音频连接史:从RCA接口到光纤音频的演进

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音频连接史:从RCA接口到光纤音频的演进

音频连接史:从RCA接口到光纤音频的演进

RCA接口:早期音频连接的代表

这里展示的RCA接口是最早广泛用于连接音频组件的接口之一。
Photodisc/Thinkstock
这个名字可能像爵士华尔兹“Ugly Beauty(《丑角》)”一样是个矛盾的说法,但将电信号转换为光波来传输强大、高质量的声音却没有任何不和谐之处。这仅仅是音频发展历程中的又一阶段,就像塞隆尼斯·蒙克(Thelonious Monk)的作品一样具有进步性。从单声道到立体声再到环绕声,或者从模拟到数字再到高清,这种发展一直在持续。

设备接口的发展与多样化

曾几何时,电视和立体声音响只是沉重的木制家具。它们自成一体,输入或输出仅限于天线连接和扬声器插孔。如今,我们面临着一墙的调谐器、放大器、游戏机、数字视频录像机(DVR)、盒式磁带录像机(VCR)、数字多功能光盘(DVD)、蓝光光盘(Blu – ray)以及垂死的家用录像系统(VHS)设备,更不用说你一直搬来搬去但可能都懒得连接的卡带播放器了。
这些插孔到底是干什么用的呢?
就像你不会用生锈的市政管道来输送沛绿雅(Pellegrino)矿泉水一样,通过低质量的插孔、电线和电子设备传输高保真音频是没有意义的。因此,随着公司不断推出更好的音频、视频标准和存储介质,他们也增加了新的方法,以便将音频清晰地从设备传输到耳朵,这就是为什么我们娱乐系统的背面看起来像20世纪60年代曼哈顿的电话总机。

音频接口的起源与发展

这是一个恰当的比较,因为第一个模拟音频插孔——三芯插头(TRS连接器)是从电话交换机中首次使用的插孔改编而来的。尖端、环和套筒(tip,ring and sleeve)的设计,其中插头的三个绝缘部分分别处理左声道、右声道和接地,非常成功,至今仍被广泛使用[来源:国际教科书公司;现代家庭影院]。
美国无线电公司(Radio Corporation of America,RCA)在20世纪40年代末推出了以其命名的RCA插孔,但这种格式直到70年代初才流行起来。就像“至高无上”组合(The Supremes)一样,这些插头三个一组——通常是红色、白色和黄色——每个都由一个信号传输针和一个接地环组成[来源:现代家庭影院]。其他版本的RCA插孔可传输复合和分量视频,以及数字音频。
分量和复合电缆传输视频信号但不传输音频。复合电缆通常由黄色的RCA插孔标识,将所有视频信息打包成一个信号,而分量电缆则通过三个插头将其分成三个通道[来源:美信集成产品公司(Maxim Integrated Products)]。
两者都需要单独的电缆来处理音频,这就又让我们回到了RCA插孔和其他铜线解决方案——以及一种替代方案,光纤音频

铜线传输音频的问题

基于铜的电线在不同程度上存在两个问题,这取决于它们的屏蔽和质量:外部电磁噪声干扰信号以及电线中的电阻会使信号在传输过程中衰减。

光纤音频的优势与问题

光纤音频不受第一个问题的影响,如果电缆质量足够高,也可以不受第二个问题的影响,但它也有自己的问题。

蓝光中的激光秀或混乱情况

任何经历过糟糕的固定电话连接或有线电视盒信号弱的人都能告诉你,信号衰减真的会破坏你的体验。
铜仍然是大多数布线的核心材料,在长距离传输时会出现明显的信号衰减。同轴电缆——用于传输电视、电话和计算机网络信号——有屏蔽层来防止信号泄漏,但由于电阻造成的损耗仍然会使信号在长距离传输时减弱。屏蔽音频电缆有一定的外部噪声防护能力,但也存在同样的电阻问题[来源:美国国家仪器公司(National Instruments)]。
幸运的是,我们有光纤。
光纤电缆通过将信息以光的形式通过细塑料或玻璃纤维传输,提供了电话和互联网用户所需的低信号损耗和高数据速率。这些电缆具有全内反射特性,这意味着光在其中反射而不会逸出。玻璃纤维可以在不需要功率增强的情况下长距离传输这种“无损”信号[来源:《大英百科全书》;伍德(Wood)]。
同样,光纤音频通过将电信号转换为光并通过光纤传输,比旧的铜线连接器提供更高质量的声音。

