component.ru: Библиотека
Назад в раздел | Оглавление библиотеки | На главную страницу

Кабели XLO Electric Company как компоненты аудиосистем и их роль в достижениии точного воспроизведения звука

Дмитрий Лилеев

Большинство людей на вопрос, что «делает» кабель, ответят: кабель соединяет один компонент с другим и больше ничего не «делает». Все кабели, скажут они вам, являются обычными проводами, и все знают, что «провод есть провод». Он не «звучит» и не оказывает влияния на звучание других компонентов.

Люди, которые так думают, не одиноки в своей вере. Их позиция поддерживается массовыми Hi-Fi-изданиями и даже такой заметной организацией, как AES (Audio Engineering Society - Общество звукоинженеров).

Теоретически эти люди абсолютно правы! Любой компонент в аудиосистеме должен делать только то, чего от него ждут. Это же относится и к кабелям. Они должны, как уже говорилось, только занимать свое скромное место между различными компонентами, то есть пассивно соединять один компонент с другим, не оказывая при этом никакого влияния на звук всей системы.

Проблема заключается в том, что такое предположение — чистейший теоретический идеализм. Усилитель, который не «делает» ничего, кроме усиления, или проигрыватель, который в полном объеме воспроизводит только то, что изначально было записано, — все это только теоретические абстракции. А любое реальное воплощение идеализированных объектов сталкивается с огромным количеством компромиссов и барьеров современной технологии. Как оказалось, кабель, близкий к теоретически совершенному — полностью пассивному, незвучащему — компоненту, крайне трудно разработать и произвести. Реально существующий кабель — и межблочный, и акустический — почти всегда оказывает влияние на звук аудиосистемы в целом.

Одним из наиболее очевидных примеров, подтверждающих вышесказанное, является опосредованное влияние кабелей на звук через демпфинг-фактор.

Демпфинг-фактор — это количественное выражение способности усилителя контролировать движение звукоизлучателей в акустических системах. Излучатель, к какому бы типу он ни принадлежал, обладает собственной массой. Чем больше масса, равно как и амплитуда колебаний подвижного элемента (чаще всего это диффузор динамика), тем больше инерция, которую необходимо преодолеть в процессе «раскачивания» (то есть быстрого и точного ускорения и замедления) звукоизлучающего элемента для того, чтобы адекватно преобразовать электрический сигнал на выходе усилителя в звуковые волны. Так как самыми крупными и наиболее массивными излучателями в акустических системах являются «басовики» и так как относительно большая амплитуда низкочастотных сигналов требует соответствующей амплитуды механических колебаний диффузора для корректного воспроизведения, демпфинг-фактор является наиболее важным параметром именно в области баса.

Расчет демпфинг-фактора в усилителе (по крайней мере того, который дается в технических характеристиках) очень прост: 8 Ом (стандартный импеданс акустических систем), деленные на выходной импеданс усилителя. В качестве примера, используя этот алгоритм, приведем демпфинг-фактор усилителя с выходным импедансом 0,01 Ом, который будет равен 800 (8 / 0,01 = 800). Это очень хороший, хотя и не исключительный, показатель демпфинг-фактора для транзисторных усилителей. В реальной жизни, правда, такой метод подсчета игнорирует два важнейших обстоятельства. Первое из них: далеко не все акустические системы имеют номинальный импеданс в 8 Ом; второе, еще более важное: поскольку звучание акустических систем определяется тремя элементами — самими системами, акустическим кабелем и усилителем, то все эти три элемента должны учитываться при подсчете реального демпфинг-фактора усилителя.

Чтобы по возможности упростить сложную «комбинацию из трех компонентов», вынесем один из них «за скобки», При этом возможны различные варианты объединения двух компонентов и отделения от них третьего. Выберем следующий вариант: усилитель вместе с акустическим кабелем условно будем считать одним компонентом, а колонки — другим. Именно этот вариант наиболее удобен для исследования роли кабелей в системе «усилитель — колонки». Обратим внимание на то, что данное упрощение вполне корректно: подобные же приемы используются при составлении эквивалентных схем различных электронных устройств.

