Hi Fi 基礎談 四十三:綫篇(二)
上期花了一段時間研究電流在導綫或綫路網內運行的速度,看官或會以為無關宏旨:話之你電在綫裏行得快或慢,發燒友仍是一樣聽他的 HiFi 嘛。
我想以電在綫中運行的超高速來引起讀者注意,因為,電在不同的綫裏以不同的速度運行,而且,速率之相差十分大。再者,音頻電波(20Hz 至 20KHz)在同一導綫裏運行的速度也會有頗大的距離。
電在綫裏的速率,因該綫的阻力而改變。同時,也因頻率的高低而改變,而理論上,純直流電(0Hz)或 50/60Hz 交流巿電,就沒有頻率高低影響速度的因素。
留下腳印
上期我以每秒 16,000 英里為電在綫裏運行之平均速率,只是個舉例,實際變動範圍很大。為了計算的便利,我想不妨假定每秒 20,000 英里作為今日高科技導綫之送電速率。
如此,一個 20,000Hz 的電波在該導綫裏的「波長」就正好是 1 英里,而 20Hz「波長」就達到 1,000 英里!
好一個數字遊戲,不講你或者不知吧。
但,聰明的讀者馬上會說:車,電流(或電勢)在電綫裏那來的「波」?它只是一堆電子由綫的起端「推」至末端,而「波」之起伏(正負)是電子的密度濃與疏之分耳。
完全對。但,一個 20Hz 電波的走勢,亦必定在電綫裏留下一個長達 500 里(半波)的「腳印」(左右腳加起來長 1,000 里)。
這講法,認真抽象,但無疑極富娛樂性。試想,閣下的 HiFi 組合由唱頭音圈開始至揚聲器音圈之末端為止,由電變成聲的路程若短於 500 英里的話,則閣下整個擴音環的長度就容不下一個 20Hz 電波的腳印。
所以,訊號綫和喇叭綫的質子磁場極性,在使用一段時期之後,都是一面倒的望同一方向排列。Van den Hul 說綫裏的聽頻是 DC,會嚇死知其一不知其二的專家。
上述現象,解釋了導綫在使用後被電流衝出了一條單程路的原因。把綫掉轉用,就要再花一段時間才能改變單程路的指向性,而這指向性的形成,與綫皮在哪一端接地的問題沒有關係。
訊號綫的極性,原本已在焊接插頭時被固定。喇叭綫卻不然,你隨時可以將綫的紅端駁在揚聲器的黑端上,最多左右都是紅駁黑就得了,其實,你這樣做時實際上即等於把綫的指向倒轉,建議閣下玩紅駁黑倒相玩意時把喇叭綫一併倒轉用,才不致破壞原底的指向性。
另一點更少人注意的,是擴音器輸出端電流的指向,按設計之不同,不一定是由紅端指向黑端,也不一定都是由黑端指向紅端。寫稿佬由 A 機換駁 B 機時,若一旦覺得 B 機不靚聲,即刻認為 B 機填海,就分分鐘殺錯良民。
雞綫點會靚聲
現在,我們進一步探討導綫影響不同聽頻速率之微妙現象了。
先講集膚效應(Skin Effect)。
(編者按:《集膚》,和《基頻與諧波》的物理現象,在 HiFi 基礎談的最初幾期裏已解釋過。)
集膚效應,是指高頻電波沿導綫表面走,低頻電波潛入導綫芯部走的物理現象。科學家利用 Skin effect,發明垂直磁性紀錄技術同一個磁帶塗層,表面錄影像,裏層錄聲響,事關聲頻屬於低頻,潛入磁帶塗料的裏層。
以前,電聲學家都以為 Skin effect 絕不在聽頻範圍內產生影響,最近才發覺大錯特錯。潛入芯的低頻遭遇更大阻力,速率降低,到終點的時間比高頻慢,產生掩蓋(Masking)效應、綫性失真、瞬態失真,和一切連帶的不良後果。
有人提倡利用「雞綫」阻慢低音,以 Masking 來「EQ」通屋的諧振,在數據上這已經行不通。況且,雞綫(即幾元一碼的鴨記綫)品質參差,雖然有機會「啱啱遇着剛剛」,將通屋諧振之最振部份吞去。但是,顧名思義,雞綫即係雜質相當多,QC 相當馬虎的平價綫。這種綫既然有吞低音之功,其高中音之傳真度必定不可靠。筆者身歷其境的雞綫與名廠綫械鬥活劇,領教過了。這回的結果,是主持說:「這綫不配你的機!」低週諧振無改善之餘,高中音音色變得又酸又矇。
