Network Audio System : พื้นฐานการเชื่อมต่อระบบ สำหรับการเล่นไฟล์เพลงด้วยเน็ทเวิร์ค

เน็ทเวิร์ค” (network) หรือ คอมพิวเตอร์ เน็ทเวิร์ค” (computer network) คือ ระบบเครือข่ายที่ทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิคหลากหลายชนิดที่ติดตั้งอยู่ในเน็ทเวิร์คเดียวกัน สามารถติดต่อสื่อสารและทำงานร่วมกันได้ ซึ่งกลไกสำคัญที่ทำให้ระบบเน็ทเวิร์คสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพก็คือ วิศวกรรมทางซอฟท์แวร์คอมพิวเตอร์ (computer protocol architecture)

เดิมทีนั้นระบบ คอมพิวเตอร์ เน็ทเวิร์คถูกออกแบบขึ้นมาเพื่อใช้ในอ๊อฟฟิศหรือบริษัทขนาดใหญ่ เพื่อทำให้อุปกรณ์เครื่องใช้สำนักงานต่างๆ อาทิ เครื่องคอมพิวเตอร์, ปริ๊นเตอร์, สแกนเนอร์ ฯลฯ ทั้งหมดที่อยู่ในบริษัทสามารถสื่อสาร, สั่งงาน และทำงานร่วมกันได้

ส่วน โฮม เน็ทเวิร์ค” (home network) ก็คือ รูปแบบของคอมพิวเตอร์ เน็ทเวิร์คชนิดหนึ่งที่มีเครือข่ายขนาดเล็กกว่าที่ใช้กันในอ๊อฟฟิศส่วนใหญ่ ซึ่งจุดประสงค์ในการออกแบบขึ้นมาก็เพื่อทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าภายในบ้านและรอบๆ บริเวณบ้าน สามารถติดต่อสื่อสารกันได้ ทำให้อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อผ่านระบบโฮมเน็ทเวิร์คนี้มีความสามารถเพิ่มขึ้น หรือมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น เทคโนโลยีนี้ถูกคิดค้นขึ้นมาเพื่อทำให้ผู้คนในบ้านมีความสุขสบายมากขึ้นนั่นเอง

UPnP AV
นี่คือ จักรวาล
ของโฮม เน็ทเวิร์ค

UPnPมาจากคำว่า Universal Plug and Playซึ่งเป็นมาตรฐานกลางของโครงสร้างซอฟท์แวร์โปรแกรมที่ออกแบบขึ้นมาเพื่อใช้ในระบบเน็ทเวิร์ค โดยมีกลุ่มผู้ประกอบการ อาทิ บริษัทผู้ผลิตอุปกรณ์ออดิโอ/วิดีโอ, บริษัทผู้ผลิตชิปโปรเซสเซอร์, บริษัทผู้ออกแบบซอฟท์แวร์ ฯลฯ และบริษัทที่เกี่ยวข้องอยู่ในวงการคอมพิวเตอร์ ได้รวมตัวกันขึ้นมาเป็นกลุ่มทำงานกลุ่มหนึ่ง ใช้ชื่อว่า UPnP Forumเพื่อทำหน้าที่ร่วมกันพัฒนาระบบ

เมื่อปี 2006 กลุ่ม UPnP Forum ได้พัฒนามาตรฐาน UPnP AV (universal plug & play audio & visual) ขึ้นมาเพื่อใช้เป็นระบบเน็ทเวิร์คสำหรับเชื่อมโยงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคภายในบ้านที่เกี่ยวข้องกับคอนเท็นต์ประเภท ภาพนิ่ง (still image), ภาพเคลื่อนไหว (video) และ สัญญาณเสียง (audio) เข้าด้วยกัน ทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิคที่เกี่ยวกับคอนเท็นต์ออดิโอ/วิดีโอสามารถ พบเจอหรือมองเห็นกันได้เมื่ออยู่ภายในวงเน็ทเวิร์คเดียวกัน จากนั้น มาตรฐาน UPnP AV ก็ได้ถูกพัฒนาต่อเนื่องเรื่อยมา

DLNA
(Digital Living Network Alliance)
ตัวเชื่อมโยงสำคัญ!

