揚聲器線纜的不同能大幅影響音質？是科學還是概念炒作？

因為市場上對於揚聲器線纜的誇張宣傳，很多人把他們辛苦賺來的銀子都花在了昂貴的線纜上。總是會有一些人傻錢多的人，但他們大多都不會在專業音訊領域呆很長時間。

我覺得，即使有，也不會有很多的人願意以每英尺上千美元的高價來購買揚聲器線纜，甚至每英尺幾十美元的揚聲器線纜，對很多人來說都算是昂貴了。

商品銷售中一個非常基本的做法叫做“差異化”。銷售人員需要給您提供足夠的理由來選擇他們的產品。如果想要讓他們的線纜給顧客留下更好的印象，他們必須找到他們的線纜的差異性，即使在某些情況下這種差異性根本就不存在。

這種對差異化的追求有時候就集中在“趨膚效應”上。這是一個真實存在的物理現象，趨膚效應描述了在非常高的頻率下，電子如何在導體的外層（也可以說是“面板”中傳播）。另一個相關特性是，當訊號透過同一條電纜傳播時，高頻訊號的傳播速度比低頻訊號更快。

得益於多種技術的應用，這些現象在極高頻的應用場景中得到了妥善的解決。例如，有一種特製的線材，它是由很多非常細小的線纜編織纏繞而成的。因此在相同的橫截面積下，這種線纜的表面積要比普通線纜大上很多。

解決高功率高頻電力傳輸問題的另一種方法是，使用空心導體，就是類似於銅管的那種結構。既然電子在傳輸時幾乎不會使用到導體（線纜）的中心部分，我們為什麼要為這些部分付錢？

對於在音訊領域中工作的專業人士來說，以上這些都不是問題，因為我們工作中所使用的絕大部分聲音訊率都集中在20 Hz至20 kHz之間。如果我們在數英里的距離之外發送音訊訊號（就像在通訊裝置數字化之前，電話公司所做的那樣）線纜的這些問題也許會造成麻煩，當時的人們必須週期性的修正波形。但是，就電訊號傳輸的速度而言，我們常用的佈線距離實際上是非常短的，並不會造成什麼問題。

不成比例

線纜這個產品十分簡單也很難做市場營銷，但它確實可以造成聽覺上的差異。主要的機理十分簡單，就是線纜的阻抗。

具有諷刺意味的是，那些揚聲器導線上的那些“蛇油”（指“號稱能解決問題但並沒有什麼效果的東西”）標籤，會不成比例的誇大它的資料引數，雖然這些引數可能是真實的，但是它們大都是些無關緊要的引數。

忘掉這些炒作吧，揚聲器線纜最重要的性質是它的低阻抗。如果揚聲器線纜的阻抗分量（電抗）在音訊頻譜上的變化明顯，這種線纜就能夠與揚聲器的電阻阻抗共同形成一個簡單的分頻器，並造成頻率響應上的誤差。

另外，由於揚聲器阻抗在不同的頻率上會產生很大的變化，因此即使是完美的揚聲器線纜也不可能避免產生頻率響應誤差。而且隨著線纜電阻的增加，頻率響應誤差的大小也會成比例地增大。

市面上那些“稀奇古怪的線纜”的供應商不會費心的對諸如阻抗等有用的引數進行標識，因為這種型別的引數已經由線纜尺寸或者說是線規（被稱為“美國線規”，或“美國線徑標準”，簡稱AWG）決定了。

但是，由電阻抗所引起的頻率響應誤差是人們在實際應用中能夠聽到/感受到的非常真實的現象之一。我發現了一個非常有教育意義的軼事，下面就跟大家講講。

我在與某人討論這個問題的時候，他非常肯定的告訴我，在使用他的“蛇油”揚聲器線纜時（我沒有標明這條線的真正品牌，是因為我真的記不住它是啥牌子的了），能夠聽出音質有顯著的改善。我能夠確定的是，就他所使用的線纜長度而言，他使用的線規幾乎是達到臨界值了。如果沒有進行一對一的仔細比較，由線纜的電阻抗所引起的頻帶損耗將非常難以聽出來。

但是揚聲器在不同頻率下會產生阻抗的變化，由此引起的損耗量的差異很容易導致頻率響應誤差，這很可能就是他所聽到那些“顯著的改善”。很容易想象，在高頻率的情況下阻抗的提升會造成效果非常好的高音提升。聽聽這些使用了“蛇油”線纜的揚聲器發出的聲音是多麼的乾淨清晰！

有幾種方法可以用來控制線纜電阻抗所造成的實際損耗。其中最簡單粗暴的方法是線上纜中使用更多的銅。對於給定的線纜長度，具有較低阻抗且較重的規格線纜會有著較低的損耗。

另一個顯而易見的方法是，將放大器放的儘可能離揚聲器近一點，這樣能夠儘可能的縮短線纜的長度。第三個方法（不像前兩個方法那麼顯而易見）是放大中間訊號的電壓。

恆定電壓

在某些情況下，例如在大型分散式音響系統中，前兩種方法都不符合成本效益。

前兩種方法的成本您可能很難接受，因為您不可能在每個揚聲器附近都放置一個單獨的放大器，也不可能既遠距離傳送聲音訊號，又把損耗控制在可接受的範圍內，這需要使用非常粗的線纜（同樣很貴，也很沉）。

