SPEAKER CABLES 是科学还是仙丹?
文/Nelson Pass，翻译:张小官
当音响发展这么多年后，发烧友在近几年开始审视音响播放过程中的每一个环节，而渐渐的也将注意力转移到原先毫不起眼的喇叭线上。面对发烧友的这些反应，钗h公司也开始生产或是销售新一代的线材，宣称其喇叭线可以大大改善扩大机到喇叭之间的传输。这些身价不凡的线材主要是以低电阻值及低电感量为诉求，有不少用过这些线材的人不断的歌颂其神效，不过同时却也遭致另一派人士的质疑，有钗h音响界的闻人持不同的意见，他们认为这些喇叭线对整个音响系统的改善跟本微不足道，甚至这些喇叭线因强调电感值降低所导致的电容值增加还可能影响到扩大机的稳定性，危害到安全。
关于上面两派的见解我想也没有任一方是完全正确的。新的线材并不是万灵丹，亦不只是为了心理作用，器材中的任一部份必须搭配整体的的系统才会有突出的表现，所以为求得较客观的结果，我将以不同的喇叭线做为样本进行测试，再根据这些测试资料来做结论。
扩大机到喇叭之间的距离越近、喇叭线的长度越短越好，这一点相信大家都会认同的，如此可以减少传输时的损耗，降低失真，由于喇叭线本身存在等效的电感、电阻及电容，因此尽可能减短喇叭线的长度，我想不论用什么样的线材，这一点是最基本的，而且效果也明显可见(不过却也有例外情形，在某些特殊的情况下，增加点电阻或是电感反倒能够改善声音)。
无论是哪一款线材，喇叭线的长度绝对是左右声音的最大因素，尽管不同的线材对声音会有些釭獐v响，但比较过喇叭线长短的差异之后，你会发现喇叭线长度竟然会有这么戏剧性的变化，从这个比较所得的结果建议你，不管你的扩大机与喇叭的距离是多远，也要设法将喇叭线的长度缩短到四十呎以内。也因喇叭线的影响之钜，有不少的厂家干脆将扩大机放到喇叭箱内，藉此将喇叭线的长度缩短到最小，让喇叭线的棘手的问题丢给前级去解决。而在一般商业的音响扩音工程系统则以不同的方式处理传输的损耗问题，商业扩音系统受制于场地及空间的因素，无法如愿的将喇叭线长度减短，因而改采高压传输，以减少传输过程中的损耗，就跟电力公司以高压输电的道理是一样的。
图一看到的是喇叭线电阻、电容、电感的等效电路。我们以一般的18号电线为样本，将每单位长度(在这里以一呎为单位)的电阻、电感、电容值量测后以 R 、L、C表示在图一中，其单位分别为Ω(欧姆)、H(亨利)、F(法拉第)。
一般来说电阻、电感、电容这三者会两两互相影响，例如降低电感值会导致电容值的提高等等，这些伴随变化的影响我们将在稍后讨论。
新线材的开发中，研究人员主要将重点放在电阻与电感的改善上，这两者会阻碍扩大机到喇叭间电子的运动，电阻所造成的阻碍不受频率所影响，在任何频率下所造成的损耗都是一样的，而电感的则是随着频率的增加而增加阻碍的程度，损耗正比于频率，电容的影响在这里相较之下并不那么重要，在音频的范围中喇叭线的电容还不致于对声音造成危害，不过在后头我们也会发现事情并不尽然那么简单，电容也有左右整个情势的时机。
因此新式的线材大多强调的是低电阻或是低电感，以改善扩大机到喇叭间的传输。大致上我们可以将线材分为两类：一是以多股、大线径，低电阻为诉求的，另一类则是以多轴或是不同于传统编织的方式以降低电感量为卖点，在进行测试时我们也将分为两部份，首先我们进行的是0-100KHz 低频实验，第二部份进行的是100KHz-40MHz 的高频测试。
事实上这两类线材的表现并没有很大的差异，只有在高频的时候部份的喇叭线才表现出它的独特性。在第一类大线径的双导向(twin lead cable)喇叭线我选了五种不同的样本，分别是普通18 号线与24 号线及三种专为音响设计的喇叭线，包括 Monster、Lucas cable 与 Fulto wire (金线)，其中 18号线是从附近的通信设备行买的，24 号线同样也是在电器行整捆的线盘卷剪回来的。为了公平起见，这次测试所有的线材一律以10 呎作为测试的标准。
