那些音频信号线材你了解多少？超全详解来了！

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那些音频信号线材你了解多少？超全详解来了！

对于音频工作者，选择合适的电缆是至关重要的！本篇文章让我们来解开这个神秘面纱吧！



先从线材的名称和首字母缩开始学习：



TS电缆和TRS有什么区别呢？还有XLR和RCA？您需要3.5米或1/4英寸的连接器吗...



尽管它们有些看起来几乎相同，但具体的使用场景却截然不同....






因为选择错误类型的电缆或连接器，您可能会遇到一些重大问题：噪音、嗡嗡声、信号衰减、音调变化等等。



废话不多说，开始我们的正题吧！



模拟信号和数字信号的区别
首先，我们要认识到家庭工作室中有两种主要类型的信号永远不可互换：模拟和数字。



“模拟”信号本质上由流过电缆的连续电流组成。这种类型的信号由麦克风、合成器、电吉他、电贝司、外置处理设备和音频接口的线路输出产生。



但是计算机是却是完全不同的。它们在内部处理数据并以1和0的超短脉冲将该数据传输到其他数字设备。像这样的数据流被称为“数字”信号。





您的计算机和音频接口之间的连接是数字连接。以及在许多其他地方遇到它们：数字混音器、数字外接处理器、控制界面、转换器、MIDI乐器等等。数字电缆有一些独特的好处，它几乎不受噪音影响，除了传输音频信息外，还可以传递其他数字信息等。



相比之下，模拟电缆只能传输基本的电信号。在某些方面，这些模拟信号可以更容易使用。在大多数情况下，模拟连接是即插即用的。您无需担心安装设备驱动程序、固件或任何其他设备。



但是模拟信号的缺点之一是，如果您不小心，它们很容易受到噪声的影响。一种常见的噪声源是电源线产生的电磁场。如果您的电源线与模拟音频线并排，一些电荷可能会从电源线“跳”到您的音频线中，从而导致一些听起来很浑浊的音频。



因此，避免将模拟音频线与电源线平行放置是一种很好的做法。如果电源线和音频线必须相互交叉，则它们应以90度直角交叉 - 相互垂直 - 以减少潜在的噪音。



还有其他方法可以降低模拟电缆中的噪声。模拟电缆的长度越长，通过电缆的信号吸收噪声的可能性就越大。因此，尽量使用所需的最短电缆会是一个不错的选择。



对于使用“非平衡电缆”类的音频设备，以及电吉他和贝司等乐器来说尤其如此。某些类型的电缆——尤其是“平衡”电缆——更能抵抗噪音。稍后会详细介绍。



A/D和D/A转换
通常，您需要将信号从模拟更改为数字，反之亦然。不幸的是，没有任何类型的电缆可以为您做到这一点。您必须使用“模/数转换器”（A/D）或“数/模转换器”（D/A）在一种格式和另一种格式之间来回切换。



当您通过A/D转换过程将模拟信号转换为数字信号时，模拟信号的幅度会以设定的间隔进行采样。您最终会在计算机中得到一个数字文件，例如WAV文件，它用作模拟声波来展示。



