Часто инженеры говорят, что кабель не может влиять на звук. Так ли это? Или они что-то пропускают в теории и не проверяют на практике? Я этой статье разберу только один фактор влияния кабеля на сигнал, но на примере реальных цифровых значений применяемых в звукотехнике.
Предисловие
Часто так бывает, что мы думаем, что у нас в голове есть информация по тому или иному явлению, в то время как на самом деле ее там нет, но мы в силу некоторой «оперативности мышления» считаем, что если ее там нет — значит и явления нет.
Я проиллюстрирую данное явление на примере, которой мне кажется наиболее важным, хотя он и не про электронику.
Однажды вечером одному моему приятелю оторвали правое зеркало на машине. Он решил, что до дома он доехать сможет... И смог. Правда за 30 минут поездки он один раз обзавелся царапиной во весь правый борт, а второй раз обзавелся вмятиной во все переднюю пассажирскую дверь. Потом он несколько месяцев весьма позитивно рассказывал, как это произошло, да и сейчас нет-нет, а в моем присутствии разик другой в год да расскажет.
Дело было так. В нормальных условиях человек перед перестроением направо, смотрит в правый нижний угол двери, если не видит там машину — значит дорога свободна и можно перестраиваться, и он перестраивается. В условиях оторванного зеркала: человек смотрит в правый нижний угол двери, если не видит там машину — значит дорога свободна и можно перестраиваться, и он тоже перестраивается. Разница только в том, что во втором случае он не видит машину слегка по другой причине... Так уж устроены рефлексы нашего зрения, при быстром взгляде мы не видим окружающий мир, мы видим только цель. И тот факт что окружающего мира там нет, потому что зеркала там нет — запросто проскакивает мимо нашего сознания.
Тут надо сказать, что я за собой тоже периодически подмечаю такие особенности мышления, мало того я порой еще и додумываю активно. Причем додумывать-то меня еще и в универе учили, да и в школе тоже говорили, что «не надо помнить все формулы и значения, надо знать как их вывести».
Собственно к делу
Данной статьей я никоим образом не критикую инженеров, я только лишь подмечаю проблему и тихонько подсказываю откуда она взялась, и рассказываю, что же там на самом деле в кабеле-то творится.
Разбирать все процессы работы кабеля я сейчас не буду. По опыту знаю что товарищъ «упертый ижненеръ» способен хоть как-то, спустя несколько недель, месяцев и то и пардон реинкарнаций, изменить свои «знания» только про один процесс из всего их многообразия, за один раз.
Поэтому в данном случае я только намекну, что в кабеле есть несколько сложных процессов передачи сигнала, таких как:
1. Передача электрической составляющей «синусоиды» и передача электромагнитной составляющей, возникающей в проводнике под действием в нем электрического тока, возникающие в разных пропорциях в зависимости от размеров кабеля, и состава его диэлектрика, объединенные в общей показатель именуемый — волновое сопротивление.
«Упертый инженеръ» конечно же скажет, что этот процесс имеет место быть только на высоких частотах. Но при попытке стребовать с него числа и цвет обложки учебника, где он это вычитал, дядечка начнет матерится.
2. В кабеле так же есть стоячие волны, требующие особого согласования параметров источника и приемника сигнала. На что «упертый инежеръ» как снова заявит, что это только на высоких частотах. Но, как было сказано выше, не стоит с него требовать «цвет обложки учебника».
3. У кабеля есть параметры электроемкости, электроиндуктивности, сопротивления постоянному току. Тут конечно тоже «упертый инженеръ» попросит частоты и значения.
И вот один из них, а именно электроемкость кабеля, мы и разберем в этой статье!
«Упертый инженеръ» разумеется уже заготовил кричалку в наш адрес, про то что значения там настолько малы... но мы все равно разберем!!!
Предварительный аудиофильский анализ параметров
https://stereo.ru/to/ve16m-13-golosov-test-mezhblochnyh-kabeley-s-razemami-rca
В статье по ссылке выше приведены некоторые параметры, и описаны некоторые слуховые ощущения от работы некоторых кабелей. Рассмотрим два из них.
