什么是數(shù)字音頻電纜

　　音頻接口是元件從鏈路上游元件獲得信號(hào)的途徑。音頻接口包括源(輸出)回路、電纜以及負(fù)載(輸入)回路幾個(gè)部分。它有家用版本(2線非平衡式)以及專業(yè)版本(3線平衡式)，兩種版本的主要區(qū)別在于對(duì)各種電磁干擾的耐受力。那么數(shù)字音頻接口是否需要使用數(shù)字音頻電纜呢?

　　增加電纜長(zhǎng)度不利于傳輸模擬和數(shù)字信號(hào)，所以大型房間系統(tǒng)必須使用平衡式接口。一根電纜中包含多根電線或絞線。一根針對(duì)非平衡式接口設(shè)計(jì)的電纜中包含兩條絞線，其中一條絞線為屏蔽線。一根針對(duì)平衡式接口設(shè)計(jì)的電纜中包含三根絞線，其中有一條對(duì)絞線對(duì)和一條屏蔽線(STP)。電纜本身基于這個(gè)原因，可能會(huì)稱為非平衡式或平衡式電纜。本文章的討論范圍僅限于平衡式接口和電纜。

　　平衡式模擬和數(shù)字接口要求使用的電纜不一樣嗎?我要先做些基礎(chǔ)知識(shí)說(shuō)明。

　　模擬音頻

　　模擬接口輸送的信號(hào)是隨著時(shí)間變化的電壓，而且這個(gè)接口(包括電纜)必須保持電壓形狀不變(圖2)。假設(shè)輸入和輸出電路的設(shè)計(jì)很好，此時(shí)電纜是信號(hào)衰減的一個(gè)原因。電纜有電子屬性，而電容通常為影響信號(hào)質(zhì)量的主要原因。電纜電容的屬性會(huì)隨著頻率升高削減信號(hào)，從而導(dǎo)致信號(hào)的高頻內(nèi)容丟失。無(wú)論是家用產(chǎn)品還是專業(yè)產(chǎn)品，它們的音頻接口設(shè)計(jì)都是為了讓電纜電容效應(yīng)產(chǎn)生于可聽(tīng)頻率范圍之外，雖然這聽(tīng)很讓人震驚。

　　如果你使用的電纜質(zhì)量高而且長(zhǎng)度合理，那么音頻應(yīng)該不受影響。但是，這不等于沒(méi)有電纜效應(yīng)，我們也沒(méi)有公認(rèn)的人類聽(tīng)力高頻上限。這個(gè)原因刺激了人們對(duì)“特殊”電纜的需求，意圖保持模擬信號(hào)的保真度。

　　數(shù)字音頻

　　數(shù)字信號(hào)由數(shù)據(jù)包組成，這些數(shù)據(jù)包通過(guò)電纜傳播，在負(fù)載處(輸入)恢復(fù)。AES3數(shù)字格式包括兩個(gè)音頻數(shù)據(jù)通道，這些數(shù)據(jù)通過(guò)STP電纜單向傳輸。如果使用的是平衡式模擬接口，電纜屏蔽僅作為屏蔽使用，且不是音源和負(fù)載之間傳輸信號(hào)的必要條件。

　　模擬信號(hào)在不同時(shí)刻的數(shù)值可能不同，而數(shù)字信號(hào)只有兩種狀態(tài)。一“比特”(bit)等于零或者等于一。目標(biāo)是在數(shù)字輸入時(shí)保持這種差異。電纜電容依然存在，并且會(huì)因?yàn)樗纳嵛迦氡忍貍鬏敹淖冃盘?hào)。

　　模擬和數(shù)字信號(hào)之間的一個(gè)主要區(qū)別在于帶寬，或頻率范圍。模擬音頻波形包含約20kHz的有用信息。數(shù)字信號(hào)帶寬能夠很好地?cái)U(kuò)展到MHz區(qū)域(兆或百萬(wàn)赫茲)。這點(diǎn)是必需的能力，因?yàn)閿?shù)據(jù)只有兩種狀態(tài)，所以需要大量比特來(lái)攜帶傳輸原始模擬波形中的信息。

　　電纜電容引起的高頻丟失通常讓數(shù)字波形的銳邊變得圓滑。在一般情況下，這種修改不會(huì)影響信號(hào)所攜帶的信息，因?yàn)榱慊蛞粚?shí)際上由轉(zhuǎn)換或者零交點(diǎn)所決定。也就是說(shuō)，數(shù)字信號(hào)比模擬信號(hào)更不容易遭受電線的“侵蝕”，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)不是音頻，而是數(shù)據(jù)。這是數(shù)字音頻優(yōu)于模擬音頻的重要特征。

