音響導線常識

音響專用導線由來

記得在十幾二十年前,喇叭線與訊號線都是隨機奉送的,喇叭的包裝紙箱內會附有喇叭線,擴大機的包裝紙箱內會附訊號線,而買Tuner、LP唱盤、唱臂、卡式錄音座等也都會附送訊號線,至於電源線則大都是直接裝在機器上的,音響迷們安裝音響非常方便,不要為了另外買線而煩腦,那時也沒有人知道線材會有聲音上的差別的,也沒有所謂的音響專用線,音響界用的喇叭線或訊號線都是使用現成的工業用途線材。

最早發現導線會影響聲音變化的是日本,剛開始時有些日本的音響玩家們發現把傳統的喇叭線做不同的編織組合,竟然聲音有很大的差別,當時的一些日本音響雜誌也發表了這種玩法,日本的音響玩家們都忙著編織喇叭線,於是就有日本的音響廠家利用這種較為特殊的編織法生產喇叭線,這就是音響專用導線的開始。

約在1975年左右,一些日本的音響廠家們就開始研究音響用的專用線,有些廠家發現線材導体的純度與聲音有關聯,於是製作出純度較高的「無氧化銅線」(OFC線),經過各方面的試聽比較都證明了純度高的銅線聲音較好,於是銅導体的純度之戰於焉就開始了,OFC、LC-OFC、OFHC、PCOCC、4N,5N、6N、7N、8N.......。

繼日本之後,美國有一家Monster Cable的公司,也開始對音響用線產生興趣,也開始製作音響專用線,最早只不過採用OFC線,但市場的反應相當好,後來利用肌膚效應的原理,也就是較高的頻率走導体的表面的原理而研發出一種採用不同粗細的音響專用線,在美國的音響圈頗獲好評,於是有些美國的其他廠家也開始研發音響專用線,自此之後,音響圈可說是五花八門,各種音響線的理論都紛紛出籠。

而實際上,音響專用線聲音的差別絕不會比器材的差別小,終於成為了音響組合中足以與其他器材抗衡的地位。

為什麼音響用導線價格高的使人望而卻步,不過其對音質的影響卻又不可否認﹖

首先要知道一件事:不只是音響專用線,其他音響器材零附件的價格都與其他大眾化工業用途或民生用途的器材高很多,其原因有二,一是工業用、民生用、或電腦用的線材用途極廣,因此生產的數量非常巨大,在大量生產製造之下,成本自然會很低;但是音響專用線的消費數量極為有限,生產的成本自然就高,其實一般民生用途的線材也可以用在音響上,但問題是對吹毛求疵的音響玩家而言,一般用途的線材聲音確是不如音響專用線。再加上音響專用線的用途是為了聽音樂,所以製造商都無不用其極,設法製造出聲音更好的音響專用線來,對於線材導体的材質、外皮的材質都特別講究,更對於線材的繞法、結構也往往花費很多心思,再加上生產的數量相對於一般用途而言極為少數,因此製造的成本就會大幅增加,售價自然就會特別高,當然也有廠商賺錢太離譜,售價不合理的情形,據我們所知Siltech有一對3米長的喇叭線售價高達新台幣120萬元,在台灣賣出近百對。

各種導體之導電率

在眾多的金屬中,銀是導電率最高的導体,要想訊號傳送的損失少,就最好使用純銀線,而導電率又與線徑的粗細有關,所以即使用導電率最高的純銀線,也要盡量選擇較粗的線徑。

下列是常見金屬的導電率,依高低順序排列:

6.3×107 (商用純銀)
5.85×107  (純銅)
4.25×107  
3.5×107  (高純度)
2.31×107 (+1% Mn)
1.82×107  
黃銅  1.56×107  
1.07×107  
白金 0.94×107  
0.7×107  
不袗 0.14×107  

 

註:由於銀是導電率最高的導体,是故導電率係以銀為 1:其他金屬比較:

Rate=M1 Cond./Silver Cond.