ทางกลุ่ม UPnP Forum เป็นคนสร้างโครงข่าย UPnP AV ที่เปรียบเหมือนถนนขึ้นมา ส่วนระบบจราจร หรือโปรแกรมคำสั่งที่ใช้ควบคุมการติดต่อสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ในวงเน็ทเวิร์คเป็นหน้าที่ของ DLNA (Digital Living Network Alliance) ที่ก่อตั้งขึ้นเมื่อปี 2003 โดยกลุ่มผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคชั้นนำในวงการคอนซูเมอร์ฯ ภายใต้การนำของ Sony

เป้าหมายของกลุ่ม DLNA ก็คือ ร่วมกันคิดค้นระบบป้องกันลิขสิทธิ์ของข้อมูลดิจิตัลคอนเท็นต์ (ภาพและเสียง) ที่แชร์กันผ่านเน็ทเวิร์ค เพื่อให้ผู้ให้บริการขายคอนเท็นต์ หรือให้เช่าคอนเท็นต์ ผ่านเคเบิ้ล, ดาวเทียม หรือเครือข่ายสื่อสารอื่นๆ สามารถดำเนินธุรกรรมได้โดยไม่ผิดกฏหมายลิขสิทธิ์

ที่ต้องเกริ่นถึงมาตรฐาน UPnP AV และ DLNA กันก่อน ก็เพราะอยากให้ทราบว่า ระบบเน็ทเวิร์คที่เราจะใช้ในการเล่นไฟล์เพลงที่ผมกำลังจะพูดถึงในบทความนี้ ต้องอาศัยโครงสร้างเครือข่ายของมาตรฐาน UPnP AV กับมาตรฐานโปรโตคอลของ DLNA ทำงานร่วมกัน

ยังมีรายละเอียดลึกๆ เกี่ยวกับ UPnP AV และ DLNA อีกมาก แต่ผมไม่อยากจะนำมากล่าวถึงในบทความนี้ทั้งหมด ในอนาคตจะค่อยๆ นำมาคุยกันมากขึ้นเมื่อมีความเกี่ยวพันที่จำเป็นต้องอ้างถึง

ลักษณะการทำงานของ
UPnP AV + DLNA

ก่อนเริ่มเล่นไฟล์เพลงผ่านเน็ทเวิร์ค เรามาดูกันก่อนว่า การสื่อสารเชื่อมโยงกันระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ ในเครือข่ายเน็ทเวิร์คมีลักษณะเป็นอย่างไร? ซึ่งในมาตรฐานของระบบเน็ทเวิร์ค UPnP AV ได้มีการกำหนดชื่อเรียก หน้าที่ของอุปกรณ์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องอยู่ในวงเน็ทเวิร์คเอาไว้หลายตัว แต่ที่เป็นหลักสำคัญๆ มีอยู่ 3 ตัวคือ

1. Media Server
2. Media Player หรือบางทีก็เรียกว่า Media Renderer
3. Media Control Point

ซึ่งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคบางตัวเมื่อเข้าไปอยู่ในวงเน็ทเวิร์คแล้ว มันอาจจะมีคุณสมบัติเป็นได้มากกว่าหนึ่งหน้าที่ก็ได้ โดยที่อุปกรณ์บางตัวอาจจะสามารถทำหน้าที่ได้ครบทั้งสามหน้าที่ในตัวเดียวกันก็ได้ด้วย

คำอธิบายเพิ่มเติมให้เริ่มต้นด้วยการสังเกตดูรายละเอียดในภาพด้านล่างนี้..

A : โครงสร้างของระบบเน็ทเวิร์ค


จากภาพการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ ในโครงข่ายเน็ทเวิร์คด้านบน จะเห็นว่า มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคอยู่หลายชนิดเชื่อมโยงกันอยู่ในวงเน็ทเวิร์คนี้ ให้คุณจับสังเกต ตัวอักษรสีแดง ในภาพนี้แล้วดูคำอธิบายด้านล่างประกอบกันไป เริ่มจาก..

