Акустические кабели
Акустический кабель (Speaker wire, дословно: провод для динамиков) служит для подключения оконечного усилителя звуковых частот (УЗЧ) к акустическим системам, предназначенным для воспроизведения звука (т.е. преобразования электрических сигналов в слышимые акустические).
Акустический кабель (Speaker wire, дословно: провод для динамиков) служит для подключения оконечного усилителя звуковых частот (УЗЧ) к акустическим системам, предназначенным для воспроизведения звука (т.е. преобразования электрических сигналов в слышимые акустические). Поскольку практически все качественные современные системы объемного звуковоспроизведения предполагают применение тыловых акустических систем, УЗЧ достаточно далеко отстоит от некоторых звуковых колонок, причем это расстояние определяется особенностями помещения и индивидуально для каждой устанавливаемой системы. Следовательно, длина сегмента акустического кабеля, как правило, заранее неизвестна, поэтому такой кабель поставляется на катушках (обычно по 50 или 100 м).
В системах объемного звучания отличаются не только длины кабельных сегментов, но и разъемы (если они будут использоваться) на стороне усилителя и на стороне акустической системы, поэтому акустический кабель обычно поставляется нетерминированным (без установленных разъемов).
Акустические кабели
Как правило, акустический кабель состоит из одной или двух пар изолированных проводов. Провода идентичны по электрическим характеристикам, но обычно маркируются для согласования полярности выхода усилителя с полярностью на входе акустической системы (если, конечно, полярность указана на выходе усилителя и входе акустической системы, поскольку передается симметричный сигнал переменного тока и согласование полярности требуется исключительно для обеспечения одинаковой фазы на разных динамиках разных колонок общей акустической системы). Сразу заметим, что двухпарный кабель легко и без каких-либо проблем заменяется двумя однопарными кабелями.
СОЕДИНЯЕМЫЕ УСТРОЙСТВА.
На выходе усилителя звуковой частоты формируется мощный немодулированный сигнал, который служит для непосредственного управления (и прямого подключения) к динамикам (громкоговорителям) акустической системы. Частотный диапазон этого электрического сигнала соответствует слышимым человеком акустическим колебаниям, т.е. составляет от 20 до 20 000 Гц.
К сожалению, пока еще не изобретены качественные динамики для всего слышимого частотного диапазона, поэтому используются громкоговорители разных типов, предназначенные для разных частотных диапазонов. Существовавшую ранее в СССР классификацию динамиков на широкополосные (универсальные с невысоким качеством, для всего частотного диапазона) и более качественные низкочастотные и высокочастотные (НЧ и ВЧ, соответственно) в настоящее время заменило американское деление:
• Твитер (Tweeter) для верхних звуковых частот выше 2000 Гц.
• Среднечастотный (Midrange) для промежуточного диапазона от 200 до 2000 Гц.
• Вуфер (Woofer) для низкочастотного диапазона ниже 200 Гц. Иногда в этой категории выделяется сабвуфер (Subwoofer) для сверхнизкочастотного (басового) диапазона*.
Примечание (*): в бытовой звуковоспроизводящей технике названия вуфер и сабвуфер означают практически одинаковые динамики, однако в профессиональной и полупрофессиональной аппаратуре сабвуферы служат для воспроизведения частот ниже 80...100 Гц, т.е. отличаются от основных вуферов, имеющих более широкую частотную характеристику (обычно сабвуферы не заменяют собой вуферы, а "помогают" им в "своем" более узком частотном диапазоне). В коммерческих звуковых системах, например в кинотеатрах, для сабвуферов может использоваться более узкий диапазон, вплоть до 20..30 Гц.
В общем случае, чем больше габаритные размеры динамика, тем ниже воспроизводимая им частота. Как правило, качественные акустические системы являются пассивными, т.е. они не имеют усилительных цепей и не подключаются к электропитанию. Именно поэтому акустические кабели несколько отличаются от обычных межблочных (соединительных сигнальных) кабелей, как минимум увеличенным сечением.