要播放数字信号，必须将其转换为模拟信号（D/A转换），然后使用一对扬声器转换为声波。如果一切正常，您最终应该会得到与之前录制的模拟信号几乎完全相同的副本。



值得庆幸的是，音频接口中的声卡功能会为您处理这些，并负责A/D和D/A转换。



4种模拟信号电平
模拟信号的信号强度可能不同。按照从弱到强的顺序，常见音频信号是麦克风电平信号、乐器电平信号、线路电平信号和扬声器电平信号。



线路电平信号
它是在工作室中“标准”的信号电平。大多数硬件均衡器、饱和器和压缩器只接受线路电平信号。



如果您将太弱的信号运行到压缩器等依赖于阈值的设备中，则信号可能不足以启动压缩器。要将微弱信号提升到适当的线路电平，您需要使用某种前置放大器电路。



实际上有两种不同类型的线路电平信号。消费类设备产生-10 dBV线路信号，而专业音频设备产生+4 dBu线路信号。



将-10 dBV输出连接到+4 dBu输入通常是可以的；信号听起来可能有点静，需要放大一点，但这并不是很严重的问题。



另一方面，将+4 dBu输出连接到-10 dBV输入可能会使输入过载并导致一些非常严重的失真，除非您有某种方法可以先“化解”它。



另一个问题是大多数专业级设备使用的平衡连接，而消费级设备使用非平衡连接。这是另一个潜在的不兼容性，我们稍后将更详细地探讨。



麦克风电平信号
麦克风电平信号是由麦克风产生的！



在尝试录制或处理麦克风电平信号之前，应使用麦克风前置放大器将其提升到线路电平。



这非常简单，因为您的音频接口几乎至少有一个麦克风输入，并内置了相关的前置放大器。



当然您还可以购买外部独立的前置放大器，有时您会发现它们是工作室“通道条”的一部分，将麦克风前置放大器与其他处理器（例如EQ、压缩器或去咝声器）结合在一起。



现在还有越来越多的“数字麦克风”。从根本上说，这些只是带有前置放大器和内置接口的模拟麦克风！在引擎盖下，麦克风本身仍在发出麦克风电平信号。只是整个“前置放大器”部分都在麦克风的内部进行了处理。



乐器电平信号
乐器电平信号由电吉他和贝斯产生。它们输出的电平比麦克风强，但仍需要提升到线路电平以进行录音和处理。



您可以通过音频接口上的高阻抗 (Hi-Z) 输入录制电吉他产生的低阻抗乐器电平信号，这将增强信号。



当然，您也可以通过踏板效果路由吉他信号，并使用吉他放大器将信号提升到扬声器电平。然后，您将使用麦克风录制放大器的声音。



请注意，乐器电平信号几乎都是使用1/4英寸的TS电缆，它看起来与您在专业音频设备或扬声器箱上找到的连接器非常相似……但它不可互换！我们稍后会谈到这一点。



扬声器电平信号
扬声器电平信号是用于工作室监听器中的扬声器电平信号。



您可能会认为从您的音频接口到工作室监听器的信号是扬声器电平信号，但事实并非如此。它实际上是来自音频接口的线路电平信号。



您会在大多数家庭工作室中找到的“有源”监听器使用内置放大器在内部将线路电平信号提升为扬声器电平信号！另一方面，在高端工作室中使用的“无源”监听器依赖外部放大器将传入的音频信号提升到线路电平。在这种情况下，将演播室放大器连接到无源监听器的电缆会传输扬声器电平信号。



扬声器电缆中使用的电线往往很粗。它需要能够处理穿过它的强大信号而不会融化。而且，与乐器和线路电平电缆不同，它通常是“非屏蔽”的，这意味着它没有内部金属屏障来帮助抑制噪声。



请注意，用于扬声器的电缆看起来很像乐器电缆和线路电平电缆。但同样，它们不可互换。将扬声器电缆用作乐器或线路电缆，您可能会得到很多噪音，部分原因是缺乏电缆屏蔽。



平衡与非平衡模拟电缆
在您将专业音频设备和麦克风连接的时候，“平衡式电缆”设计将帮助您抑制噪音。



平衡电缆至少包含三根内部电线，而不是您在“非平衡”电缆中找到的两根电线。平衡电缆通常具有热线（红色）、冷线（白色）和地线（棕色）。



接地线可防止您的音乐设备中积聚电荷，否则可能会导致不得不处理的不必要的嗡嗡声。



但真正有趣的部分是两条线：正极（热）线将信号从A点传送到B点，而负极（冷）线做同样的事情……但是极性相反！这使得这两条线上的信号彼此“异相”，这意味着如果不采取任何措施，这两个信号将在目的地相互抵消，从而导致静音。



当这两个极性相反的信号通过平衡电缆时，它们都会沿途拾取噪声。然后，当两个信号到达目的地时，反相信号的极性会翻转回相位，因此您的信号会响亮而清晰。同时，沿途拾取的噪声被反相翻转，这意味着几乎所有拾取的噪声都将通过相位消除过程立即消除！