如以銅的導電率為100%,那銀與金的導電率分別是,銀的導電率為113%,金的導電率為83%。

 

導體材質的種類

TPC (Tough Pitch Copper)

一般電線用之電氣用軟銅線都是此材質。電氣分解後之電解銅經熔解、冷卻成製造電線所需要之形狀、再經返覆抽而成電線用導體。因全部在大氣中進行、故含氧量高達300~500PPM左右。

OFC (Oxygen-Free Copper)

即無氧銅之意。採用隔絕空氣法所製造而成,因此含氧量極少 (10PPM以下),導電率較TPC高出0.5~2%,由於雜質較一般銅為低,訊號的損失也較少。

TPC銅的純度雖然也達到了百分之99.9,但是因為這種銅線是在一般曝露在空氣環境下所煉製的,在煉製的過程中會有相當多的氧分子與空氣中漂浮的雜質混入銅的結晶中,約為300∼500ppm程度,而這些雜質與氧分子就會造成傳送訊號過程中的阻礙。既然在一般環境下煉製會造成空氣中的氧氣、雜質與銅分子起反應而混入銅結晶中,那就不要在一般環境中煉製,而改在充滿惰性氣體的環境下煉製,因為惰性氣體不容易與其他元素起化學反應的特性使然,所以煉製後銅結晶中的含氧量與雜質大幅降低,氧雜質約只有10ppm以下,如此一來其電阻將會大幅降低而電氣特性將會提高,所以用無氧銅OFC來做導體必然比用一般TPC好。

LC-OFC (Long Crystal Oxygen Free Copper)

即長結晶無氧化銅之意。無氧銅OFC在日本的音響界大為流傳之後,就有更多家的製線廠研發更進步銅導体,例如日本日立Hitachi公司研發出了巨大化結晶的無氧銅,稱為LC-OFC,係將OFC利用特殊的加熱煉製方式將銅的結晶巨大化,使得LC-OFC的一個銅結晶比一般的OFC還要大,還要長,1公尺中的結晶約15~20個左右,如此一來在同一長度內銅結晶的數量就會大幅降低,導体的結晶愈大則導体的間隙愈少,損失就更低,因為這個接合面與銅結晶中的雜質一樣,會使訊號耗損,所以當同一長度的銅線中的銅結晶愈少的時就表示接合面越少,理論上對訊號的耗損也就更小,因此自此以後日本其他各家有紛紛加入生產長結晶的無氧化銅線來。

OCC(Ohno Continuous Casting Process)

即單方向性結晶無氧銅之意。音響導線商已知導體的結晶數越少越好,於是許多人都研究如何將導體的結晶做的更長,但說的容易,做起來卻談何容易﹖直到後來日本工業大學有一位大野(Ohno)教授,發明了一種「高溫熱鑄模式連續鑄造法」所製造的導體材質。因鑄造經過加熱處理,故可得單結晶狀的導體,在實際應用之長度上結晶粒僅有一個,因此無晶粒界面存在,故在訊號傳遞上可達無阻力之境界,將訊號的損耗降到極低,為所有導體中之極品。

早期OCC線僅使用於純銅線,故亦稱PCOCC(Pure Copper By Ohno Continuous Casting),近年由於亦用純銀製造,故可稱謂PSOCC或稱OCC純銀線或單結晶純銀線。

我們所推出單結晶純銀單芯線就是OCC方式所製造的純銀線。

 

導體的純度

音響用導線常用"N"來代表導體的純度所謂"N"就是英文"Nine"的頭個字,也就是幾個"9"來表示,常看到的幾N銅就是表示純度有幾個"9",一般音響導線表示導体純度通常都由4N開始,亦即純度高達99.99%之意,N數越多純度越高,雜質也越少,其他的依此類推,如5N就代表導体的純度為99.999%;6N就代表導体的純度為99.9999%;7N就代表導体的純度為99.99999%等。

9

9.995%銅在200倍顯微鏡下之結構圖

普通銅與OCC銅的製造法與顯微鏡下的剖視圖

 

銀線、銅線、鍍銀線、純金線

基本上,銅線的音色較為溫暖,柔和,速度較慢,解晰度較不明朗,音色較暗;而銀線的音色較冷,速度較快,頻率響應較寬,細節較多,音色明快,有高貴感。

我們可以用調整的手段來改變其性質,例如使用較短,或較細的銅線,音色就會比較明快,也較不會拖;又如使用較長,或較粗的銀線,音色就會比較溫暖,速度也會慢些。

鍍銀線是一種在銅線上鍍銀的線材,由於銀的導電率較高,鍍在銅線的表層可以降低肌膚效應,使得高頻響應較佳。但是銀與銅的導電率不同,會造成較大的相位失真,聽起來會有點吵,就是這個原因,有些廠家為避免這種現象而採用「銅包銀」的方法來解決這個問題,所謂的「銅包銀」實際上就是鍍銀比較厚的意思。

有人認為純銀線的聲音偏亮,其實這是頻率響應平衡的問題,由於純銀線的高頻響應比銅好很多,因此在聽感平衡上會感覺到純銀線的聲音比較亮,有兩個方法可以解決這個問題,一是覺得高音偏亮,只要把喇叭稍向背椏劓吨硈\就調回平衡來了,二是使用較粗或較長的純銀線。

