hub 與外接的電源上

再來談談 USB 線吧! USB 訊號的部分,在上面已寫到其影響(相對於 USB 電源來說)或許是較小的。 而對 USB 電源的部分,一般大家的概念都是線越長影響越大,但為何線越長影響越大? 這分兩個部分,一個是 電壓的準位 ( 5V 的部分),一個是 對負載瞬間變化的反應

電壓準位的部分 - 每塊主機板都可能有差異,大家有量過主機板上 USB 的電壓嗎? 我自己也沒量過,哈哈! 原因? 我是個懶人,且也不認為我的設備已敏感到會對 USB 線材有反應。 不見得每塊主機板,都是標準 5V,可能會更高,也可能更低,而這就會有影響。  


USB 線材本身是會有損耗的,所以經過越長的線材,這準位一定會掉,掉多少就是看線材的品質囉! 而掉下來的準位,就是你接在末端的裝置,所使用的準位。

對負載瞬間變化的反應 - 這點可能跟大家所提到的動態,有較直接的關係。 不過我很好奇,為什麼器材會對這點這麼敏感? 因為音樂的播放,應該不屬於大負載的變化,而裝置本身應該都有相關的設計來應付這部分,但還是會被 USB 線材影響,這表示變化大到會抽到線材上的電力? 或是裝置周邊的設計不夠嚴謹? 


同樣的狀況下,越長的線材在短時間內,電壓上下抖動會越大。 而越好的線材,理論上電壓準位會掉的越少,而對負載瞬間變化(電壓上下抖動)的反應會越好(抖動越少)。

從上面的敘述,大家可以發現以下幾點
1. 使用好的 USB 線,對 USB 訊號與 USB 電源都有好處
2. 使用 USB hub 的話,電腦 USB 訊號的影響,相對會變小,但電腦到 USB hub 間的 USB 線,所造成的電源影響,相對會變大(以 USB hub 不外接電源的狀況下)
3. 使用 USB hub 再加上獨立電源的話,電腦 USB 訊號與 USB 電源的影響,兩者相對都變小

寫到目前這,大家是否發現,還沒談論到 版主 psycho 這次分享的部分,原因是什麼呢? 上面敘述的部分,都是一般網友常使用的方式,而一些相關的概念,我也嘗試做些分類。 而 版主 psycho 這次的分享,在概念上與上面的方法,是不一樣的。


上面敘述裡提到,電腦的 USB 訊號出來後,有下面兩種方式
1. USB => USB 線 => DAC (訊號由電腦主導)
2. USB => USB 線 => USB hub => USB 線 => DAC( USB 訊號由電腦與 USB hub 分別處理過)

版主 psycho 這次分享的方式,是 第三種 USB => USB 線 => 訊號加強晶片 => USB 線 => DAC


這與 USB hub 的差異,硬體設計上的繁簡度,USB hub 是ㄧ對多,這是ㄧ對一,這是定位上的不同。 版主 psycho 似乎是第一位嘗試這方向的人,而測試的結果,似乎也是正面的改善(期待 版主 psycho 在更好的系統上,與 USB hub 作直接比較),也謝謝 版主 psycho 的測試與分享。 考量到線材的長度與可能的改善,我應該也會買一組來玩,哈!

繼續做些概念上的討論,以 USB 訊號的角度,其實不管是使用 USB hub 或訊號加強晶片,原本電腦出來的訊號,都已經過晶片的再處理,再傳入 DAC 內(當然還要加線材的影響)。 所以我們聽到的聲音,是電腦原本的訊號,再加上晶片與其相關周邊的影響,所綜合下來的產物。 換一個說法,也是在選擇晶片(不討論設計的原因,是因為看不到這部分)聽起來的效果,而這部分所帶來的變化,也變成需比較,也可能與每個人的喜好有關。 如之前 版主 psycho 有寫到的,這是 改變? 或是 改善?

還有 版主 psycho 提到的,1A 公轉 2A 公或 1B 公轉 2A 公的 USB 線,以電源的觀點來看,直接提供充足的電源,給最末端的裝置,確實會改善電源的品質,不論是準位或對負載瞬間變化的反應。 但以訊號加強線來講,應該是訊號加強晶片,對電源的需求會比較講究。 而 DAC 本身,通常都不吃 USB 端的電,是否會對這部分這麼敏感,可能需請了解 DAC 架構(或相關知識)的網友,幫忙說明這部分了!

以概念上來說,我個人會偏好訊號加強,因為下面三個原因
1. 定位 - 訊號加強是針對原本的電腦訊號,作強化的動作。 而 USB hub 是讓多個 USB 裝置與電腦做溝通,它不會對原本的電腦訊號作強化。
2. 便利 - 使用的便利性,hub 的體積較大,原本附的排線也較短。
3. 價位 - 成本相對較低,因為定位的關係,比 hub 便宜。

最後,上面多數是概念上的討論,至於實際的狀況,還是需要 "耳聽" (或再加上個人喜好的考量)為憑,才能再做修正。 不過,看了不少相關的討論,這部分也有個很好玩的現象。 很多知道理論的人,似乎直接就否定與不嘗試。 而另一型的人,似乎又都是嘗試與實驗,但較少理論的依據。 而兩邊的人,似乎又較難有交集,都會吵得不亦樂乎,最後還是很玄的樣子。 看來跨兩塊的人,相較來說就少的多了! 這還真是蠻有意思的狀況,哈哈!


以上供大家參考,謝謝 !

補記:
後來購入幾組不同的 USB 訊號加強線",並經過實際拆解 USB 訊號加強線後,發現其內部也是使用 USB hub 晶片",是用較平價與較不出名的台廠 USB hub 晶片。 拆解了幾組不同的
USB hub 晶片,都是使用該台廠的晶片,所以可推論 USB 訊號加強線",並非如我之前所推測的,是使用 "訊號加強晶片"

裡面是一顆  4 ports 的 USB hub 晶片,這家廠商把一顆 4 ports 的 USB hub 晶片只使用其中一組 USB 來做 repeater (順帶提一下,裡面線材連接處的焊接點,讓人感覺有待加強阿!)。 我也連帶尋找 USB repeater 的資料,唯一找到的 repeater 僅支援 USB 1.1,USB 2.0 以上的完全沒找到。 與實際的狀況一起判斷,看來市面上的 USB 訊號加強線,極可能都是運用較平價的 USB hub 晶片,簡化線路來做 USB 訊號加強線。 它僅是使用 USB hub 晶片,簡化線路與大小後,所做出來的 "小" USB hub。

假如這前提成立的話,那 USB 訊號加強線與 USB hub 的差別,僅剩便利性與較便宜。 而討論到聽感的差異,就真的比較難掌控了,只能實際聽與修改看看。 至於 USB 訊號上的差異,等以後有機會再看看該如何比較。

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