这样，即使在很长的电缆运行中，您也可以获得非常安静的操作。



在平衡输出和输入之间形成连接时，请确保使用带有平衡连接器的平衡电缆，例如TRS或 XLR。（稍后会详细介绍。）这样做可以帮助消除许多潜在的噪音问题。



不平衡电缆的不同之处在于它们仅包含正极（热）线和地线。



在下图中，您会注意到热线具有白色外壳，而不是上图中的红色外壳。根据电缆制造商的不同，电线外壳颜色可能会有所不同。






由于没有负极线，相位消除不能用于消除噪声。这种设计的缺点是不平衡电缆很容易受到噪音的影响，不应该用于长距离运行。



那么为什么要使用非平衡电缆呢？好吧，电吉他和贝司等某些设备会产生不平衡的信号，因此您可能没有选择。



您可以使用10英尺以下的非平衡电缆直接录制到音频接口的Hi-Z输入，或者您可以使用DI 盒将信号转换为平衡麦克风信号并运行更长的距离。



屏蔽与非屏蔽电缆
屏蔽电缆的内部电线被包裹在一种材料中，如箔片，以防止电磁干扰。



与非屏蔽电缆相比，屏蔽电缆往往更昂贵，但有助于抑制噪音并防止电磁干扰在您的工作室中造成问题。这些通常用于大多数高质量的乐器和麦克风电缆设计。



常见的工作室模拟电缆
如果您走进一家乐器店并询问公对母XLR电缆，您会得到一根平衡电缆，一端是公XLR连接器，另一端是母XLR连接器。



考虑到这一点，让我们开始解释最常见的连接器类型吧。



公对公 TS电缆
公对公 TS电缆一端有一个公头套管 (TS) 连接器，另一端有一个相同的连接器。



这里使用的电缆是非平衡电缆，内部有两根电线，对应于连接器上的两个连接点：“Tip”和“Sleeve”。



在内部，电缆的热线连接到TS连接器的尖端，而地线连接到TS连接器的套管。



TS电缆用于将电吉他和贝司连接到踏板、放大器、DI盒和音频接口。这些通常是屏蔽电缆。



被称为“扬声器电缆”的粗规格TS电缆可用于将扬声器电平信号传递到扬声器。这些电缆通常是非屏蔽的。





公对公 TRS电缆
公对公 TRS电缆的两端都有一个端环套管 (TRS) 连接器。使用的电缆是平衡的。



与TS电缆类似，热线连接到尖端，地线连接到套管。但是在这里，有第三个连接器可用，称为“Ring”，它连接到冷线。






TRS电缆在工作室中非常常见，因为它们用于在设备之间传输线路电平信号。例如，音频接口通常会提供TRS输出，您可以使用这些输出连接到外置处理设备或工作室监听器。要形成这些连接，您通常会使用公对公TRS电缆。



公对母 XLR电缆
公对母 XLR电缆的一端有一个公XLR连接器，另一端有一个母XLR连接器，中间有一根平衡电缆。



通常，您将使用公对母 XLR电缆将麦克风连接到音频接口，在某些情况下，将音频接口连接到低音炮、录音室监视器或其他设备。



从技术上讲，平衡互连XLR电缆和麦克风电缆的结构有很大不同。您可以在承载线路电平信号的设备之间使用的非屏蔽互连不适合承载麦克风电平信号。由于缺乏屏蔽，它会吸收大量的噪音。






“麦克风电缆”比标有“平衡互连”标签的电缆更昂贵、更坚固，具有更大的导体和编织屏蔽层以最大限度地减少干扰。



幸运的是，您可以将麦克风电缆用作线路电平互连，因此如果您的工作室中只有这些电缆，您将永远不会遇到这个问题。但这样做往往是矫枉过正。如果您想节省一点钱，使用平衡互连可以避免它们会有所帮助。只是不要用它们来插入你的麦克风！



公对公 TT电缆
TT电缆使用微型电话 (TT) 连接器，有时称为“bantam”连接器。



他们可能使用TS或TRS设计，但连接器组件比典型的TS或TRS连接器小得多，并且Tip的形状略有不同。这种设计降低了插入TT电缆时发生短路的风险。



专业的音频跳线通常要求您使用TT电缆形成连接，这是有道理的，因为连接器很小，而且电缆更换起来相对便宜。



公对公 RCA电缆
RCA电缆通常在两端都有一个公RCA或“phono”连接器，但有时您也会遇到公对母RCA电缆。



存在模拟RCA电缆和数字RCA电缆，它们都使用RCA连接器。但是每个内部的电缆都是不同的。稍后我们将介绍数字式RCA电缆。




一些专业音频设备提供额外的模拟“Auxiliary”RCA 连接，用于连接音频设备，因为模拟RCA 电缆通常用于音频设备，如低音炮、放大器、高保真系统、蓝光播放器和接收器等。

在HDMI电缆、智能电视和Netflix出现之前，您需要使用至少三根RCA电缆将DVD或VHS播放器连接到电视。



在这种“复合”音频/视频布线的早期版本中，一根电缆传输左声道信息（红色），一根传输右声道音频信息（白色），一根传输视频（黄色）。后来的DVD播放器通常包括用于视频的附加电缆选项，以提高图像质量。