Итак, мы пришли к взаимодействию уже не трех, а только двух компонентов. Применительно к вычислению демпфинг-фактора это означает, что показатель «эффективный импеданс усилителя» есть сумма выходного импеданса усилителя и сопротивления акустического кабеля. Теперь возьмем для примера 3 метра типичного дешевого акустического кабеля, сопротивление которого составляет около 0,51 Ом. Эффективный выходной импеданс будет равен (0,01 + 0,51) Ом = 0,52 Ом. Теперь разделим на эту величину «стандартный» импеданс акустических систем 8 Ом, и мы получим реальный демпфинг-фактор 15,4 вместо 800, указанного в технических характеристиках. Проблема усугубляется еще больше, если взять акустические системы с 4-омным импедансом. В этом случае демпфинг- фактор опустится до 7,7. Вот почему использование дешевых или плохих акустических кабелей делает бас «гудящим», или неконтролируемым. Он действительно не контролируется!

Для сравнения отрезок кабеля XLO Type 6 с суммарным сечением 10+ длиной 3 метра имеет сопротивление 0,02 Ома, При этом демпфинг-фактор усилителя соответственно будет равен 267. С кабелем Type 6 акустические системы контролируются в 17 раз лучше, чем с обычным.

Отметим, что величина 0.02 Ом получена в кабелях XLO благодаря их специальной конструкции и является уникальной даже по сравнению с изделиями других известных и «дорогих» фирм.

Это всего лишь одна из причин того, почему кабели XLO «звучат» лучше, а также почему ваш следующий комплект кабелей может быть комплектом XLO Electric. На самом деле таких причин гораздо больше, Интересно, что подчас менее дорогие усилители, имеющие невысокий показатель демпфинг-фактора, могут звучать с дорогим кабелем лучше, нежели гораздо более дорогие изделия в комплекте с плохим кабелем.

Демпфирование колонок усилителем — не единственный аспект влияния качества кабелей на звук аудиосистемы. Даже границы частотной характеристики компонента могут ощутимо зависеть от кабеля. Надеемся, физика вас не утомила — во всяком случае, наши примеры не так далеко выходят за рамки школьного учебника.

Простейший фильтр первого порядка может быть собран всего из двух компонентов: резистора и конденсатора либо резистора и катушки индуктивности. Если соединить друг с другом резистор и конденсатор, получится пассивный фильтр нижних частот. Это означает, что колебания, частота которых ниже определенной частоты среза, будут ослаблены: амплитудно-частотная характеристика приобретет спад в области низких частот крутизной 6 Дб на октаву, а выше частоты среза все останется без изменений. Поменяйте резистор с конденсатором местами - и все станет наоборот, т.е. получится фильтр верхних частот. Если же вместо конденсатора использовать катушку индуктивности, количественные параметры цепочки не изменятся, но качественные зависимости станут обратными. Любой регулятор тембра сам по себе является комбинацией резистора и конденсатора либо резистора и индуктивности. Какое отношение это имеет к аудиокабелям и звуку системы? Вполне определенное. Все кабели - акустические и межблочные - в большей или меньшей степени обладают и сопротивлением, и емкостью, и индуктивностью, т.е. теми же физическими параметрами, что и фильтр, и, соответственно, регулятор тембра.

Любой кабель, короче говоря, имеет все необходимые составляющие для того, чтобы вести себя как фильтр и изменять звук системы - скажем, глубину баса или прозрачность «верхов». Что отличает очень хорошие кабели, какими являются кабели XLO, от просто хороших, пусть даже очень аккуратно сконструированных по особой технологии — это то, что XLO Electric специально разрабатывает каждую из своих моделей кабеля в расчете на наименьшие возможные сопротивление, емкость и индуктивность. Поэтому эффект фильтра, неизменно присутствующий у обычных кабелей, практически сводится на нет во всем диапазоне воспроизводимых частот.

Запатентованная геометрия кабелей XLO Electric снижает емкость и индуктивность. Что же касается омического сопротивления, то существует только два эффективных способа его уменьшения: брать либо больше металла, либо металл с лучшей проводимостью. Очень важный момент - какой из них выбрать, потому что решение проблемы уменьшения сопротивления может создать новую проблему фазового сдвига.

