สายแบบ BALANCED และ UNBALANCED LINES
พอดีศึกษาเรื่องการต่อสาน BALANCED และ UNBALANCED LINES และสืบค้นเรื่องการต่อสายพบว่ามีบทความของอาจารย์วิจิตร บุญชู เขียนไว้แต่ลิ้งดังกล่าวขาดหายไปแล้วจึงขอนำบทความด้งกล่าวมาเก็บไว้ในบล็อก
สายสัญญาณนั้นมีให้เลือกสองแบบคือ BALANCED กับ UNBALANCED สายสัญญาณที่เป็นแบบ BALANCED นั้น เป็นที่รู้จักกันด้วยชื่อของขั้วต่อแบบ XLR 3 PIN ส่วนสายสัญญาณแบบ UNBALANCED นั้นตามปกติแล้วจะเข้าหัวด้วยตัวปลั๊ก แบบ RCA สายสัญญาณทั้งแบบ BALANCED กับ UNBALANCED
ทำไมเราต้องมาใช้ระบบที่มีการเชื่อมต่อคนละแบบเช่นนี้? ครั้งหนึ่งเครื่องเสียงที่วางขายกันอยู่ทั่วไปนั้นใช้ขั้วต่อสัญญาณทั้ง INPUT และ OUTPUT เป็นแบบ UNBALANCED ส่วนเครื่องเสียงสำหรับมืออาชีพนั้นจะเป็นแบบ BALANCED เรื่องจริงก็มีอยู่ว่าเจ้า BALANCED INPUT นี้จะเรียกกันว่า 'PROGESSIONAL INPUTS' เพื่อเป็นการแบ่งแยกตัวเองออกจากความเป็นผู้บริโภคที่เป็น UNBALANCED JACK นั่นเอง การต่อสายแบบ BALANCED นั้นถูกมองว่าเป็นเรื่องที่ทั้งไม่จำเป็น และมีราคาแพงเกินไปสำหรับการนำไปใช้กับระบบเครื่องเสียงในบ้าน
แต่ต่อมาเมื่อมีคำว่า HIGN-END AUDIO เกิดขึ้น ความคิดเหล่านั้นก็เปลี่ยนไป แทนที่จะมาเน้นกันถึงเรื่องการเชื่อมต่อสายที่ใช้สตางค์น้อยที่สุดก็กลับตาลปัตร เพราะเครื่องเสียง HIGN-END ที่มีราคาแพงๆ นั้น ออกแบบมาให้ใช้กับสายและขั้วต่อที่เป็นแบบ BALANCED ที่มีคุณภาพสูงกว่าบรรดาสินค้าที่วางขายกันในตลาดผู้บริโภคทั่วๆ ไป
ยิ่งเครื่องเสียงราคาแพงๆ ก็ยิ่งต้องใช้สายและขั้วต่อที่เป็น BALANCED มากขึ้น นี่จึงเป็นเหตุและผล ที่ทำไมเราจึงมีมาตรฐานการเชื่อมต่อถึงสองแบบด้วยกัน คือแบบ BALANCED และ UNBALANCED
ข้อมูลทางเทคนิคและคุณลักษณะของเสียงที่ได้จากการเชื่อมต่อแบบ BALANCED ครั้งหนึ่งเคยเป็นของเฉพาะกับเครื่องและอุปกรณ์สำหรับบรรดามืออาชีพทั้งหลาย แต่ตอนนี้ได้แผ่ความนิยมออกมาถึงเครื่องเสียงที่ใช้ตามบ้านไปเสียแล้ว
แล้วสายแบบ BALANCED นี้คืออะไร และทำไมจึงมีความแตกต่างจากมาตรฐานของสาย และขั้วต่อที่เป็นแบบ RCA
ก็เพราะว่าสายสัญญาณแบบ BALANCED นั้น สัญญาณเสียงจะสื่อข้ามขั้ว (PIN) ของ RCA JACK และ SHIELD หรือสายกราวนด์ สายสัญญาณแบบ UNBALANCED บางตัวจะมีสายสัญญาณสองเส้นพร้อมฉนวนหุ้ม ซึ่งฉนวนนี้ไม่ได้นำไปใช้ให้เป็นตัวนำสัญญาณแต่อย่างใด ถ้าการเชื่อมต่อแบบ UNBALANCED นี้ถูกติดตั้งอยู่ในอาณาบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กอย่างเช่นสายไฟ AC เป็นต้นนั้น สนามแม่เหล็กดังกล่าวจะเป็นตัวนำสัญญาณรบกวนให้เข้าในสายสัญญาณได้ ซึ่งจะทำให้เราสามารถได้ยินเสียงฮัม และเสียงรบกวนเกิดขึ้นขณะเราเล่นเครื่องเสียงออกสู่ลำโพง