Для активных акустических систем (с собственным внутренним оконечным усилителем звуковой частоты) достаточно обычных межблочных кабелей для передачи обычного (линейного) сигнала, однако такие звуковые системы относятся к нижнему ценовому сегменту не столько из-за потребности в сетевом или аккумуляторном электропитании, сколько из-за невозможности точного согласования звуковой мощности в современных многоканальных акустических комплектах. Действительно, потребуется индивидуальная регулировка коэффициента усиления каждой активной звуковой колонки, причем регулировать придется по звуковому давлению, поэтому обычные электроизмерительные приборы окажутся бесполезными. Аналогичный недостаток присущ также новомодным беспроводным звуковым колонкам, в которых предварительный усилитель источника сигнала соединяется с оконечным усилителем в колонке по протоколу WiFi радиочастотного канала без использования кабельного подключения. Поэтому оба типа активных акустических систем относятся к нижнему ценовому сегменту (хотя в категории High End встречаются экспериментальные образцы активной акустики, для них также потребуется согласование каналов по звуковому давлению).
В пассивных системах мы легко можем согласовать выходные электрические сигналы оконечных усилители по любому электрическому параметру (ток, напряжение или мощность), а линии связи и динамики мы считаем идентичными, поэтому потребность в измерении звукового давления отпадает – достаточно простых звуковых тестов настройки "на слух". Кстати, стабильность параметров (прежде всего, погонного сопротивления) является одним из важных требований именно для акустических кабелей, которые должны обеспечивать идентичные характеристики кабельных сегментов одинаковой длины.
Итак, акустический кабель остается обязательным компонентом любых систем воспроизведения звука класса не ниже среднего.
МНОГОКАНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗВУКА.
Многоканальные звуковые системы начинались со стереофонических аппаратов с двумя колонками (правой и левой), позволявших в горизонтальной плоскости сформировать звуковой образ, моделирующий расположение источников звука в двухмерной системе координат, как бы на стоящем перед слушателем "звуковом экране". Использовались широкополосные акустические системы с двумя или тремя динамиками (колонки). В то время стереофонические системы считались двухмерными, но на самом деле это были псевдо-2D системы объемного звучания.
Современные многоканальные системы домашних кинотеатров (схемы 5.1 или 7.1 – см. ниже) также не вполне корректно называют объемным звучанием (Surround sound), поскольку здесь "звуковая картина" формируется с дополнительными каналами, окружающими слушателя на 360°, хотя и только в горизонтальной плоскости (2D). Третье измерение (высота) и настоящий объемный звук 3D появляются только в 9- и 11-канальных системах (с акустическими системами типа SPEAKER LEFT HEIGHT и SPEAKER RIGHT HEIGHT, соответственно левый верхний и правый верхний динамики).
Итак, для формирования объемного звучания нужны несколько каналов записи/воспроизведения. Все каналы являются идентичными по частотным характеристикам, поэтому должны подключаться к комбинированной акустической системе, содержащей три основных динамика: твитер, среднечастотный и вуфер. Местоположение записанного источника звука в пространстве моделируется за счет мощности его звучания на разных каналах, например для стереофонического звука на двух фронтальных колонках источник будет казаться находящимся слева при максимальной мощности в левой колонке и минимальной в правой колонке, по центру – при одинаковой акустической мощности левого и правого канала, либо справа, когда вся мощность сосредоточена в правой колонке.
Отдельно записывается и воспроизводится басовый канал сабвуфера (или более точно: канал низкочастотных эффектов Low Frequency Effects, LFE). Причина в том, что сигналы этого частотного диапазона могут воспроизводиться только специальной акустической системой (с сабвуфером). Человеческое ухо не способно выявлять местоположение в пространстве источников таких сигналов, поэтому достаточно одного канала LFE, но лучше поставить эту акустическую систему как можно ниже по высоте. Еще одной особенностью канала LFE является узкий частотный диапазон, поэтому такой "дробный", узкополосный канал занимает только часть от полосы пропускания других каналов. Некоторые изготовители аппаратуры Hi-End заявляют о том, что сверхнизкочастотные звуки у них отлично проходят по обычным каналам, поэтому отдельный канал LFE не требуется, но пока это больше похоже на маркетинговый трюк, чем на обоснованное техническое решение.