Чтобы понять, что такое фазовый сдвиг, поменяйте местами провода в одной колонке: «минус» подключите на «плюс» и наоборот (в усилителе, разумеется, оставьте все как есть). При этом вы получите фазовый сдвиг 180 град. между сигналами левого и правого каналов. Чисто механически в этом случае диффузоры динамиков одной из колонок будут двигаться в условно обратном направлении (диффузор будет «вдавливаться» внутрь при положительной полуволне сигнала, вместо того, чтобы «подаваться» вперед). Эффект подобной расфазировки колонок вы услышите сразу (наверняка не раз уже слышали). Если же мы проделаем подобный опыт и со второй колонкой, то вот тут уже уловить на слух какие-либо изменения по сравнению с «правильным» вариантом очень трудно. При этом колонки снова сфазированы, относительный сдвиг каналов по фазе равен нулю, а абсолютный — 180 град. Отсюда можно сделать правильный вывод: относительный сдвиг по фазе гораздо вреднее абсолютного. А теперь представьте себе, что отдельные частотные составляющие сигнала получают фазовые сдвиги различных величин и знаков. И хотя в пределах звукового спектра частот величины фазовых сдвигов гораздо меньше 180 град., характер явления в этом случае именно относительный, а не абсолютный, но только уже в пределах каждого из каналов. Поэтому фазовые искажения такого рода легко различимы на слух. Они оказывают негативное влияние на звук системы: страдает звуковая сцена, детальность, микродинамика. Звук получается кашеобразным, мутным и как бы «сидит» в колонках.

Основная причина фазовых искажений, вносимых кабелем, — скин-эффект (поверхностный эффект). Он заключается в том, что, чем выше частота переменного тока через проводник, тем ближе к поверхности проводника течет этот ток. Таким образом, для различных частотных составляющих сигнала эффективное сечение проводника, а значит, и сопротивление будут различными. Итак, емкость и индуктивность кабеля остаются постоянными, а сопротивление меняется в зависимости от частоты сигнала. Значит, для каждой частотной составляющей сигнала кабель представляет отдельный, «индивидуальный» фильтр, что приводит к различным фазовым сдвигам составляющих сигнала - сигнал «расслаивается», а его отдельные составляющие как бы проходят по кабелю с разной скоростью, задерживаясь на разные промежутки времени. Отсюда ясен смысл термина «группового времени запаздывания». Естественно, что сильнее всего скин-эффект проявляется в проводниках большого диаметра. Все это еще раз убеждает в важности нахождения путей снижения сопротивления кабеля.

Один из таких путей, как уже говорилось, это использование металла с высокой проводимостью. XLO Electric использует высоко-очищенную бескислородную медь для всех своих кабелей - 99,99% для XLO/PRO и 0,9999997 («шесть девяток») для Type 6. Медь для всех кабелей XLO, независимо от типа или марки, дважды проходит специальную обработку.

Другой путь — увеличение массы металла в кабеле. Проще всего это достигается утолщением кабеля либо, в случае многожильного кабеля, за счет увеличения количества проводников. Именно так и поступает большинство производителей кабелей. И это приводит к массе проблем, потому что, как мы уже знаем, толстый проводник (или группа проводников) имеет более ощутимую разницу поверхностного и «глубинного» сопротивлений. А это, в свою очередь, приводит к большему фазовому сдвигу.

Кабели XLO Electric имеют очень хорошие фазовые характеристики. В чем же секрет? В большом количестве индивидуально изолированных проводников очень малого диаметра, переплетенных в особой геометрической конфигурации или сориентированных по принципу «Литц».

Взаимное расположение проводников по принципу «Литц» вносит свой вклад в решение проблемы частотно-фазового сдвига, так же как «плетение», и с не меньшим эффектом. Здесь объектом внимания разработчиков являются не столько отдельные проводники, сколько вся «связка». Литц-топология XLO Electric характерна тем, что в кабеле как бы отсутствуют центр и края, благодаря чему фазовый сдвиг значительно уменьшается. Вообще говоря, геометрия кабеля очень заметно влияет на его «звучание». Простое объяснение этому можно найти, если вновь обратиться к сопротивлению, только на сей раз — к сопротивлению кабеля постоянному току (а не переменному, как в случае со скин-эффектом). Кабель из любого металла, любого сечения, любой длины характеризуется сопротивлением постоянному току. Это — одна из основных характеристик любого кабеля. Для примера примем величину сопротивления некоторого условного проводника равной единице. Если мы добавим еще один проводник точно такой же длины и конструкции, то общее сопротивление пары уменьшится в два раза (то есть станет равным 1/2). При каждом удвоении количества проводников сопротивление будет уменьшаться вдвое (то есть 1/4, 1/8, 1/16 и т. д).