Access Point : นี่คือ ศูนย์กลางของระบบเน็ทเวิร์คที่ต้องมีในทุกวงเน็ทเวิร์ค อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ที่ทำหน้าที่นี้เรียกว่า Routerซึ่งมีหน้าที่หลักอยู่ 2 อย่าง อย่างแรกก็คือ เป็นคนกำหนด ตัวตนหรือ “โค๊ดชื่อ(ในทางโปรแกรมคือกำหนด IP นั่นเอง) ให้กับอุปกรณ์แต่ละชิ้นที่เชื่อมต่อเข้ามาในวงเน็ทเวิร์ค เพื่อให้อุปกรณ์ตัวอื่นๆ ทั้งหมดในวงเน็ทเวิร์คเดียวกันรู้จัก (discover) และมองเห็น ซึ่งการเชื่อมต่อทางกายภาพของอุปกรณ์แต่ละชิ้นเข้ากับ Router สามารถทำได้สองลักษณะด้วยกันผ่านเทคโนโลยี Wi-Fi 802.11 คือ

1. แบบไร้สาย (wireless Wi-Fi connection) ในภาพที่แสดงด้วยลูกศรสีดำรูปสายฟ้า กับ
2. แบบใช้สาย (Ethernet connection) ในภาพที่แสดงด้วยลูกศรสีดำที่เป็นเส้นตรง

สาย Ethernet (หรือสาย LAN)

เนื่องจากการแชร์คอนเท็นต์ภาพ/เสียงในวงเน็ทเวิร์คจะเกิดขึ้นได้ ต้องประกอบด้วย ต้นทางกับ ปลายทางซึ่งก็คือ ผู้ส่ง” (senderกับ ผู้รับ” (receiverในการที่อุปกรณ์ตัวไหนจะทำหน้าที่เป็นผู้ส่ง หรือผู้รับคอนเท็นต์ก็ต้องขึ้นอยู่กับ ลักษณะของงาน” (eventing) ที่เกิดขึ้นในขณะที่คุณสั่งงานเข้าไป ถ้าสังเกตที่รูปลูกศรในภาพข้างบนนี้ คุณจะพบว่า ลูกศรบางอันมีหัวลูกศรทิศทางเดียว ในขณะที่บางอันมีลูกศรชี้ไปทั้งสองทิศทาง (อธิบายเพิ่มเติมด้านล่าง) ซึ่งการกำหนดหน้าที่ (service) ของอุปกรณ์แต่ละชิ้นในวงเน็ทเวิร์คให้เปลี่ยนไปตามลักษณะงานที่เราสั่งลงไปนั้นก็เป็นอีกหน้าที่หลักของ Access Point นั่นเอง

Media Server : เป็นทั้ง แหล่งเก็บดิจิตัลคอนเท็นต์ (ภาพนิ่ง, วิดีโอ หรือเสียง) และ ตัวส่งดิจิตัลคอนเท็นต์ไปยังอุปกรณ์ตัวอื่นในวงเน็ทเวิร์ค (สังเกตลูกศรในภาพจึงเป็นแบบสองด้าน) ซึ่งฮาร์ดแวร์ที่ทำหน้าที่นี้ก็เช่น เอ็กเทอร์นัล ฮาร์ดดิส (external HDD), ฮาร์ดดิสในคอมพิวเตอร์ (internal HDD), ฮาร์ดดิสในกล้องดิจิตัลแคมคอร์ดเดอร์ หรือฮาร์ดดิสในกล่องบันทึกสัญญาณวิดีโอ, ภาพ และเสียงที่เรียกว่า set-top box

อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็น Media Server จะคอย รับคอนเท็นต์จาก Router ซึ่งส่งจากอุปกรณ์ตัวอื่น มาเก็บไว้ในฮาร์ดดิสของมัน และจะทำหน้าที่ ส่งคอนเท็นต์ที่อยู่ในฮาร์ดดิสของมันออกไปให้อุปกรณ์ตัวอื่นเมื่อถูก Router เรียกขอมา