應對這種情況的解決方案借鑑了高壓配電系統中人們所以用的策略，例如公共電力公司為我們提供家用電力時所使用的配電系統。

在負載相同的條件下，功率隨端電壓的平方（E ^ 2 / R）的增加而增加。但是，線纜（造成）的損耗只隨著電流的增加而線性的增加，因為線纜上產生的電壓是其電阻乘以電流的簡單函式。

電力工程師們能夠確定，透過提高輸電線路所承載的電壓，可以指數級提升線纜所傳輸的功率，同時也能夠減少由於電流引起的能量損耗。

公用電力公司透過使用升壓變壓器和降壓變壓器實現了這一夢想。在傳輸電纜上，人們將標準的240伏特的住宅供電的電壓“轉換”成（高達）數萬伏特，而標準的100安培的電流則被降低到1安培左右。因此，供電線纜造成的功耗損失能夠降低到以前的1％。

採用“恆定電壓”的分散式音響系統也使用了類似的操作原理，但在這裡不用將電壓提升至數千伏特，美國系統使用的標準電壓為70伏特，而歐洲系統則使用稍高一些的標準電壓——100伏特，其他的國家和地區也大都使用這兩個標準。

當然，實際上音訊訊號並不是恆定不變的，額定功率下的電壓才是恆定值。 5瓦和500瓦恆壓系統都會提供相同的標稱/額定電壓來進行分配。

任何一個切實有效的配電系統的終極目標都是：提供儘可能多的電力（給終端裝置），同時儘可能少地把電力浪費在傳輸電纜上（在電纜上損耗的電力會轉換為熱能）。在一個簡單的分散式音響系統中，會在幾百英尺的距離傳送功率為幾瓦的訊號，標準的低壓系統在揚聲器線纜上損耗的功率可能跟到達揚聲器的功率一樣多。

透過將傳輸電壓升高到70伏特，並且在每個揚聲器處將電壓降低迴標準值，傳輸到揚聲器的功率與損失的功率的比值被提高了。

為了能夠更加量化的表述這個概念，我們可以假設，從放大器分別向兩個揚聲器輸出1瓦的功率，它們距放大器的距離為100英尺，傳輸線纜的規格是24 AWG。因為我們必須計算線纜造成的雙向損耗，所以線纜的總計算長度是200英尺。200英尺的24 AWG線纜的阻值約為5歐姆。

要在每個揚聲器上實現1瓦的功率，需要向放大器端的線纜提供超過4瓦的功率。（有超過2瓦的功率被浪費線上纜上）。

如果我們先將音訊的電平提高到70伏特，則電流值會下降很多。在這種情況下，使用相同的線纜同時向兩個揚聲器輸出相同的1瓦功率，線纜所造成的功率損失只有區區的0。14瓦。

可見，就像在恆定（高）電壓系統中一樣，這種降低線路損耗的方法非常有用，但它們對於點對點執行的擴聲系統沒有什麼作用。這種方法的主要缺點是，所使用的升壓變壓器和降壓變壓器的尺寸比較大。

圖1：在兩個揚聲器上實現一瓦功率的兩種不同方式。

為了直觀的說明它們的尺寸有多大，我來舉個例子：頻率每降低一個八度，變壓器的尺寸就必須翻倍。要乾淨地傳輸20 Hz訊號，升壓和降壓音訊變壓器的尺寸必須是（普通放大器所使用的）60 Hz電源變壓器尺寸的三倍。

保持儘可能的短

對於大多數現場的應用來說，好訊息是我們不必使用極長的線纜。只需將功率放大器放置在揚聲器附近，我們就可以做到使線纜在合理範圍內，做到儘量的短。在這種較短的距離上，我們可以負擔的起高規格的（較重的）規格線。

當我們能夠做到控制功率的損失，下一個應該注意的問題就是擴音器線纜的尺寸。頻率響應誤差由線纜的固定電阻和揚聲器中變化的阻抗（隨著頻率的改變而改變）所產生的分壓器效果引起。

圖2和圖3分別顯示了兩個典型的揚聲器阻抗圖，是從網上找到的。這兩個圖片展示的既不是最壞的情況，也不是最典型的情況。

從圖2中的阻抗曲線可以看出，如果我們忽略極端低頻的區域，這個揚聲器的最大阻抗大於17歐姆，在上部低音的一個主要區域內下降到約5歐姆。圖3中的曲線雖然較為複雜，但是同樣覆蓋了類似的阻抗範圍，最大值約為16歐姆，最小值約為6歐姆。

為了獲得頻率響應誤差，我們需要將最大阻抗下降與最小阻抗下降進行比較。下面的公式計算了給定線纜的電阻的下降。

注意：為了使分析過程簡化一些，我們假設所有的揚聲器阻抗都是電阻式的。雖然嚴格來說這麼計算不夠精確，但揚聲器的阻抗在阻抗值很小時通常是電阻性的，並且為了進行此分析，在阻抗最大值處，由負載相位角引起的任何誤差都不會很大。