А теперь постарайтесь сосредоточиться. Возьмем 16 отрезков провода с общим сопротивлением постоянному току 1/16 (согласно нашему условному подсчету) и сложим их вместе, превратив в кабель. Продолжим наш эксперимент: разрежем этот кабель на несколько одинаковых по длине кусков и сделаем из них несколько кабелей различной геометрии.

В одном из этих кабелей мы просто можем скрутить все проводники в одну «веревку». В другом — сплести проводники в цилиндрическую «косичку». В третьем мы применим «флэт»-конфигурацию (все проводники лежат в одной горизонтальной плоскости; такие плоские кабели удобны тем, что их можно спрятать под ковровым покрытием). Далее мы можем комбинировать скручивание и плетение (например, скручивать по 2 или по 4 проводника и затем сплетать их в «косичку»). Одним словом, мы можем испробовать много самых разных вариантов расположения проводников в кабеле. Включая эти кабели в звуковой тракт, мы обнаружим, что все они будут звучать по-разному! Это при том, что сопротивление постоянному току у них одинаково!

Значит, причина различий в качестве звука может быть ТОЛЬКО в геометрии, и различия эти возникают в результате различной емкости и индуктивности каждого кабеля и взаимодействия электромагнитных полей как вокруг каждого из составляющих его проводников, так и вокруг всего кабеля в целом.

Мы уже упоминали, что благодаря емкости и индуктивности у кабеля появляются свойства электрического фильтра. Существует и другой вид воздействия этих параметров, который делает их чрезвычайно важными для любого разработчика кабелей: величина собственной емкости и индуктивности кабеля может сильнейшим образом влиять на то, насколько удачно он будет сочетаться с компонентами, к которым подсоединен.

В общем, конечно, чем их величины меньше, тем лучше, но для большинства конструкций кабелей, в которых не удается должным образом минимизировать собственную емкость и индуктивность, они могут представлять серьезную проблему. Емкость и индуктивность обычно находятся в тесном взаимодействии. Уменьшение емкости часто приводит к увеличению индуктивности, и наоборот. Благодаря специальной геометрии кабели XLO Electric отличаются очень низкими величинами собственной емкости и индуктивности одновременно. В этом состоит их уникальность, что заслуженно возносит их на пьедестал абсолютного кабельного чемпиона. Эта особенность кабелей XLO гарантирует их прекрасную сочетаемость с огромным количеством аудио-компонентов разных конструкций и наименований.

Вернемся еще раз к «кабельной геометрии», о которой уже шла речь, и поговорим о взаимодействии полей. Когда по проводнику течет ток, вокруг него формируется электромагнитное поле. Это один из основных законов физики, на основе которого работает огромное множество различных электрических устройств, в том числе и динамики в акустических системах. Электромагнитное поле формируется электрическим полем, создаваемым электрическими зарядами, и магнитным, которое образуется вокруг проводника с электрическим током, т.е. движущимися электрическими зарядами. Изоляция кабеля - не препятствие для электрического и магнитного полей. А поскольку поля эти есть не только следствие существования электрических зарядов и их движения, но и сами могут наводить токи в близлежащих проводниках, то геометрическая конструкция кабеля во многом определяет взаимодействие полей внутри кабеля и, как следствие, степень проявления этого взаимодействия в «звучании» кабеля.

Математически рассчитать эти поля и их взаимодействие крайне трудно и под силу далеко не каждому, даже опытному, инженеру. Однако, несмотря на трудности расчетов, фирме XLO удалось найти способ оптимизации конструкции кабеля с точки зрения взаимодействия электромагнитных полей внутри него.

Каждый кабель имеет еще один важный компонент своей конструкции. Это изоляция, или диэлектрический материал. Качество изолирующего материала далеко не безразлично, поскольку любой диэлектрик обладает свойством диэлектрической абсорбции. Это проявляется, в двух словах, следующим образом: передаваемая кабелем энергия сигнала никогда не проходит по нему без потерь, часть ее рассеивается в виде тепла на омическом сопротивлении кабеля, другая часть энергии потерь «оседает» в диэлектрике, а после изменения полярности сигнала возвращается, но уже в противофазе и, складываясь с самим сигналом, вызывает его ослабление либо увеличение уровня шумов. Такой двусторонний обмен энергией связан еще и с дополнительным выделением тепла, поскольку диэлектрик обладает очень высоким сопротивлением. Количество «запасаемой» таким образом энергии зависит от диэлектрической постоянной материала изоляции, а мерой количества энергии, превратившейся в диэлектрике в тепло, является фактор рассеяния диэлектрика.