Monster 线是由加州旧金山的 Audio Sales Associates 所负责行销，线径大约与11 1/2 号线的粗细一样，看起来像是很粗的”电火线”，外表为透明塑料被覆，两头是采用厚实的Y 型插柄做为与扩大机输出端子连接用。Lucas cable 差不多像14 号线的粗细，外面是以绿色丝状塑料被覆，由加拿大 S.O.T.A Halifax 公司所经销。 Fulton 的 ”金” 喇叭线可从 Fulton Musical Industries 购得，两头则以香焦插为接头，Fulton 是这次测试样本中线径最粗的一款，看起来像是可以用来拉火车头一样，也因为这个缘故，其电阻也远小于其它的喇叭线，Fulton 外形有点像 Monster 那样，不过是棕色板的 Monster。
低电感部份的喇叭线我们选了四种样本，都是号称以特殊的结构使其效果凌驾于大线径的喇叭线。 Polk sound 及 Audio Source 的超高解像线都是覆以彩色的外皮，都是使用了大量的隔离材料，导线以交错的方式成有角度的编织，而非传统的平行排列，如此大大降低的导线与导线之间的磁感应，可以降低喇叭线的电感量，不过付出的代价是电容量提高，正如我们一开始所说的。Audio Source高解像线则是 Audio Source 公司所研发另一型式的低电感喇叭线，是以八对绞线排列在扁平的丝状外皮内。Mogami 则是另一种灰色外表的双同心圆导线，内层的导线缠绕在塑料轴心上。”Smog Lifters” 则是另一款的低电感线材，是由 Disc Washer 负责行销，结构与 Audio Source 的高解像线相似。图二所列为各样本的相关测试数据数据，包括电阻、电感及电容值。
串连阻抗测试
我以图三所示的装置测试10呎长的各款样本，以高内阻的电压源去驱动喇叭线，并量测喇叭线端的压降，来计算串联阻抗，频率从直流的0 Hz 到100KHz 所量到的电压与0.1Ω 无感电阻比较以计算出阻抗中的电阻与电感成份，对于第一类的喇叭线 ，电感与集肤效应(skin effect ) 在频率超过 1KHz 之后渐渐的明显，除了电阻的损耗，电感所造成的必v耗损在频率升高时也相对的增加。有趣的是传统双导向喇叭线的电感值几乎是相同，差不多都是2 uH/10ft，频率在音频之上时，特性是一样的，在20KHz 以下则是由电阻的成份来左右喇叭线的特性。在这些样本中以24号线径最小、线最轻，也难怪阻抗最大，相对的 Fulton 阻抗最小。
另一类以低电感为诉求的喇叭线则在100KHz 时展露低阻抗的特性，其中以 Mogami 拜低电阻之赐，总阻抗最小，不过这一类的线强调的是低电感，而不是电阻的大小，串联阻抗的大小与线的长短为线性关系，所以1呎长度喇叭线的阻抗是10呎的1/10，同理100呎长的阻抗是10呎的十倍。
低频测试
虽然目前已有相当多低频的研究与相当多的文章讨论过喇叭线在低频的特性，但我想我还是简短的介绍一下低频时的效应，这对钗h读者在面对频率响应与阻尼问题时或雪|有所帮助。与喇叭的表现所相关的除了喇叭的阻抗外，扩大机本身的输出阻抗也是相当重要的一个环节，牵涉的还有喇叭线的阻抗、接头等等因素，我们将这些可能影响到的阻抗成份写成下面式子：
喇叭的通常是以电压源驱动来做设计，所以理想的状况是喇叭线、接头及扩大机的输出阻抗都远小于喇叭的阻抗，也就是说喇叭吃掉所有的电压，在这条件下，整个系统的表现将由喇叭所主宰，故喇叭阻抗的变化亦不致于造成频率响应的偏差。图五的例子可看出频率响应的偏差在整个范围中并不大，不过图六是另一个特例，其频率响应的偏差及阻抗变化相当的严重。