Многоканальные системы маркируются двумя цифрами, разделенными точкой. Например, 5.1 означает 5 полных каналов и один канал LFE (для сабвуфера). В профессиональной аппаратуре применяется более подробное описание, например в системе Dolby Digital EX используется шесть полных каналов и один канал LFE, причем среди шести каналов будут два задних канала с матрицей, поэтому описание схемы станет 3/2:3.1, т.е. 3 передних канала + 2 задних канала или 3 канала воспроизводимых сзади в сумме с матрицей + 1 канал LFE.
Рис. Типовая схема размещения акустических систем (звуковых колонок) для многоканального формата 5.1 (источник: сайт PC Perspective, http://www.pcper.com).
Итак, в системах объемного звучания применяются различные схемы многоканального воспроизведения звука. В бытовой и полупрофессиональной аппаратуре наиболее популярны многоканальные системы со следующими каналами:
Каналы акустических систем
(*) Некоторые лицензированные схемы объемного звука используют другие наименования каналов.
Типовая схема размещения акустических систем
Рис. Типовая схема размещения акустических систем (звуковых колонок) для многоканального формата 7.1 (источник: сайт PC Perspective, http://www.pcper.com).
ПОДКЛЮЧЕНИЕ АКУСТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ.
В недорогих маломощных стереофонических системах левая и правая колонки находятся на небольшом удалении от усилителя (минимальное разнесение колонок в этом случае, так называемая стеробаза, для проигрывания виниловых пластинок равна примерно 1 м), поэтому не так уж страшно подключение обычным сигнальным кабелем с использованием простых разъемных электрических соединителей (разъемов). Как правило, в этом случае двухжильный сигнальный кабель жестко закреплен в колонке, а к усилителю подключается зажимными колодками, в отверстия которых вставляется луженый оголенный конец кабеля.
В мощных и/или качественных многоканальных системах потребуются акустические кабели, прокладывать которые придется по всему помещению (см. рис. 2 и 3), а для подключения к усилителям и колонкам используются специальные разъемы.
По акустическому кабелю передается достаточно мощный сигнал, поэтому основным влияющим параметром становится площадь сечения, напрямую определяющая погонное сопротивление кабеля. В настоящее время принято оценивать кабели обобщенной характеристикой – американским калибром (норморазмером) проводов American Wire Gauge (AWG или Ga). Этот калибр первоначально определял отверстие для волочения медной проволоки, но сегодня устанавливает требования по примерно двум десяткам механических, электрических и химических параметров токопроводящей жилы. Чем меньше величина калибра, тем толще провод, а чем толще проводник, тем на большее расстояние можно передать сигнал без искажения.
Можно найти разные таблицы соответствия между калибром AWG и длиной кабельного сегмента. Обычно они рассчитываются на основе произвольно взятой допустимой величины затухания. Например, если выбрать для сопротивления двух медных проводников норму 5% от номинального сопротивления акустической системы, то акустический провод 22 AWG (0,326 мм2) может быть длиной 0,9 м для колонок 2 Ом или длиной 3,6 м для колонок 8 Ом, а акустический провод 10 AWG (5,26 мм2) может быть длиной 15 м для колонок 2 Ом и длиной 61 м для колонок 8 Ом. Однако норма 5% является типовым "инженерным" допуском вычислений на логарифмической линейке, а для звуковых систем лучше максимально сократить сопротивление линии (выбрать наименьший калибр AWG) и использовать одинаковый тип кабеля для всех кабельных сегментов, причем желательно с одной и той же катушки (чтобы добиться максимальной стабильности характеристик). Как правило, акустические кабели предлагаются в диапазоне от 10 AWG до 24 AWG. Для акустических кабелей среднего ценового диапазона (например, компании Belsis) лучше не превышать 15 м для длины кабельного сегмента (что вполне достаточно для "озвучки" многоместного помещения коллективного просмотра домашнего кинотеатра). Ни один из технических тестов еще не показал существенного отличия экзотических акустических кабелей от продукции среднего ценового диапазона на расстояниях менее 15-20 м.