Диэлектрическая постоянная вычисляется как отношение способности материала «запасать» энергию при определенных условиях к соответствующей способности самого лучшего диэлектрика — полного вакуума. Диэлектрическая константа вакуума принята за 1,0, поэтому материал с диэлектрической постоянной 3,5, к примеру, способен поглотить в три с половиной раза больше энергии, чем вакуум, при том же уровне сигнала в проводнике. Диэлектрическая постоянная практичных и широко распространенных производных ПВХ (поливинилхлорид), используемых в качестве изоляции абсолютным большинством производителей кабелей, колеблется от 4,0 до 8,0 и более. ТПР (термопластичная резина, или термопластик) и его производные — еще один популярный материал из семейства изоляторов. Его диэлектрическая постоянная достигает величины 15,0. A Du Font Teflon (только этот материал используется в качестве изолирующего в серии Reference кабелей XLO, в том числе для разъемов и наконечников!) имеет диэлектрическую постоянную всего 2,0, и это еще один абсолютный мировой технологический рекорд. Другие материалы, используемые XLO Electric в серии XLO/PRO для межблочных и акустических кабелей — это полиэтилен и его сополимеры. В табеле о рангах они следуют непосредственно за тефлоном, обладая диэлектрической постоянной 2,1.

Фактор рассеяния (ФР) изоляционного материала также очень важен. Как по величине диэлектрической постоянной, так и по фактору рассеяния ПВХ и ТПР выглядят весьма непрезентабельно. ФР в них достигает 0,15 (до 15% энергии попросту теряется). И снова тефлон выходит вперед: его ФР - один из самых низких (менее чем 0,00002 на частоте 1 кГц). Полиэтилены также имеют очень низкую величину ФР, находящуюся в пределах от 0,0001 до 0,01 (теряется не более 1% энергии).

Мы не случайно упомянули разъемы, в которых также используется тефлон. Изоляция разъема влияет на звук, как и изоляция проводника. Попробуйте взять самый дешевый, самый худший межблочный соединитель и аккуратно удалить изоляцию с его разъемов. Для этого полностью разрежьте разъем вдоль и частично по окружности, тогда вы сможете снять его изоляцию целиком, а впоследствии поставить ее на место. Теперь мы можем включить данный межблочный кабель в систему — сперва с разъемами без изоляции, а затем опять с ней. Вас может поразить, насколько лучше будет «звучать» этот копеечный провод без изоляции выходных разъемов.

Важность диэлектрических характеристик изоляции, думается, сейчас стала очевидной, как и то, почему XLO Electric уделяет ей столько внимания. Основное назначение кабеля — пропускать сигнал по возможности без изменений, ничего в него не добавляя и не убавляя. Об этом говорят люди, интересующиеся аудиоаппаратурой. Это то, что пропагандируют многие аудиожурналы, и это как раз и является частным выражением точки зрения Audio Engineering Society: «кабель есть кабель». Но кто бы и что бы там ни говорил, реальность такова, что и проводник кабеля, и его диэлектрик, и геометрия изменяют передаваемый по этому кабелю сигнал и, как следствие этого, изменяют звучание всей аудиосистемы, в которой присутствует данный кабель. Вот так и начинает «звучать» кабель, который вроде бы по определению должен быть «немым» и не вмешиваться в музыку.

Последнее верно для ВСЕХ компонентов аудиосистемы. Ни один из них не должен иметь собственного звука. Должна быть только музыка, пропущенная через звукозаписывающую и звуковоспроизводящую аппаратуру в полном объеме и без искажений. Современная технология пока не позволяет достичь этого идеала, но многие компоненты находятся к нему гораздо ближе, чем другие. Среди таких — акустические и межблочные кабели XLO Electric.

Журнал «Class A» N2 1997 г.


Назад в раздел | Оглавление библиотеки | На главную страницу

Яндекс.Метрика