有沒有人用純金線﹖聽起來的聲音又如何﹖

在各種導體中,銀是導電率最高的導體,傳導電氣訊號的效率最高,當然比其他的金屬都要好,很早以前我們就曾經到銀樓打了一付純銀及一付純金的唱頭引線,結果是純銀的比純金的聲音好,純銀線的聲音活潑乾淨,低頻及高頻都比較延伸,而純金線的聲音特別穩,但是聲音會呆,高、低兩端也較不延伸,而且在低頻到中低頻的地方有一頻段較為突出。

 一般純銅的喇叭線、訊號線可以用多久聲音不會變差﹖而純銀線呢﹖

答案是不論銅線或銀線,如果在線頭的地方處理好,不讓空氣輕易進入的話,是可以延長銅或銀線氧化時間的,換句話說,聲音的變化需視線的氧化情形,氧化的時間因條件有所不同,因此時間的長短亦不同。但銅比銀較易氧化的多,且銅一旦氧化之後就變成非良導体,而銀氧化之後還是良導体,因此銀線的壽命比銅線長好幾倍,還有鍍銀線與的Litz線,都是為了延長線的壽命而設計的。

 

單芯線與多芯線

由肌膚效應而得知較細的多芯線可藉著表面積的增加來降低高頻的阻抗,對高頻較有利;而單芯線則對低頻較有利。

但多芯線平行會產生同向電流相吸與異向電流相斥的現象,而單芯線就不會。

一般而言,單蕊線的解析度較高,聚焦準確,樂器輪廓鮮明,但由於單芯線通常線徑都不會太細,因此高頻的延伸性較差些,但這個問題可用純銀線來解決,因為銀線的高頻比銅線好太多;而多蕊線的聲音較為細柔,高頻也較延伸,但導線一多,會產生較嚴重的電流相吸與相斥的現象,因此聲音的音像比較模糊,細節也較少。

我們向來都極力推薦單芯純銀線,當您知道純銀單芯線的好處之後,您可能一輩子都不會用多芯線,但同樣是單芯純銀線市面上就不下十餘種,我們研究純銀線已有十幾年的歷史,我們可以肯定的說,不管市面上的純銀線有多貴,都不如我們的Black Cat單芯純銀線,可說是台灣能買到最好的單芯純銀線了。

我們的另一種向日本訂做的OCC單結晶單芯純銀線可說是全世界最好的純銀線

 

肌膚效應與靠近效應

肌膚效應

直流電通過導体時,通過截面的電子是均勻的,但交流電通過導体時,就會受到磁場與電荷交互的影響,使電荷有朝導体外圍移動的現象,越高的頻率,越走導体的表面,這就是肌膚效應。反之,越低的頻率卻越走導体的內層。也就是說,當一個具有頻寬的訊號在線裡傳送的時候,較低的頻率會走在線材較靠中間的部份,而較高的頻率則會走在線材較外層的地方。

Frequency (Hz) Skin Depth in Copper (cm) Skin Depth in Aluminum (cm)
1000 2.08E-1 2.62E-1
10,000

6.56E-2

8.27E-2
100,000 2.08E-2 2.62E-2
1,000,000 6.56E-3 8.27E-3
10,000,000 2.08E-3 2.62E-3
100,000,000 6.56E-4 8.27E-4
1.000,000,000 2.08E-4 2.62E-4

以「肌膚效應」而言,線愈細肌膚效應愈低,就拿12AGW的標準喇叭線來說,將會因「肌膚效應」的緣故,使得由1KHz-10KHz之間的電阻增加到11%之多,但如果用18AGW的線,則只會增加2%而已,由此亦可看出線愈粗肌膚效應愈嚴重。

如果我們利用不同粗細的線材結構來設計音響導線,是不是可兼顧高低音呢是的,最先利用這個「肌膚效應」原理來設計音響導線的就是美國Monster Cable,他們設計不同粗細的線來組合

另需考慮的是較低頻率走速度比較慢,而較高頻率的走比較快,所以理論上從線的一頭同時發出的訊號並不能同時到達線的彼端,也就是所謂的時間差,雖然時間的差別幾乎測量不出來,但是偏偏人耳就是聽的出來。

解決這種高低頻不同步的最有名音響導線就是Monster Cable公司的"時間修正纏繞法"以一根較粗的單心銅線為中心,四周再以螺旋的方式纏繞兩種不同粗細的銅線,其中較細一點的又比較粗一的的纏繞的多一些,因此這三種不同粗細的銅線長度就不同,最中心的單心線是直線,所以路徑最短,次粗的路徑較長,而最細的路徑最長,如此一來將會使頻率較高的聲音訊號走較遠的路徑,頻率較低的聲音訊號所行經的路徑較短而達到高低頻抵達時間相同的修正目標。