1. Straight Wire Musicable 2
Заявленные параметры:
Сопротивление - 0.3 Ом
Индуктивность - 0.009 мГн
Емкость - 257 пФ
2. Van den Hul Combination Hybrid
Заявленные параметры:
Сопротивление - 0.3 Ом
Индуктивность - 0.009 мГн
Емкость - 87 пФ
(Тот факт, что в статье указаны несколько другие значения я игнорирую на основании измерений проведенных на проводах в своей системе. Я выявил регулярно повторяющееся расхождение и ввел поправочные коэффициенты.)
В данном случае сопротивлением и индуктивностью как «чистыми» показателями влияния на звук можно пренебречь. Они являются косвенными показателями совсем других процессов, происходящих в кабеле, разбор которых не является темой этой статьи. Но чтобы избежать расхождений в описании звучания кабелей, я подобрал пару, у которой они одинаковые и разница только в том параметре, который и есть предмет нашей статьи.
«Упертый инженеръ» разумеется пребывает уже в состоянии готовности заявить, что реактивное сопротивление первого кабеля будет в районе 61 кОм на 10 кГц, а второго 182 кОм на тех же 10 кГц. И что же он такой может «стравить» в полезном сигнале?
Но пусть пока потерпит!
Звучание кабелей описанное словами
Вполне резонно предположить что раз реактивное сопротивление «стравливающей емкости» в первом случае меньше, то и высоких частот там будет меньше, а баса будет казаться больше. Ну и соответственно наоборот — на втором кабеле больше верха, и меньше баса.
Проверим соответствует ли это описанным в источнике данным?
Итак, первый кабель:
«Слегка светлый, достаточно легкий звук, но звук мелодичный, слитный и певучий. Динамика в целом очень неплохая, детальность не самая высокая, но на общем сбалансированном фоне это не так чтобы сильно было заметно — просто звук получается несколько проще, чем хотелось бы. В плане звучания разных частей диапазона — есть небольшой акцент на верхних частотах, однако как таковой резкости не ощущается. Серединка ровная, бас сам по себе небольшой, но с хорошим контролем».
Второй кабель:
«Одновременно мягкий, деликатный и яркий, эмоциональный звук. Очень неплоха детальность, в звуке много воздуха и света. При некоторой тяге к акцентам на основных тонах послезвучия слышны хорошо. Есть небольшой акцент на верхних частотах, а баса и нижней середины чуть-чуть меньше, чем хотелось бы»
Вроде как совпадают цифорки и ожидания. Но «упертый инженеръ» уже орет, что мы сбрендили, а пальцем у виска так наяривает, что его становится жалко. Как бы дырку там себе не просверлил. Мы ж и так ему сейчас кое что ээээ устроим по части дырок [в знаниях].
С какими уровнями работают звукорежиссеры
В мире очень много различных противоречивых теорий. Одна например провозглашает кривые равной громкости говоря, что так слышат все люди. Другая же гласит, что в разных языках имеется акцент на разные тональности, и как итог, представители разных стран слышат, например бас по разному. Т.е. явное противоречие одной теории и другой по части звуковосприятия разными людьми.
Поэтому с целью избежать различных споров о фокус группах, отобранных по цвету галстука, который им выбирала жена, и проваливающих слепой тест по причине хорошего настроения вызванного ночными криками жены на ушко, я возьму учебник по звукорежиссуре.
Там четко прописано, когда должен остановиться звукорежиссер в коррекциях соотношения громкостей тарелок, гитар, вокала и баса. Цифра которая там фигурирует равна 1 дБ. Из этого очевидно следует, что человек класса звукорежиссер обязан слышать разницу в 1 дБ. Причем, так же напрашивается мысль, что слышать он должен еще меньшее значение. Но мне для данной статьи 1 дБ вполне подходит.