也正因为喇叭线本身有电感在，所以扩大机可以顺利的推动喇叭，正常的运作，对管机来说，输出变压器正好提供所需的电感(以稳定高频)，而早期大部份晶体机通常会故意在电路中加入线圈电感，防止高频振荡，因电感的关系所以阻尼因子 (damping factor) 只有在低频才会被考虑，理由并非我们只单单注意到低频的关系，主要是电感的存在降低了高频的阻尼因子。以晶体机而言，在20Hz 时其阻尼因子可以达到500 甚至更高，但在高频到了20KHz 时阻尼因子仅及15。近年的钗h设计(如 Threshold, Audio Research, Yamaha) 已渐渐看到有舍弃输出线圈的趋势，使阻尼因子在整个音频的频带中更稳定，新的 IHF 也将全音域的阻尼因子列入测试的标准中。
所以说，整个系统中的阻尼因子就必须计算出来，像大部份喇叭的电感值都相当的大，所以前面我们所要求的前题：喇叭线与扩大机的输出阻抗小于喇叭的阻抗相当容易达到。相反的，对于喇叭的阻抗成份若是来自电阻与电容，像是静电喇叭这一类时，扩大机与喇叭线的电感量就要特别注意了，若是电感值太低，很容易就造成不稳定。不过我们的假设也有例外的时候，我就曾见过一条数据规格很差的喇叭线，几乎把扩大机与喇叭绝缘，却真的改善了整体的表现，但无论如何，在一般的状况下，我们仍是以低的输出阻抗与低阻抗喇叭线为追求的目标。
高频测试
一般对喇叭线的研究大多都仅只于100KHz 的范为内，若没有其它原因，我们可以很有把握的说高频的表现可以不用去在意，毕竟更高的频率早已超过人耳所能听到的范围了，然而随着更大频宽扩大机的诞生，也产生了之前所未曾见过的问题，有些扩大机的设计(对电容负载稳定的扩大机)，在搭配低电感喇叭时给予同样的振荡讯号却造成迥异的结果；Threshold Stax 和Electro-Reseach 的机器产生强烈的不稳定现象，但其它的扩大机却造成了音乐色泽的变化，有些是变得更鲜明、更敏锐，有些则是人声变得更温暖而厚实(乃源于低阶调变失真所引起)。
在频率超过 100KHz 时不同的喇叭线开始有了不同的变化，为了更清楚的说明这些差异，我们对这些喇叭线做了两种实验，第一个实验是以 100KHz到40MHz的频率加在1/4Ω的输出阻抗上，量测喇叭线另一头的电压，并且尝试在不同的负载下的情形，第二个实验则是将讯号改变为5μs 的脉波讯号，其它变因则不变，与前一项实验相同(如图七)。
图八是这两个实验中，从不同喇叭线及不同负载所做的50几组实验所节选出来的结果。
从第一行照片的频率响应图来看，峰值大多发生在1-10MHz 的频带中，我们从振荡器输入到喇叭线的讯号为50mV 但却发现最大的峰值竟然高达5V，足足放大了100倍，在脉波讯号实验中也可以看出来，高频振荡的现象出现在每一款的样本中，不管是哪一类喇叭线都不能幸免，不同的是振荡频率与Q值，而这更牵涉到讯号源的输出阻抗、负载及喇叭线的种类与长度。
要解释振荡发生的原因其实并非难事，我们假设讯号波有足够的时间从喇叭线的这一头传到负载端，讯号的波速则是和”特征阻抗(Characteristic Impedance)” Zc成正比，其中 Zc 的单位为Ω，大小由电阻与电感决定。当讯号波到达喇叭线尾端即将进入负载时，可能产生三种状况：
当负载的阻抗 (Zl) 大于Zc 时，即Zl>Zc ，此时信号波的能量会以正相反射回喇叭线，向讯号源方向前进，如图九所示。
当负载阻抗 Zl 小于喇叭线特征阻抗时，即Zl，则讯号会以反相反射回喇叭线。
若 Zl=Zc 时，讯号则全部输到负载，不会产生反射。
从以上的三个情况来看，不适当的匹配不论是第一种情形或是第二种，都可能造成振荡的情形，而在图八中可以发现 Polk 和 Mogami 两款喇叭线在8Ω的负载下振荡情形要比其它的喇叭线要小了钗h，归咎原因，其负载与特征阻抗值相当接近，相对之下，传统的双导向喇叭线(如 Monster)，Zc 较大，在相同的负载时，在数Mega Hz 的频带下反而有不错的表现。
要注意的是高频振荡的问题仍旧存在于每一款的喇叭线中，事实上也正因为这些低电感喇叭线较传统喇叭线对扩大机稳定性的影响更大，才会触发我们深入喇叭线在音频之外的问题。
