Na rynku dostępnych jest obecnie wiele systemów multiroom audio, jednak zdecydowana większość z nich
wymaga stałego połączenia z Internetem oraz korzysta z usług chmurowych producenta.
Z punktu widzenia elektroniki użytkowej i bezpieczeństwa IT jest to istotna wada:
urządzenie stale podłączone do sieci publicznej stanowi potencjalny wektor ataku
oraz jest całkowicie zależne od dalszego wsparcia producenta.

Alternatywą jest samodzielny system multiroom pracujący wyłącznie w sieci lokalnej (LAN),
z pełną kontrolą nad warstwą sprzętową i programową.

Warstwa programowa – Squeezebox / Logitech Media Server

Podczas analizy dostępnych rozwiązań uwagę zwraca projekt Squeezebox
w połączeniu z Logitech Media Server (LMS).
Jest to rozwijany od wielu lat projekt Open Source, charakteryzujący się dojrzałą
architekturą i bardzo dużą elastycznością.

W zależności od konfiguracji, odbiornik może pracować jako:

• klient Spotify Connect (np. cspot),
• odbiornik AirPlay,
• player LMS zsynchronizowany z innymi urządzeniami.

Z technicznego punktu widzenia kluczową funkcją LMS jest możliwość:

• grupowania wielu odbiorników w jeden logical player,
• regulacji opóźnień pomiędzy urządzeniami z precyzją rzędu milisekund.

Pozwala to na precyzyjną synchronizację dźwięku w wielu pomieszczeniach
bez efektu echa i przesunięć czasowych.

Warstwa sprzętowa – dostępne interfejsy audio

W zależności od potrzeb system może udostępniać wyjście audio w kilku formach:

• Bluetooth – prosty, ale stratny tor przesyłu,
• SPDIF (S/PDIF – Wikipedia)
  w wersji optycznej lub koncentrycznej,
• I2S (I²S – Wikipedia)
  do bezpośredniej współpracy z zewnętrznym przetwornikiem DAC.

Największą elastyczność oraz najlepszą jakość zapewnia magistrala I2S,
która umożliwia przesył danych audio bez dodatkowej rekonwersji czy kompresji.

Konfiguracja testowa – opis połączeń

W testowanym rozwiązaniu zastosowano następujące komponenty:

• ESP32-S3 – mikrokontroler z konfiguracją audio I2S
  (Datasheet ESP32-S3)
• PCM5102A – 32‑bitowy przetwornik cyfrowo‑analogowy DAC
  (Datasheet PCM5102A)
• TPA3110D2 – końcówka mocy klasy D
  (Datasheet TPA3110D2)

ESP32-S3 odpowiada za obsługę sieci Wi‑Fi oraz dekodowanie strumienia audio,
który następnie przesyłany jest cyfrowo przez magistralę I2S bezpośrednio do DAC-a PCM5102A.

Zastosowanie tej architektury pozwala:

• pominąć stratne kodeki audio,
• zachować niski poziom jittera,
• uprościć tor sygnałowy.

Końcówka mocy i praktyczne problemy montażowe

Sygnał analogowy z PCM5102A został doprowadzony do wzmacniacza klasy D
TPA3110D2, który oferuje wysoką sprawność oraz niewielkie straty mocy.

Największym problemem nie okazało się jednak oprogramowanie, a jakość wykonania
taniej płytki wzmacniacza dostępnej na rynku.

W badanym module:

• piny GAIN0 i GAIN1, odpowiedzialne za konfigurację wzmocnienia,
  były nieprawidłowo podłączone,
• jeden z pinów pozostawał w stanie „floating”,
• wszystkie wersje tego modułu w wersji czerwona PCB wydają się mieć tą wadę.

Skutkiem były:

• niestabilne wzmocnienie,
• zmienna głośność kanałów,
• zwiększona podatność na zakłócenia.

Problem został rozwiązany poprzez analizę dokumentacji TPA3110D2 i ręczne dołączenie pinów konfiguracyjnych do masy, zgodnie z tabelą ustawień w datasheetcie.

Wnioski

Projekt samodzielnego multiroom audio oparty o rozwiązania Open Source
pozwala osiągnąć bardzo wysoką funkcjonalność i jakość,
jednocześnie zachowując pełną kontrolę nad bezpieczeństwem i architekturą systemu.

Jednocześnie projekt ten pokazuje,
że w rozwiązaniach DIY kluczowa pozostaje znajomość dokumentacji technicznej
i krytyczne podejście do gotowych modułów sprzętowych.