常见的工作室数字电缆

数字电缆传输数据，这意味着它们不仅限于传输单个音频通道。根据电缆的类型，它还能够传输多个音频、视频、MIDI数据等通道。



USB和Thunderbolt电缆
USB电缆和Thunderbolt电缆如今常用于将MIDI键盘、数字混音器和音频接口连接到您的计算机。



USB 2.0线缆可以以480 Mbps的速率传输数据，而USB 3.0线缆可以以5 Gbps的速率传输数据，USB 3.1线缆可以以10 Gbps的速率传输数据，USB 3.2线缆可以以20 Gbps的速率传输数据。USB 4.0连接仍然有些不常见，但它们允许高达40 Gbps的数据传输速率。





Thunderbolt 3线缆可以以40 Gbps的速率传输数据，到目前为止，它已在专业音频领域得到广泛采用。数据传输率很重要的原因是高数据传输率可以让您以低延迟录制和播放音频。



Apple欣然接受了Thunderbolt连接，但PC世界却落后了。很少有PC主板提供Thunderbolt 3，这就是为什么一些音频接口制造商为其Thunderbolt 3接口提供可选USB连接的原因。



数字同轴电缆
数字同轴电缆是使用RCA连接器并传输S/PDIF格式信号的数字电缆。



与只能传输一声道音频的模拟RCA电缆相比，数字同轴电缆可以传输两声道未压缩的PCM 音频或压缩的5.1环绕声或7.1环绕声。






许多音频接口提供S/PDIF输入或输出，您可以使用它们从外置转换器添加2个额外的A/D转换输入通道，或将信号发送到环绕声系统或其他设备—所有这些都使用带有RCA连接器的数字同轴电缆。



TOSLINK 电缆
带有TOSLINK连接器的光纤电缆可传输S/PDIF格式或ADAT格式的数字音频信号。使用光脉冲进行数据传输。与数字同轴电缆一样，您可以同时通过光纤电缆发送多个数字音频通道——这有助于减少电缆杂乱。





大多数高端音频接口都提供Alesis Digital Audio Tape (ADAT) 输入和输出，可用于连接多通道前置放大器。



这很重要，因为单个ADAT输入能够极大地扩展您一次能够录制的通道数量，允许您使用单根电缆进行多达8个额外的输入。



MIDI线
乐器数字接口 (MIDI) 电缆用于在音乐设备之间传递符号、音高、速度、颤音、声像和速度等信息。



大多数MIDI键盘现在使用USB电缆将此类信息传输到您的计算机。





有时，MIDI键盘会提供专用的MIDI输出，您可以使用它来控制不包含内置键盘的合成器模块。



您还可以在某些音频接口上找到MIDI输入和输出，允许您从DAW发送和接收MIDI数据。



时钟电缆
时钟电缆用于同步多个数字设备的字时钟。它们是同轴电缆，两端各有一个BNC连接器。



每个数字设备在播放和处理音频时都使用内部时钟来保持时间。数字设备需要一种相互通信的方式来同步它们的内部时钟。这就是这些电缆的用武之地。





当您使用时钟电缆将设备连接在一起时，您可以选择一个设备作为“主”时钟，并将其他设备设置为“从”设备。结果是所有从属设备都将与主时钟同步，从而防止设备相互偏离时间，或引起咔嗒声和爆裂声。



时钟电缆有75欧姆和50欧姆两种型号，因此请确保电缆的欧姆额定值与您的设备相匹配。

如何选择您需要的电缆
在工作室中所需的电缆通常非常简单。音频设备上的输入和输出通常都带有标签，这使得该过程变得更加容易。

TS连接器和TRS连接器需要相同尺寸的插孔，因此请注意这一点。



如前所述，TS电缆通常用于传递乐器电平信号（有时是扬声器电平信号），而TRS电缆通常用于传递线路电平信号。



模拟RCA电缆和带有RCA连接器的数字同轴电缆看起来相似，但一个传递模拟信号，而另一个传递数字数据流。



此外，还有很多我们没有看到的不太常见的连接器，它们对于更大规模的工作室或现场扩声装置有关。DSUB、Digilinks和Dante等专业连接器，以及称为“snakes”的多通道电缆，随着您的需求扩大到高端专业水平，所有这些都值得学习。



但就目前而言，上面列出的所有电缆都应该涵盖您在现代家庭工作室中可能需要的所有最基本类型。这些是初学者和中级制作人从内到外了解的要领。



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