对于喇叭线的高频振荡情形，早期的扩大机要比现在的扩大机占上一些便宜，它们的输出级速度较慢，频宽都在1MHz 以下，碍于主动组件本身的限制，扩大机跟本就没有机会触及高频振荡的问题，所以长久以来也一直相安无事，然而，随着新一代低阻抗喇叭线的发展与半导体组件的进步，当大频宽的扩大机遇上低阻抗的喇叭线时问题也因而产生，振荡、烧保险丝，种种的问题相继出现。在 Threshold 第一次碰到这样问题是400A 遇上 Polk Sould 喇叭线，导致保险丝溶毁。
这问题在困扰我一段时间之后， Matt Polk 与我分别了解到了事情的原委，问题就出现在特征阻抗上，Polk 发展出专利的”阻尼器”，他串联一个0.047μF 的电容器与一个6Ω 的电阻，并跨接在喇叭上，而同时我也研究出同样的电路，但我用的电容是0.1μF，而电阻则为5Ω，从图八的第五行可以看出来这个电路已经有效的抑制了高频振铃，让音响可以稳定的工作。纵使Polk 发表”阻尼器” 电路后治愈了低电感喇叭线所引起的高频振荡问题，但再怎么说，频宽大的扩大机如果配上低电感喇叭线的话，最好是适度加长喇叭线的长度，以增加稳定性，不过仅是对低电感的喇叭线而言，若是双导向喇叭线的话此举可能会造成反效果，在目前来说，不管现今的任一部扩大机，面对高特征阻抗的传统喇叭线还不致于会引起振荡的情形发生。
也陷N以上的种种资料足以让我们下个总结，然而我们曾试过用最顶级的扩大机，用最好的喇叭线，接上负载阻抗，其失真的情形都远大于扩大机单独测得的数据要大上百倍之多，推论其原因竟然源于常被忽略的接头上，松弛、不牢固的接触、氧化、不洁的接头都会造成相当程度的谐波失真与调变失真。在 Threshold 时，当品管检测遇到高失真的情况时，第一件事情就是重新接好扩大机到喇叭的每一个接点，我们也就这样治好了钗h”有缺陷”的扩大机。
铜和铝的氧化速度都很快，而且经过手触摸而印在接头上表面上的油渍都会影响到接触，经常我们也发现很多所谓的神奇喇叭线所造成的神效充其量不过是对原先喇叭线接触问题长期的忽视而已，接头会老化，所以任何人若是想精确的评估新的喇叭线对音质的影响，那前题是得先清理系统中的每一个环节。如果能随时保持清洁，香蕉插和五用端子都是相当卓越的接头，然而接头为了抗腐蚀而镀金的表面却会影响到接触的效果，因此每隔一段时间就该检查一遍，尤其是经过搬运或是移动之后，更应该确确实实的检查才行。
见解
光是只有实验台上的测试数据相信有很多人更会好奇的问：那实际聆听的结果呢??我为这些喇叭线搭配了不同的喇叭及扩大机来试听(大多是自家的产品)，坦白说，我发现除了少数表现比较极端的之外，其实很难去评定结果来，以10呎长的喇叭线及适当的终端阻抗，不同的喇叭之间的差异是非常的微小，若有也是相当主观的看法，用低输出电感的扩大机与Heil 高音扩大机 (接近理想的6Ω阻抗)，其间的差异就稍稍可以感觉出来，而且并不是那种令人不悦的那种松散高音，Fulton 和Monster 相较于24 号线和18号线就明显的好很多，除了比我所预期的少了点细节外，饱满的低频与良好的中音定位，让我相信粗喇叭线最于中低频所做的贡献，尤其是在分频点附近的表现更是明显可辨(最差的情形是 modified Dayton weight electrostatics 却表现出相反的结果，然而最好听的喇叭线不见得是测试特性最好的喇叭线，因为钗h扩大机似乎和高电阻的线材比较对味。
结论
就任何人所听的结果我都没办法去反驳他的，毕竟对喇叭线而言，不同的扩大机、喇叭甚至聆听室都足以影响到聆听的感觉，在这里我仅提出一些方向让大家做个参考，但最后的结果还是以大家亲身体验，耳听为凭，每一款线材都宣称他们的测式数据相当优异，假设串联的阻抗可以降到最低，则它们的表现都会比16号线来得好，如果像大多的发烧友一样，你会把你的财产花在Hi-Fi 音响系统上，那把钱用在高级喇叭线和接头上也是理所当然的投资。