幾元一碼,而又提供聽頻範圍內靚音色的雞綫,我生平從未遇到過。原因是見識少,況且道理上也講不通。
物理定律
導綫的設計與結構,要做到完美傳送聽頻音波,技術上絕不容易。導綫設計的基礎,是高綫性、低阻力、高瞬態。若然一條綫有笠緊之能力而無損失低音之缺點,此綫之瞬態響應必定很高,能迅速將擴音器控制喇叭的收放力傳至喇叭,使喇叭音圈在諧振峯上的「回復力」增強,明顯地降低揚聲器的諧振。但,我認為此綫絕無馴服駐波的功用。
駐波是音響物理天然產生的東西,並不像某些人心目中那末簡單。本刊「HiFi 基礎談」在創刊號講基頻與諧波的關係,說明為甚麼小提琴的 A=440Hz 和鋼琴的 A440 怎會有音色之分。第 2 期就講駐波。本人認為駐波在 HiFi 重播科技上十分重要,HiFi 音色之好醜,聽音環境影響 60% 或以上。可惜,發燒友對駐波物理狀態少有詳加分析。他們或認為駐波只是音響在聽音室內某單一基頻之振峯,或認為駐波是無法防止的事所以不理。
把駐波作為某基頻單一振峯的人,事情好辦,可試用雞綫將此振峯吞去。至於認為駐波無藥醫的發燒友,他們甚至提倡在小房間裏用大喇叭,因為音色是:「愈撞聲愈過癮」。
在繼續講綫之前,容我從 G.A. Briggs 及 J. Moir 合著的初級讀物 Audio & Acoustics 中抄舉一例:(第 80 頁)聽音室體積:20 x 12 x 8h(呎)
計算出來的諧振週率:56, 84, 112, 140/94, 141/140, 210Hz……及泛音等。
若不將餘響(Resonance)量一併算入,則該聽音室在重播上述諧振週率時,音壓上升 10 – 20dB。
上述例子,已有 7 個諧振峯。而據經驗,一般相距 25Hz 或以上的 300Hz 打下駐波諧振峯均足以個別嚴重影響 HiFi 重播。
我們若能制服上述 7 個諧振峯,就能夠達到「通屋諧振消失於無形」的神效。但是,用一條雞綫可以吞去上述 7 個諧振峯的移聲大法,在物理學上無道理。除非,有條雞綫天賦足夠電容量,本身是個高通濾波,一經換上,100Hz 以下出現滾降,這就一天都光晒。上述聽音室的駐波峯,只被吞剩一個 210Hz 比較顯著,140Hz 峯也開始跌了。
我委實不應再寫下去,因為不停的舉例終會將整整全本音響物理學舉晒出來,只希望有關方面自己去咪書。最值得推薦的,是香港大學校外課程,由李超源博士編著的中文讀本「聆音察理」(中廣有限公司發行),初級英文讀本有上述 G.A. Briggs 的著作,較深入的有“High Quality Sound Production & Reproduction",H. Burrell Hadden 著,BBC 手冊。
理論上,一般 120 呎左右的小室,聽 HiFi 若不想太多「撞聲」,絕不宜用大喇叭。如用大喇叭,則最好讓重播曲綫由 100Hz 附近開始衰減,這是經驗之談。反正,100 呎房間也不易重播出靚的 100Hz 以下頻率。
粗略推算,要 20Ω 阻抗綫路在 100Hz 開始滾降 3dB 的電容值,起碼要 90mfd。又想不通世上有一條雞綫能在傳輸過程中引起這麼大的電容值!
不過,講到幾元一碼雞綫的品質參差,的確又十分得人驚者。(未完)
(原文刊於 1989 年 10 月號《Hi Fi Review》,作者 雷明 先生)