Media Player หรือ Media Renderer : ในความหมายทางเน็ทเวิร์คก็คือทำหน้าที่ เล่นคอนเท็นต์ที่ได้รับมาจาก Router (ที่เรียกมาจาก Media Server) ให้ออกมาเป็นภาพนิ่ง หรือวิดีโอ แสดงขึ้นโชว์บนจอภาพ หรือแสดงออกมาเป็นสัญญาณเสียงไปโผล่ออกทางลำโพงผ่านการขยายสัญญาณด้วยแอมปลิฟาย ส่วนภาพลักษณ์ที่เป็น ตัวตนของอุปกรณ์ประเภทนี้ก็เช่น เครื่องเน็ทเวิร์ค เพลเยอร์, เครื่องเล่นแผ่นซีดีที่มีช่องอินพุต USB สำหรับภาค DAC ในตัว

B : ลักษณะการเชื่อมต่อเน็ทเวิร์คสำหรับการเล่นไฟล์เพลง


ส่วนในทางเทคนิคนั้น คำว่า Renderจะอธิบายให้เห็นภาพได้ลึกกว่า (ดูจากภาพด้านบน) เริ่มจาก คอนเท็นต์ที่อยู่ในรูปของ computer file formats ต่างๆ อาทิ .jpg สำหรับภาพ, .mp4 สำหรับวิดีโอ หรือ .flac สำหรับเสียงเมื่อถูกส่งมาให้อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็น Media Player แล้ว ตัว Media Player ตัวนั้นจะต้องทำหน้าที่ 2 อย่าง เริ่มต้นอย่างแรกคือ ทำการ decode หรือ แตกแพ็คเก็จของฟอร์แม็ตให้ออกมาเป็น เนื้อสัญญาณของคอนเท็นต์นั้นๆ ซะก่อน ในทางปฏิบัติ สมมุติว่า มีการสั่งเล่นไฟล์เสียงเพลงอัลบั้มชุด XXX.flac ที่เก็บอยู่ในแหล่งเก็บคอนเท็นต์ Media Server (ในภาพ สมมุติว่าเป็น NAS ยี่ห้อ Qnap รุ่น TS-439 Pro II) ไปที่ตัวเล่นเพลง Media Player (ในภาพ สมมุติว่าเป็นเน็ทเวิร์ค มิวสิค เพลเยอร์ยี่ห้อ Sony รุ่น HAP-S1) ซึ่งภายในตัวเล่นไฟล์เพลง HAP-S1 จะต้องมีโปรแกรมเล่นไฟล์เพลงที่สามารถ decode หรือแตกไฟล์ .flac ฝังอยู่ในตัว เพื่อดึงสัญญาณเสียงดิจิตัลที่ถูกเก็บอยู่ในแพ็คเก็จ .flac นั้นออกมาเป็นสัญญาณดิจิตัล ออดิโอตามรูปแบบต้นฉบับที่อยู่ในแพ็คเก็จ .flac นั้นๆ ซึ่งก็คือสัญญาณ PCM ที่มีเรโซลูชั่นต่างๆ นั่นเอง (ถ้าไฟล์เพลงนั้นมีนามสกุล .dsf หรือ .diff เนื้อสัญญาณที่ได้ออกมาก็จะเป็นสัญญาณ DSD)

จากนั้น สัญญาณเสียงดิจิตัล ออดิโอนั้นก็จะถูก ลำเลียงส่งต่อไปเข้าสู่หน้าที่อย่างที่สองของ Media Player นั่นคือทำการแปลงสัญญาณดิจิตัล ออดิโอนั้นให้ออกมาเป็นสัญญาณเสียงอะนาลอก แล้วส่งต่อให้กับแอมปลิฟายเพื่อใช้ขับลำโพง ซึ่งหน้าที่ลำดับที่สองของตัว Media Player นี้มีฮาร์ดแวร์ที่ชื่อว่า DAC (digital-to-Analog converter) เป็นคนทำให้..