靠近效應

高頻除了會走導體的表面之外,也會沿著兩股導體靠近的一側走的傾向,這就叫做靠近效應。「靠近效應」也會像「肌膚效應」一樣,隨著音樂訊號而產生持續變化的電磁場,像右邊三圖喇叭線結構,就最容易產生「靠近效應」。

由於「靠近效應」高頻會沿著兩導體的內側走,因而兩導體之間就會產生電磁場,高頻訊號會在兩導體之間跳來跳去,而產生「渦電流」(Eddy Currents),這是由於訊號電流一直來回打轉所產生的。

「肌膚效應」與「靠近效應」都會使一部份的音樂訊號產生「渦電流」,而使兩股線的電阻值隨著電流的改變而改變,這種現象又叫做"Constriction Resistance",會掩蓋音樂訊號,而產生失真。

那要如何來降低"Constriction Resistance"呢﹖

像採用下圖三種線材的結構,把導體與導體之間的接觸減少,採用多條平行線或用對秤同軸線等等就可以改善這種情形。又或者採用鍍錫或鍍銀的銅線也可以改善這種現象,但由於兩種不同導體的傳導速率不同,又會產生亂相的作用。又或採用純度非常高的銅或用銀也會解決一部份的問題。還有一個方法是採用Litz Wire的方式,把每一條線都絕緣起來使導體不接觸,可以消除此一問題。  

兩條線分離較遠

多條線平排

對稱同軸線

導線的電氣特性

導線的電阻

就是導体對電流的阻力,阻力愈低,導電率就愈高。我們都知道較短較粗的導線,電阻值較低,而較長較細的導線電阻值較高,總之音響導線最好要有較低的電阻值,以避免音樂訊號的損失。

導線的電感

電流經過導体時,會在導体的周圍形成磁場,由於導線是連繫訊號端與負載端,隨著電流的一去一回,磁場隨之移動,如此會使得導体本身及接近的其他導体產生感應電流,電感量雖然極為微弱,但會隨著頻率的增高而使導体的電阻產生非線性的現象,如此會導致相位失真。

導線的電容

兩相接近的導体會形成電容,導線亦不例外,電感與電容均會使訊號損失、失真,並會造成相移,電容會降低導線重播音樂的品質,會使高頻衰減或去除,因為電容是兩個電極所產生的,音樂訊號的一部份會因雙電極的電荷而被吸收掉。

那要如何來減少導線的電容量呢﹖像是採用較佳的絕緣材料來隔絕導體,如聚丙烯、聚乙烯、杜邦尼龍、鐵氟龍等都是降低導線電容的好材料。另外的一個方法就是將正、負兩個導體儘量分開。以現今的絕緣材料而言,降低導線的電容並不困難,但要降低導線的電感抗,卻要儘量讓導體接近,所以音響導線的電容及電感是相互衝突的,必須要找出一個平衡點。

電阻、電感與電容這些參數都是可以量度的,影響這些參數的有導体的物理特性、導線的幾何形狀與絕緣介質。

導線的電感抗

所謂的電感抗(Inductive Reactance),是一種線圈感應的電磁場,就像一般所用的電感如分音器或濾波器的電感抗一樣,所有線材的電感抗差別都相當大,事實上在不增加導線的電阻及電容量限制下,是很難來減少電感抗的。

電感抗對聲音的影響:在音樂中一定會有間隔,而這音樂間隔將會被電感抗來自動填充,使聲音延長而模糊不清,就好像殘響一樣,這種電感抗填充的現象叫做"諧音填充效應(Harmonic Filler Effect)。這種由電感抗而產生的自動填充效應會使音樂的訊號增加,聽起來更大聲,所以有時聽到某一條線的聲音大就是這個緣故。

導線的阻抗

所謂線材阻抗就是對音樂訊號的總阻值,也是電感抗與電阻的結合。

音響導線的玩法

不論是喇叭線訊號線電源線機內配線喇叭內部配線都有很多種玩法也各有不同的效果例如:

正銀負銅

或正銅負銀

正二負二或正三負三

正一負二或正一負三

單芯線兼顧高中低頻法

電源線只要2條就夠還是要用3條

金屬回火法

還有更多更多.....這些不同音響導線的玩法與聲音效果 您只要買我們的單芯純銀線我們就會送給您單芯純銀線使用秘笈一份

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