Я даже не буду расписывать аргументацию про силлогизм Звукорежиссер–Аудиофил. И так все понятно. Хочешь быть специалистом по звуку — будь добр, а 1 дБ разницы услышь!!!
Электротехнический разбор вопроса
Ура! Вот оно!!! Сейчас все будет!!! Предвижу, как читатель волнуется в нетерпении, а уж «упертый инженеръ» вообще заерзал на стуле. Хотя они обычно сидят на попе ровно когда их к стеночке прижимают.
Ну не буду томить. «Упертый иненеръ» говоря, что влияние кабеля ничтожно мало, и, что такие огромные реактивные сопротивления в слышимом диапазоне ни на что влиять не могут, упускают, как в случае моего приятеля с зеркалом, в силу «оперативности человеческого мышления», одну маленькую деталь. В голове у него дырка. Ой. Они говорят о применении кабеля в условиях идеального источника и идеальной нагрузки — там действительно кабель с его «идеальными нанохарактеристиками» ни на что влиять не может. Но вот в реальных условиях межблочный кабель воткнут совсем не в такой тракт.
Идеальный источник сигнала — это такая штука, внутреннее сопротивление (его еще именуют выходным сопротивлением) которого равно нулю. Идеальный потребитель (он же нагрузка) — это такая штука, входное сопротивление которого равно бесконечности.
В реальности же все немножко не так. В применении к кабелю, правда с учетом стоячих волн, идеальная нагрузка в паре с идеальным источником тоже неправильное решение. Идеальная нагрузка на кабель должна иметь сопротивление равное сопротивлению источника, и оба они должны быть равны волновому сопротивлению кабеля. Но увы, кабель с такими параметрами будет диаметром со слона, а то и жирафа. Да и транзисторы в таком режиме будут выдавать жутко неприятные на слух шумовые характеристики. Вот и приходится искать компромиссы.
А теперь к реальным цифрам на реальной технике
Эксклюзивно для «упертых инженеров» (хотя, по правде, говоря в силу некоторой своей ностальгии) я в качестве реальной техники выбрал усилитель Одисссей 1-010 со входным сопротивлением 220 кОм на магнитофонном входе.
И магнитофон Олимп 005, характеристики которого мне в буквальном смысле пришлось гуглить, после некоторых попыток найти их более привычным способом, с выходным сопротивлением 22 кОм.
Ходить за паяльником я разумеется не стал (21 век на дворе) и собрал эквивалентную схему источник-кабель-усилитель в эмуляторе LTSpice. Там же заодно и настроил тест АЧХ. Первая картинка про первый кабель.
Вторая, соответственно, про второй.
Тонкой линией изображен заодно фазовый сдвиг. Его мы в этой статье анализировать тоже не будем.
А вот более яркую линию проанализируем.
Я умышленно выбрал тестовый диапазон от 20 Гц до 15 кГц. С целью минимизировать все возможные споры о природе ультразвука — в данный момент анализируется строго слышимый диапазон, который укладывается в параметры АЧХ для кассетных магнитофонов, где на ленте типа normal АЧХ до 14 кГц, а но ленте типа chrome до 16 кГц. Уж если там разницу слышали то и тут попробуйте не услышать!
Что в итоге имеем? В первом случае завал АЧХ на целый децибел, а во втором — он тоже есть, но там речь о каких-то нанодецибеллах, о которых даже мне, говорить не хочется.
Т.е. имеем разницу в АЧХ между этими двумя проводами в слышимом человеком диапазоне на (внимание!!!) РЕАЛЬНОЙ СОВЕТСКОЙ ТЕХНИКЕ ВЫСШЕГО КЛАССА в 1дб!!!
Согласно нормативам о работе звукорежиссеров разница не просто слышимая, а требующая дополнительных работ по пересведению фонограммы!!! Он и так 1 дБ погрешностей оставил, а тут второй накатил на тарелках. За такое из теплой студии на зимние уличные концерты перевести могут. Или сводить всякую попсу заставят вместо новых пластинок известных рокеров.
