音响系统中线材对音质的影响
摘要:在现代生活中,音响系统遍及生活的方方面面。从手机、电脑和电视等嵌入式音频系统到电影院、广场和剧院等大型录音和播放系统,音响系统几乎在我们生活的每一个角落。音响行业的从业者,需要努力为消费者提供尽可能最好的音质。 但对于消费者来说,面对市场上的各种广告和媒体营销,音响的选择总是很令人困惑。对此,本文通过对音响系统的各个方面进行分解,让消费者能够更好地了解音响系统,帮助消费者在购买或评估时得出扎实的购买结论。
关键词:音响系统;线材;音质;分析研究
前言:随着对音响系统音质要求的提升和技术的持续更新,对设备性能、听音环境和扬声器放置、设备之间的通信线路俩连接要求严格,都是音质的主要关注点。线材携带信号并提供更多功率,它在音响系统中充当“氧气发射器”,确保音频系统高保真传输信号。线材不但对音响系统的信噪比有一定影响,其材料和参数分布也对信号传输质量十分重要。本文从信号传输效率、集肤效应、电缆抗干扰保护及其对音质的影响方面研究了电缆在音频系统中的作用。
1.
音响系统中线材的分类及作用
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信号线
信号线分为低电和高电两种。传声器信号通过低电平的信号线传输,电压信号通常为mV级[1]。传输过程要求最大限度地减少失真并提供良好的抗干扰保护。线材采用平衡连接法,传输距离可达数百米。高电平信号线常用于连接不同电压的设备,传输信号电压一般为mV到V。目的是提供高性能和高速的信号传输,确保良好的抗损耗容限,确保传输的电压足以控制信号,保证下一级设备的运行。高电平信号线采用非平衡连接法,降噪性能较差,且长度越长功耗越高。通常,信号只能传输几米的距离。音响系统经常会拉动线缆,尤其是信号线缆,因此信号线缆中经常会加入棉线,以提高其柔韧性和弹性。
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音箱线
音箱线主要用于连接功放和音响。 它是高压和电力信号的强传输线,瞬时电流近百[2]。此时,通过扬声器的微弱噪声信号和强信号线可以忽略。音箱线在传输信号时,必须考虑到每个频率、每个安全信号的传输效率以及其流阻。如果音箱线不允许信号传输,例如线径太小、电阻太高等,不仅会影响音质,甚至会烧毁线材,造成设备损坏.
1.
电源线
在音响系统中,电源线主要为功放和调音台供电,同时也为音响系统提供工作电源。如果使用电源线为功放供电,它将携带大功率电流,有必要快速及时地为功放供电,使扬声器能够将电能转化为声能。当使用电源线供电时,电流和电压会彼此干扰,从而导致较大波动。因此,有必要提高对线间干扰的保护,以确保设备的平稳运行。因此,最重要的是让电源线高效快速的传输电流。此外,必须考虑电源线在绝缘方面的安全性。电源线产生的热量会随传输功率提升而增高,导致绝缘材料的炭化,最终引起火灾。
1.
对音响线材的基本要求
1.
音响线材的电阻值越小越好
除了导体电阻的温度和湿度与电阻有关外,导体本身的材料是最重要的。常用导电材料的电阻率如表1所示。该表显示金、银和铜等导电材料具有非常低的电阻率和良好的导电性。应用此类材料的传输线具有良好的导电性;而铁、铅等材料的导线电阻很高,导电性不是很好,不适合应用为音响线材。另外,为了降低电阻值,导线的截面积通常会尽可能地增加。现在大多数电线都是由经过特殊处理的无氧铜制成的。所谓无氧铜,是指将铜在真空、无氧条件下熔化,以减少杂质,提高铜的纯度。提纯后的铜的4N、5N、6N纯度分别为99.99%、99.999%、99.9999%[3]
一些最好的导线会在表面镀金银,以进一步增强其导电性。这种线使用效果接近纯金、纯银导线。有些情况下音响线材长度需求不高,可以选用电阻很小的铜导线,甚至可以使用普通电灯花线代替。例如,选择一根直径为0.5mm,电阻约为0.016/Ω·m的铜线作为谐振线。在5
m的长度上,电阻约为0.426/Ω·m。扬声器线圈的直流电阻只有几欧,功放内部输出电阻更低,铜线的电阻可以为整个电路电阻的二成左右;而选用电灯花线,同种情况下的电阻甚至达到一半以上。实际试验表明,音响线材的阻抗不但低于扬声器线圈的直流电阻,而且低于放大器的内部输出阻抗。
表1 常见导电材料的电阻系数
材料名称
20℃时电阻系数
材料名称
20℃时电阻系数
0.0124~0.0142
0.071~0.138
0.0147~0.0175
0.099~0.148
无氧铜
0.0148~0.0164
0.128~0.293
紫铜
0.0154~0.0175
黄铜
0.026~0.073
0.0262~0.0278
青铜
0.021~0.415
0.0490~0.0612
0.206~0.221
0.0590~0.0620
锰铜
汽车音响功放0.381~0.423
1.
线材分布参数越小、越稳定、越好
近年来,许多的实际应用表明,线材的分布参数与两条传输线之间的距离、介质和几何结构关系紧密。通过特殊的生产技术改进导线的几何形状,可以控制介质、分布电容和电阻[4]。例如,扩大线材的直径,增加中心线与外绝缘层之间的距离,改变导线缠绕类型等。线材制造商采取了广泛的措施以保证线材质量的提高。一方面,必须保证线材良好的阻抗性以及较低的传输损耗;另一方面,必须保证线材具有良好的机械强度、抗压、抗折和抗振性,以及良好的柔韧性、耐磨性和抗老性。毫无疑问,这在线材的设计理念、材料挑选、生产工艺、熔炼水平等方面都作出了十分严格的规划。可以说,高质量的发烧线材是一种高科技产品。这是音响线材和普通线材之间的巨大差异,也是它们如此昂贵的原因。
1.
线材表面积越大越好
为降低高频元件的电阻值,线材主要采用多层线材,使线材的表面积最大化,减少线材的中
心。
1.
评判音响线材优劣的标准
1.
传输效率
频率传输效率本质上是电子在任率下,在线材中传输的速率。线材的材料、纯度和直径都会导致信号传输效率的差异。传输效率决定了瞬态响应的质量。瞬态响应类似于汽车的移动性,反映了车辆在加速或减速时的反应。当音响线材的传输效率高时,音响系统对突变信号的附和力增强,具有更好的瞬态响应,能更好地再现声音细节。声音清晰整洁,音清澈明亮,具有良好的通透感。传输效率差,音响系统跟踪突变信号的能力差,瞬态响应差,会造成音质浑浊,低音弱,整体灵活性不足,声音的通透性大大降低。
1.
集肤效应
当电信号由于磁场和电荷的相互作用而在导体中传播时,在传输电流时会形成导体的薄层,即所谓的集肤效应[5]。集肤深度与传输频率的平方根成反比。信号频率越高,表面层越薄,传输到表面的信号越强。由于集肤效应,电子信号沿着电线表面传输,看起来就像高速公路上的“车道”。线材表面积越大,“车道”越宽,信号频率越高,声音越亮。反之,信号传输路径变窄,信号传输效率降低,音质则会变差。