A : โครงสร้างของระบบเน็ทเวิร์ค


ทีนี้ให้ย้อนกลับไปดูในภาพแรกอีกครั้ง สังเกตคำว่า Media Adapter ตรงมุมล่างขวาของภาพ ซึ่ง Media Adapter ในที่นี้ก็หมายถึง Media Player ที่มีเฉพาะ computer file decoder ในตัว แต่ไม่มีภาค DAC อยู่ในตัว จึงต้องส่งสัญญาณดิจิตัล ออดิโอ (PCM หรือ DSD) ที่ได้จากการแตกไฟล์ (render) ไปให้อุปกรณ์ตัวอื่นในระบบที่มีภาค DAC อยู่ในตัว ซึ่งส่วนมาก output interface ที่ตัว Media Adapter ใช้อยู่ก็มี optical, coaxial, AES/EBU หรือบางเครื่องอาจจะมีเอ๊าต์พุต USB มาให้ด้วย

Media Control Point เรียกสั้นๆ ว่า Control Point : ทำหน้าที่เป็น ผู้ประสานงานในการ เชื่อมโยงการทำงานระหว่าง Media Server กับ Media Player ให้ได้ผลลัพธ์ออกมาตามที่ผู้ใช้สั่งงานลงไป ซึ่ง ตัวตนของ Control Point ก็ได้แก่ อุปกรณ์พกพาต่าง อาทิเช่น สมาร์ทโฟน, แท็ปเล็ต และคอมพิวเตอร์ โดยทำงานร่วมกับซอฟท์แวร์แอพลิเคชั่น

มองอีกมุมหนึ่งเพื่อให้เห็นภาพและเข้าใจได้ง่ายขึ้น พูดได้ว่า หน้าที่ของ Control Point ก็คล้ายกับรีโมทฯ ไร้สายนั่นเอง ความต่างมีเพียงแค่ว่า Control Point จะต้องประกอบด้วยส่วนของ ซอฟท์แวร์” (หรือ “แอพลิเคชั่น) ที่ส่วนใหญ่แล้ว คุณจะสามารถดาวน์โหลดมาใช้ได้ฟรี กับส่วนของ ฮาร์ดแวร์ซึ่งก็คือ อุปกรณ์พกพาของคุณนั่นแหละ ต้องเป็นอุปกรณ์ที่สามารถลงแอพลิเคชั่นที่ต้องการใช้ได้ คือดูที่ระบบปฏิบัติการณ์ว่าเป็น Android หรือ iOS ให้เลือกใช้อุปกรณ์ที่ใช้ระบบปฏิบัติการณ์ที่ตรงกับแอพลิเคชั่นนั้นรองรับเท่านั้นเอง

ก่อนเริ่มเล่นไฟล์ Control Point จะต้องทำหน้าที่สองอย่างนี้ก่อน อย่างแรกคือ กำหนดเลือก อินพุตหรือ แหล่งเก็บของคอนเท็นต์ (ซึ่งก็คือ Media Server) ที่ต้องการเล่น ในกรณีที่คุณมีแหล่งเก็บคอนเท็นต์มากกว่าหนึ่งแหล่งอยู่ในระบบเน็ทเวิร์คของคุณ จากภาพตัวอย่างก่อนหน้านี้ ก็คือ ในฮาร์ดดิสของคอมฯ ตั้งโต๊ะ, ในฮาร์ดดิสของโน๊ตบุ๊ค หรือใน NAS จากนั้น คุณต้องใช้ Control Point ในการเลือก เอ๊าต์พุตหรือ Media Playerเพื่อจัดส่งสัญญาณดิจิตัลไปให้

เมื่อทำการกำหนดเลือกทั้งอินพุตและเอ๊าต์พุตให้กับ Control Point เสร็จแล้ว คุณก็สามารถสั่งเล่นไฟล์เพลงที่ต้องการได้โดยอาศัยฟังท์ชั่นต่างๆ ของแอพลิเคชั่นที่ติดตั้งอยู่บนตัว Control Point ในการควบคุมสั่งงาน ซึ่งจะมีคำสั่งที่เป็นฟังท์ชั่นพื้นฐานของอุปกรณ์เครื่องเล่นแผ่นทั่วไปอยู่ด้วย อาทิ Play, Pause, Stop, Forward, Backward ฯลฯ บางแอพลิเคชั่นก็อาจจะมีฟังท์ชั่นอำนวยความสะดวกในการจัดการกับไฟล์เพลงมาให้เพิ่มเติม มากน้อย แตกต่างกันไป