Что же касается прокладки акустического кабеля в помещениях, особенно к далеко отстоящим от УЗЧ тыловым колонкам, то уже не принято заделывать кабель в стены – лучше воспользоваться кабельным каналом в плинтусах или просто приклеить кабель к стене двухсторонней клеящей лентой. Специально для такого способа прокладки выпускаются акустические кабели с прямоугольным сечением (их гораздо проще приклеить к стене, чем обычные круглые кабели). Внешний вид современных акустических кабелей не испортит самый изощренный дизайн помещения.
РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ.
Существует несколько простых (и возможно вполне очевидных) рекомендаций, о которых не следует забывать при прокладке и подключении акустических кабелей:
• Обеспечьте согласование фазы на всех акустических системах многоканальной системы звуковоспроизведения. Если имеются отметки полярности, то "плюс" каждого выходного канала должен быть подключен к "полюсу" соответствующей звуковой колонки, а "минус" к "минусу". В этом поможет цветовая маркировка одного из проводников в паре акустического кабеля.
• Используйте только кабельные сегменты минимально допустимой длины. Витки акустического кабеля "про запас" недопустимы!
• В многоканальных звуковых системах понятие "правая сторона" означает правую сторону для слушателя, стоящего лицом к телевизору домашнего кинотеатра или лицом к оконечному усилителю звуковой частоты.
• Обеспечьте надежный контакт акустического кабеля на обеих сторонах соединения. Это улучшит качество звука и предотвратит неустойчивое подключение в будущем.
• Обратите особое внимание на сабвуфер. Иногда он может быть активной акустической системой, которую лучше подключить обычным межблочным (соединительным сигнальным) кабелем вместо акустического.
АНАЛИЗ РЫНКА АКУСТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ.
Рассмотрим номенклатуру акустических кабелей отечественного рынка на примере линейки кабелей на катушках Эти кабельные изделия относятся к среднему ценовому диапазону, но по некоторым параметрам соответствуют премиум-классу, особенно при небольшой длине кабельных сегментов (до 20 м), что вполне достаточно для звуковых систем в квартирах, коттеджах, апартаментах и офисах.
Все эти кабельные изделия изготовлены из бескислородной длиннозернистой меди (OFC/LGC, oxygen-free copper/long-grain copper) с максимальными по размерам доменами монокристалличности, позволяющими обеспечить высокую стабильность погонного сопротивления, что критически важно для акустических кабелей.
Оболочка акустических кабелей изготовленная из прочного светостабилизированного пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ-пластиката), устойчивого к многократным изгибам, температуре и другим неблагоприятным воздействиям окружающей среды. Оболочка может быть прозрачной, либо черного или белого цвета.
Большая часть акустических кабелей Belsis относятся к однопарным, но есть несколько двухпарных (счетверенных) моделей специально предназначенных для методов Biamped (Bi-amping) и Biwired (Bi-wiring).
Кроме традиционной (параллельной) конструкции (два провода идут параллельно друг другу на всем протяжении кабеля), компания предлагает акустический кабель на витой паре, предназначенный для устранения внешнего излучения из кабеля и снижения уровня внешних наводимых помех.
Предлагается специальная конструкция "медь + луженая медь", в которой обычные медные проволоки перевиты с аналогичными лужеными проволоками, которые существенно упрощают и повышают качество пайки при неизбежном терминировании акустических кабелей. Кроме того, снижается риск окисления медных проволок в будущем.
Специально для наружного монтажа предназначен акустический кабель с прямоугольным сечением (формованный).