　　關(guān)鍵點(diǎn)在于，電纜本身不分模擬或數(shù)字，電纜只是具有會(huì)改變流經(jīng)信號(hào)的形狀的阻抗特性而已。無(wú)論是模擬還是數(shù)字波形，隨著電纜長(zhǎng)度增加，都受電纜電容影響。但在短線距中，這兩種接口類型可以忽略不計(jì)電纜的影響。

　　數(shù)字音頻 “要么完整要么損壞”(all-or-nothing)的自然屬性，這點(diǎn)可以通過(guò)眼圖(eye pattern)測(cè)試進(jìn)行觀察。眼圖是一種包含了數(shù)千比特的特殊分析儀。噪音和抖動(dòng)會(huì)讓“眼睛”變小，但是只要“眼睛”大于AES 3的最小值，信號(hào)的完整性就不受影響。

　　由于電纜電容起累積作用，那么在一定長(zhǎng)度下，高頻丟失對(duì)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的完整性都會(huì)造成影響。

　　音頻行業(yè)中的數(shù)字音頻格式，如AES3和SPDIF實(shí)際上曾是針對(duì)模擬接口電纜而設(shè)計(jì)的。約定俗成的25英尺(762厘米)話筒電纜可以傳輸數(shù)字音頻而不損害其質(zhì)量，而數(shù)字信號(hào)并不需要特定的電纜.如果音響系統(tǒng)中既有模擬設(shè)備，也有AES3數(shù)字設(shè)備，那么每種設(shè)備都可以使用同樣的電纜，只要模擬輸出路由至模擬輸入，且數(shù)字輸出路由至數(shù)字輸入即可。

　　線纜可以多長(zhǎng)?

　　無(wú)論是模擬音頻還是數(shù)字音頻，對(duì)于線纜最大長(zhǎng)度都沒(méi)有什么“硬性限制”。保守地說(shuō)，1000英尺(300米)的適用長(zhǎng)度是我們放松標(biāo)準(zhǔn)限制舉的例子。但是，我可以保證，在這樣的長(zhǎng)度下還是可以傳輸模擬信號(hào)的，只是說(shuō)可能會(huì)丟失一些可聽(tīng)見(jiàn)的高頻。而在300米的線距下，數(shù)字音頻就沒(méi)那么容易保留好恢復(fù)成連續(xù)波形的信息了。我不是擁護(hù)模擬排斥數(shù)字，因?yàn)槟悴粫?huì)有使用300米線距的需求，但相對(duì)于“沒(méi)有聲音”我總是更愿意選擇“模糊的聲音”的。

　　重點(diǎn)在于，在線距短的情況下，無(wú)論是模擬布線還是數(shù)字布線，你一般都不用擔(dān)心受影響。在100英尺(30米)線距內(nèi)，我都不太考慮電纜電容削減信號(hào)的問(wèn)題，不過(guò)一旦丟失信號(hào)，就更可能影響模擬信號(hào)。線距越接近專業(yè)數(shù)字音頻默認(rèn)的“100米限制”，電纜屬性就越發(fā)地成為影響信號(hào)的重要因素，而專門(mén)為數(shù)字音頻設(shè)計(jì)的電纜可以提高音頻的完整性。同樣的電纜可以減輕模擬接口丟失高頻的問(wèn)題。一般而言，短線距不用考慮影響，長(zhǎng)線距就要考慮所有問(wèn)題了。

　　數(shù)字級(jí)音頻電纜

　　數(shù)字級(jí)專業(yè)音頻電纜是低電容屏蔽雙絞線(STP)，能呈現(xiàn)其針對(duì)的射頻范圍的特定阻抗特征。這種電纜的標(biāo)準(zhǔn)為110歐姆——和接口的輸入輸出阻抗的數(shù)值一樣。阻抗匹配能減弱在音源和負(fù)載之間的、可能造成數(shù)據(jù)崩潰的反射。電纜越長(zhǎng)，維持這種電阻匹配就越重要，你的線距越接近數(shù)字格式的推薦限制，這種重要性就越突出。

　　數(shù)字音頻在推薦工作距離內(nèi)完全不受“電纜效應(yīng)”的影響，這時(shí)購(gòu)買(mǎi)更昂貴的電纜并不能獲得更好的音質(zhì)。有趣的是，類別電纜(如5類纜和6類纜)的電容都很低且阻抗為100歐姆，而且它們是AES3數(shù)字音頻的理想選擇。低成本的5類纜可以為“數(shù)字”STP電纜提供類似的表現(xiàn)水平，但也可能造成接線、卷線和運(yùn)輸線纜的噩夢(mèng)。但是，對(duì)于固定安裝而言，5類纜是一種低成本且便利的數(shù)字信號(hào)傳輸方式，也非常適合平衡式模擬接口。