玩音響，線材是一道繞不過的坎。從上個世紀70年代末期，歐美一些音響技術人員和發燒友就發現線材對音響的效果有明顯的影響，開始有意識增加音響線材導體的直徑，以減少傳輸電阻。80年代中期，日本通過發展金屬冶煉和提純技術，為音響線材提供純度更高的導體，4N、5N甚至6N高純無氧銅相繼被開發出來。90年代，日本古河電工發明單晶銅的冶煉方法，把線材導體純度推向極致。而歐美的線材廠家則通過改變線材結構和編織方法提出自成體系的調聲理念，也都取得了卓越的成效。伴隨著線材技術的發展，其價格也直線攀升，從幾百、幾千，到幾萬、十幾萬！
與此同時，發燒友圈子關于線材的爭議也從來沒有停止過，有的擁有過百萬的器材，卻只用幾百元的線材，也有全套線材價格超過了全套器材。國內幾大音響論壇，每每都會有線材到底是否有用的爭論帖子，最終誰也無法說服誰。國外著名的發燒友伊森·溫納（Ethan Winer），身兼錄音工程師、大提琴演奏家、電路設計師、軟件工程師，在音頻技術的各個領域均有所建樹，在他的著作里徹底否定音響線材被夸大的效果，認為只要線材的電氣參數一樣，昂貴的線材和低價的線材發出的聲音沒有區別，并通過零差檢測來證明這個觀點。
電源線的困惑
筆者從第一次聽出線材的差別開始玩線，到成為進口品牌線材的國內代理，十幾年來，從未停止過對線材的思考和嘗試，并自學了傳輸線理論、電動力學、固體物理、電磁學等十幾門與音響線材有關的學科，以探究線材調聲的理論依據。這一期的文章，把自己長期實踐和思考的心得和大家分享一下。需要說明的是，由于筆者不是線材研究的專業人士，這篇雜談也不同于科技論文，一些觀點可能有失偏頗，一些術語表達不夠準確貼切，僅供大家參考，并歡迎批評指正。
音響線材有數字線、信號線、喇叭線、電源線等幾種，為什么這篇文章專門要說電源線呢？原因是對于其他幾種音響線材，傳輸線理論已經通過以下的等效電路模型，揭示了這些線材調聲的奧秘。并通過測定線材相應的電氣參數，和實際聽感相聯系，用于指導線材的設計。
圖1. 傳輸線之等效電路模型
R=兩導體中單位長度的串聯電阻，單位Ω/m
L=兩導體中單位長度的串聯電感，單位H/m
G=兩導體中單位長度的并聯電導，單位S/m
R=兩導體中單位長度的并聯電容，單位F/m
而對于電源線，上述電路模型雖然依然成立，但其電氣參數無法和聽感進行聯系，并且無法回答以下兩個致命的問題：
問題一：
電源線從小區變壓器到樓宇配電箱再到發燒友家里，其長度至少有幾十上百米，前面用的都是幾元或十幾元一米的普通低壓電線電纜，為什么只更換最后的一兩米就可以對聲音造成巨大的變化？
問題二：
信號線、喇叭線傳輸的是音樂信號，線材的分布參數會對信號和電流造成微小的扭曲，產生不同的聽感。但電源線傳輸的只是50/60HZ交流電，頻率極低，只要過流能力足夠，那些微乎其微的感抗、容抗，怎么會影響到聲音的效果呢？誰又能測出50Hz交流電通過線材之后，波形產生了哪些變化？
這兩個問題，是“電源線無用論”者的殺手锏。迄今為止，筆者沒有看到對這兩個問題的科學合理的解釋。哪怕是頂級發燒線材廠家，也回避這兩個問題，只宣傳自己的電源線采用了什么材料、什么結構，對聲音會帶來怎樣的提升。這就像中醫，只知道某味湯藥可以治療某種疾病，這種湯藥的有效成分是什么，其起作用的機理是什么，一概無可奉告。當然，也不排除他們是知道電源線改變聲音的機理的，但作為技術秘密絕不外泄。甚至用另外的一套說辭，來講電源線的“故事”。
探究電源線的奧秘
記得多年以前，筆者重新調整音響器材的擺放位置，有條電源線不夠長，于是臨時把兩條電源線用連接頭串起來代替。兩條電源線等效兩個電阻，根據電工常識，串聯電路中電阻不同的安放位置是不會對電路的電壓和電流產生任何影響的，所以當時沒留意先后順序，只是隨機插在一起。聽了幾天，想著把兩條電源線的位置調換過來試試，結果一聽發現大為不同：緊挨著器材的那條電源線對聲音的影響更大！當時筆者對這個現象的初步推測是：音響器材屬于非線性負載，工作時會對供電電源線產生“諧波沖擊”（姑且用這個名稱吧，也許不夠確切），通過對緊挨著器材的那一兩米電源線的結構和材質設計，可以組合出合理的“電氣參數”，一定程度地緩沖梳理諧波的沖擊，讓電源供應更加有序和充分。
以上推測比較好地回答了前面的第一個問題，但仍然有待通過實驗和測試數據來驗證。而且對于前面提出的第二個問題，也需要進一步研究。為此，筆者專門購置了相關儀器，來測試音響器材工作時，供電到底發生了什么變化。
在沒有接入后級的時候，筆者家里的供電質量很好，電壓是220V，諧波電壓分量是0.8%，完全符合國家供電質量標準。但打開后級后，雖然諧波電壓略微升高到1.0%，諧波電流比例就大幅攀升到140.6%。
也就是說，音響器材工作的時候，電源線內流通的不僅僅是50Hz的工頻電流，更有大量的100Hz~2500Hz（儀器只能測量2~50次諧波，實際有可能更高）的諧波電流，其總量甚至超過50Hz基頻的電流強度！
50Hz的工頻電流屬于低頻范疇，電磁場變化頻率較低，電磁輻射水平也較低，但2000Hz以上的諧波，就會引發不可忽視的電磁輻射。加上器材工作時內部電路產生的高頻電磁波，一起在電源線導體的約束下傳輸。電磁波在良導體中的傳播速度是很慢的，例如1MHz的電磁波在銅芯導體內部的傳播速度只有每秒400米左右，并且會快速衰減。當遇到反射界面或者傳播介質發生變化，會產生強烈的反射。（這也說明了為什么電源頭尾、插座這些不起眼的小配件，為什么對聲音的影響那么大）。電磁波一部分被導體、絕緣體和屏蔽層吸收，一部分反射回線材導體和器材內部，會加倍造成輸入電流波形的扭曲紊亂和相位失真（如下圖所示）。
注：紅色為電壓波形，黃色為電流波形
眾所周知，功率放大器實質是一個閥門，它不能無損放大音樂信號，而是用音樂信號來控制輸出電流（電壓）的大小。器材內部會有整流和濾波電路，但急劇變化的輸入電流常常會超出濾波電路的調整能力，最終使輸出信號或功率電流產生波動和染色，從而改變了聲音。
筆者又把某品牌的并聯式電源處理器接到后級的同一個插座上，諧波電流總量立即有了明顯降低，證明這款電源處理器是有效果的。
所以筆者對于前面提出的問題二的回答是：如果給電源線接上純阻性負載，不同電源線對供電波形的改變是微乎其微的，甚至是無法測出的。但對于音響器材這類非線性負載，工作時會產生大量的高頻諧波電流和電磁波，并且隨著音樂信號的變化快速波動，電源線不同的電氣參數，就會通過影響諧波電流和電磁波的變化過程，對器材的音頻或功率信號輸出產生影響。
明白了上述道理，對我們玩音響、選擇電源線大有裨益。
|