光纤音频的发展历程

光纤音频时代始于20世纪80年代,当时东芝(Toshiba)制造了Toslink,这是第一种光纤音频电缆。这家日本电子公司开发了自己的光盘播放器,并正在寻找一种将改进后的数字音频质量输出到扬声器和耳机的方法。恰当地说,东芝为光盘(一种光存储介质)选择了一种光学解决方案[来源:现代家庭影院;东芝]。
在光纤音频设置中,来自源(例如数字多功能光盘播放器)的数字电信号通过一个称为传输模块的设备转换为光。在Toslink中,这个模块由一个发光二极管(LED)和一个驱动电路组成,通常通过塑料纤维传输,而ST光纤使用玻璃纤维和波长为680纳米的红色激光[来源:现代家庭影院;东芝]。然后信号沿着光纤电缆快速传输到目标设备,通常是电视或音频接收器,在那里一个光接收模块将其转换回数字电信号。然后设备将其传输到扬声器或耳机。
因为它只传输声音,所以光纤音频电缆通常与仅传输视频的电缆(如数字视频接口(DVI)或S – 视频)一起使用。

光纤音频的局限性

那么,问题在哪里呢?嗯,光纤电缆往往有点脆弱,而且塑料光纤不像玻璃光纤那样无损。将光重新转换为电信号可能会引入误差。更重要的是,然而,一些人认为高清多媒体接口(HDMI,见侧边栏)已经使这种格式变得没有意义[来源:约翰逊(Johnson)]。
谁是对的呢?就像音响发烧友之间的大多数争论一样,真相取决于听众的耳朵。

HDMI与光纤音频的比较

光纤音频的主要竞争对手以及当前视听电缆的冠军,高清多媒体接口(HDMI)传输未压缩的1080p视频信号和多达八个通道的数字音频[来源:德雷恩(Derene)]。光纤电缆接口可以处理6.1和7.1数字音频,但它们较小的数据传输速率(每秒20 – 125兆比特,相比之下HDMI为每秒10.2吉比特)意味着它们只能传输压缩音频,如杜比数字(Dolby Digital)、数字影院系统(DTS)或两声道的脉冲编码调制(PCM)。相反,HDMI可以传输未压缩的杜比TrueHD或DTS – HD MA信号[来源:金(Kim);东芝]。
所以HDMI在高清环绕声方面胜过光纤音频。此外,它是一种一体化电缆,所以你可以即插即用,继续你的生活。那么光纤音频给我们带来了什么呢?
光纤音频相对于HDMI的主要优势曾经是价格,但截至2012年,低端HDMI电缆的成本已经下降到具有竞争力的水平(高端电缆则是另一回事)。此外,需要HDMI的那种高质量音轨目前在广播、有线电视或卫星电视中还没有,所以目前HDMI的优势主要局限于蓝光[来源:斯佩克特(Spector)]。

作者注

在多年对这些格式感到困惑之后,我怀着兴奋和不安的心情撰写了这篇文章。
一方面,我希望最终能够解读这些字母组合,理清这一堆电缆,并抛开那些花言巧语,弄清楚所有这些插孔到底是干什么用的。另一方面,我以前涉足这个领域的经历表明,我对清晰理解的希望可能最终会破灭。
并不是我害怕技术——恰恰相反。我可以自己升级电脑(虽然,不可否认,以前这要容易得多),在大学时,我多次帮我妈妈设置她的盒式磁带录像机(VCR),以至于我可以在电话里盲目地指导她操作,就像塔台操作员引导非飞行员降落波音747一样。
只是在这个过程中的某个时候,几根电缆变成了很多根,颜色代码不再表示我认为的意思,插头的数量也不再与插孔的数量相对应。
更重要的是,没有人能给我一个直截了当的答案,告诉我哪种解决方案是最好的。这是有原因的,这也是撰写一篇关于消费电子产品文章的主要障碍:音频世界更多地沉浸在传说而非确凿的事实中;那些电线里既有真材实料,也有虚假的东西。
我尽力避开炒作,坚持事实。就目前而言,它们表明选择取决于你的设备以及你打算如何使用它——哦,还有你是否已经因为高分贝音乐和年龄而失去了太多的高音和低音范围,以至于高级电缆不再重要。
像“最好”和“最差”这样有争议的规范性问题最好留给音响发烧友,因为没有别的原因,就是根本没有明确的答案。不相信我?试着走进一家吉他店,问一下最好的放大器是哪个。

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