การเล่น
ไฟล์เพลงไฮเรซฯ
ผ่านเน็ทเวิร์ค

เมื่อพอจะเข้าใจและเห็นภาพของระบบเน็ทเวิร์คกันบ้างแล้ว ทีนี้ลองมาดูโครงสร้างการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ เข้ากับระบบเน็ทเวิร์คเพื่อใช้เล่นไฟล์เพลงไฮเรซฯ กัน

(C) นี่คือโครงสร้างการเชื่อมต่ออุปกรณ์เน็ทเวิร์คสำหรับการเล่นไฟล์เพลงไฮเรซฯ


จากภาพ C ข้างต้น ถ้าคุณเอาไปเทียบเคียงกับภาพ A ในตอนต้น คุณจะเริ่มเข้าใจและมองเห็น หน้าที่ของอุปกรณ์แต่ละชิ้นในระบบได้ชัดเจนมากขึ้น ซึ่งอุปสรรคเดียวที่จะทำให้เกิดความรู้สึกสับสนเกี่ยวกับหน้าที่ของอุปกรณ์ในระบบ นั่นคือ เมื่ออุปกรณ์ตัวใดตัวหนึ่งถูกกำหนดให้ทำหน้าที่ มากกว่าหน้าที่เดียว ซึ่งผมมีเคล็ดลับส่วนตัวในการวิเคราะห์ว่า ในขณะนั้น อุปกรณ์แต่ละตัวทำหน้าอะไรบ้าง คือให้พิจารณาส่วนของ ฮาร์ดแวร์/ซอฟท์แวร์ของอุปกรณ์ตัวนั้น ตัวอย่างเช่น

อุปกรณ์ที่มี ฮาร์ดดิสอยู่ในตัว สามารถทำหน้าที่เป็น Media Server ได้แน่ๆ

อุปกรณ์ที่มี ระบบปฏิบัติการณ์” (OS = Operation System) อยู่ในตัว สามารถทำหน้าที่เป็นได้ทั้ง Media Server, Media Renderer และ Media Control Point เพราะสามารถเอาโปรแกรม หรือแอพลิเคชั่น Media Server, Media Renderer และ Media Control Point มาติดตั้งลงไปบนอุปกรณ์ตัวนั้น เพื่อทำให้มันสามารถทำหน้าที่เหล่านั้นได้

อุปกรณ์ที่มีภาค DAC อยู่ในตัว สามารถทำหน้าที่เป็น Media Player ได้แน่ๆ

อุปกรณ์ที่มีจอแสดงผล (display) อยู่ในตัว สามารถทำหน้าที่เป็น Media Control Point ได้

อย่างไรก็ตาม การกำหนด เอ๊าต์พุตให้กับแอพลิเคชั่นบน Media Control Point มีผลอย่างมากต่อคุณภาพเสียงที่ได้ และเป็นตัวกำหนดอุปกรณ์ปลายทาง (ลำโพง) ที่จะให้สัญญาณเสียงไปปรากฏด้วย ในภาษาเน็ทเวิร์ค ออดิโอ มักจะใช้คำเรียก output ว่า “Zoneซึ่งคุณสมบัติอย่างหนึ่งของระบบเน็ทเวิร์ค ออดิโอที่ถือว่าเป็นจุดเด่นมากก็คือ ในระบบหนึ่งๆ สามารถมี output ให้เลือกใช้งานได้หลาย Zone โดยที่ผู้ใช้งานสามารถเลือกใช้ output เหล่านั้นได้หลายลักษณะ /

*****************************

บทความที่เกี่ยวข้อง :

KNOWLEDGE : Network Music Streamer คืออะไร.?
KNOWLEDGE : บทความซีรี่ย์ Hi Res Audio ตอนที่ ๑ ถึงตอนที่ ๕

mm

About ธานี โหมดสง่า

View all posts by ธานี โหมดสง่า