圖2：該揚聲器的最大阻抗值大於17歐姆。

最小電壓降= V max = Z max /（Z max + Z wire）

最大電壓降= V min = Z min /（Z min + Z電線）

頻率響應偏差= FR max = -20 Log10（V min / V max）

求解1，0。5和0。1歐姆的導線電阻我們得到：

揚聲器………………。。。。 。1歐姆……。。。 0。5歐姆。。。 。。 0。1歐姆

Spkr 1（17/5）…… -1。09 dB …… -。57 dB …… -。12 dB

Spkr 2（16/6）…… -。81dB …… 。。 -。42dB …… -。09dB

另一個需要討論的事是導線電阻是如何降低有效阻尼係數的。

雖然通常來講，阻尼係數被認為是功率放大器的特性，但實際上，線纜的選擇對揚聲器的實際阻尼很可能產生決定性的作用。

在上面的例子中，1歐姆線纜本身會產生值為5或6的較弱的阻尼係數（不管放大器的額定阻尼係數如何）。

圖3：雖然比圖1中的揚聲器曲線更復雜，但它涵蓋了類似的阻抗範圍，最大值約為16歐姆。

可以預見的是，如果使用0。1歐姆的線纜，則可以產生值為50-60的阻尼因數，放大器的輸出阻抗會導致一些不大的額外損耗。

阻尼係數確實值得我們進行更廣泛和深入的討論，但就這篇文章來說，我們假設放大器的輸出阻抗相對於導線電阻而言較小。

制定規格

我們很難精確地預測頻率響應誤差的可聽度的閾值。

受控的測聽實驗表明，小至十分之幾dB的差異都是可以被聽出來的。

為了達到使揚聲器的頻率響應誤差最小化且不降低其阻尼係數這兩個目標，我將總阻抗的目標值定為0。1歐姆。線纜的電阻隨著長度的變化而線性的變化。為了使總電阻低於我們的設定的目標值：0。1歐姆，我們必須先計算出所需的線纜長度，然後選擇一個合適的線規，能夠讓我們的總電阻保持在目標值的範圍內。

不要忽視線纜的計算長度應該是裝置之間距離的兩倍，因為我們必須考慮串聯揚聲器的雙向訊號。我們還必須考慮到端點連線處的接觸電阻。

我以裝置之間相聚20英尺的情況來舉個例子。首先，我們將其乘以2得到40英尺，這才是真正的訊號路徑的長度。

之後我們需要考慮接觸電阻。我已經知到新的Neutrik Speakon（或者和這種聯結器相似的產品）在每個連線處產生的接觸電阻大概能夠低至1mOhm（1 / 1000th ohm），即使使用了一段時間後，它的接觸電阻也能保持在<2 mOhm的範圍。

因為我們在總路徑中總共有四個連線處，所以接觸電阻的值可以被算做0。008歐姆。從我們的0。1歐姆中減去這個0。008歐姆，得到我們為線纜預留的電阻值，是0。092歐姆。將這個0。092歐姆除以線纜長度40英尺，得出每英尺0。0023歐姆。

將這個值代入線規公式中：

AWG = 10×log 10 R +10（注意R是每1000英尺）

我們得到：AWG = 10x log 10（2。3）+10 = 13。6 gauge

這雖然有點麻煩，但是一旦你為系統建立了恰當的線纜長度的規格。這個規格可以被放大或縮小以適應其他的線纜長度。

導線電阻是隨著線纜的長度而線性變化的，而針對線規則是非線性變化的。線規的一個十分方便的特性是，線規每增加三級（AWG），線纜的電阻就增加一倍。反之亦然，即線規每減小三級（AWG），線纜的電阻就下降一半。

我們還是使用相同的例子，取整到14 AWG，我們可以發現使用11 AWG線纜就可以在40英尺長的距離上保持其效能，如果使用10英尺長的線纜的話，只需要17 AWG的線纜。

稍大於“0”一個等級就是“00”，因此“000”就意味著 比“0”大兩個等級。我可不希望看到揚聲器線纜弄的這麼大，因為這樣的話，我們就很難把線纜和放大器還有揚聲器連線起來。

用此方法，能估算出您的系統所需使用的線纜長度的大概範圍，如果您使用的揚聲器上所標註的是實際阻抗，結果則會更準確。專業揚聲器製造商通常會告知此類資訊。

請記住，只需要使用您需要的音訊頻寬範圍內的阻抗最大/最小的偏差。例如，高音揚聲器的直流電阻無關緊要，低音揚聲器的20 kHz阻抗也並不重要，因為您根本聽不見。

想要收緊或放鬆可接受的頻率響應偏差，靠譜的方法是，檢視揚聲器的標準頻率響應，再確定由線纜損耗引起的響應誤差需要怎樣處理。

雖然我不建議嘗試使用線纜的損耗值來校正均衡，但如果這種做法能夠讓您的系統更加平穩，只要保持阻尼和功率損失在可控範圍內，就沒有必要那麼在意線纜的AWG尺寸。