กับงานระดับมืออาชีพนั้นเสียงฮัม เสียงกวนต่างๆ นั้นเป็นเรื่องซึ่งรับไม่ได้ นี่จึงนำไปสู่การพัฒนากรรมวิธีในการเชื่อมต่อสัญญาณให้ได้เสียงรบกวนที่น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ สำหรับสายสัญญาณที่เป็น BALANCED LINE ซึ่งดังที่กล่าวมาแล้วว่าสายสัญญาณแบบ BALANCED นั้นจะมีตัวนำสัญญาณอยู่สามเส้น สองในสามทำหน้าที่นำพาสัญญาณ ส่วนที่เหลืออีกหนึ่งจะเป็นกราวนด์ ตัวนำสองตัวที่ทำหน้าที่นำพาสัญญาณดังกล่าวในสายสัญญาณแบบ BALANCED นั้น มีคุณสมบัติเหมือนกัน แต่มีเฟสต่างกันที่ 180 องศา
เมื่อสัญญาณเดินทางมาในตัวนำสัญญาณเส้นหนึ่งด้วยค่าบวกสูงสุด สัญญาณในตัวนำอีกเส้นหนึ่งจะมีค่าเป็นลบต่ำสุด ส่วนตัวนำเส้นที่สามจะเป็นกราวนด์ของสัญญาณ และในสายสัญญาณแบบ BALANCED ถูกส่งเข้าไปยังแอมปลิไฟเออร์ของอุปกรณ์รับสัญญาณ เสียงรบกวนที่ติดมากับสายจะถูกกันออกไปเสียหมดทั้งสิ้น นี่เป็นเหตุผลที่แอมปลิไฟเออร์ของอุปกรณ์รับสัญญาณ จะแปลงสัญญาณออกมาเฉพาะส่วนที่ต่างกันของสัญญาณทั้งสองส่วน (ดูภาพประกอบ)
อย่างไรก็ดี หากเสียงรบกวนผ่านเข้ามาในสายสัญญาณ ตัวนำทั้งสองในสายสัญญาณแบบ BALANCED จะรับเอาสัญญาณรบกวนอันนั้นไว้ แล้วแอมปลิไฟเออร์ของอุปกรณ์รับสัญญาณ จะทำหน้าที่ในการกำจัดสัญญาณรบกวนนั้นออกไปเอง ปรากฏการณ์อันเป็นลักษณะของสายนำสัญญาณแบบ BALANCED นี้เราเรียกว่า COMMON-MODE REJECTION ส่วนหน่วยสำหรับวัดความสามารถในการขจัดเสียงรบกวนจะเรียกว่า COMMON-MODE REJECTION RATIO หรือย่อว่า CMRR จงจำไว้อย่างว่าสายสัญญาณแบบ BALANCED นั้นไม่ได้เป็นตัวที่ทำให้เสียงหรือสัญญาณรบกวนสะอาดขึ้น มันเพียงแค่ป้องกันสัญญาณส่วนเกินที่จะเพิ่มเข้ามากับการเชื่อมต่อในระบบ
ในสายสัญญาณแบบ BALANCED ที่ TERMINATED ด้วย XLR CONNECTOR, PIN ที่ 1 นั้น จะเป็นสัญญาณกราวนด์เสมอ แต่อย่างไรก็ดี ก็ไม่มีกฎว่าในสองขั้วที่เหลือจะเป็น PIN ไหนที่จะใช้นำสัญญาณที่เป็นแบบ INVERTED SIGNAL และสัญญาณที่ไม่มีการ INVERTED SIGNAL ในตอนแรก และเป็นอย่างนั้นมาอยู่นับสิบปี จนกระทั่ง AUDIO ENGINEERING SOCIETY ได้ระบุลงไปอย่างชัดแจ้งว่าให้ PIN2 เป็นขั้วที่นำสัญญาณแบบ NON-INVERTED SIGNAL และ PIN 3 สำหรับ INVERTED SIGNAL ดังนั้น สิ่งสำคัญสำหรับ BALANCED LINE นั้นการเชื่อมต่อสายสัญญาณที่ถูกต้องจึงเป็นสิ่งจำเป็นที่สุด
DIGITAL CONNECTOR การเชื่อมต่อด้วยสายสัญญาณแบบ DIGITAL จะเป็นการนำสัญญาณ AUDIO ที่มีการเข้ารหัสแบบ DIGITAL วิ่งผ่านสายสัญญาณแบบนี้ออกไป ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อที่จะพบระหว่างตัวภาคขับเคลื่อนของเครื่องเล่นซีดี กับ DIGITAL PROCESSOR ภายนอก
โครงสร้างของสายนำสัญญาณและสายลำโพง
สายลำโพงและสายสัญญาณนั้นประกอบไปด้วยส่วนประกอบหลักๆ สามอย่าง คือ
- ตัวนำสัญญาณ
- ฉนวนห่อหุ้ม
- ส่วนเชื่อมต่อ
โดยที่ตัวนำสัญญาณนั้นจะเป็นตัวนำพาสัญญาณออดิโอ ฉนวนทำหน้าที่ห่อหุ้มและป้องกันบริเวณรายรอบตัวนำสัญญาณ และการเชื่อมต่อจะเป็นส่วนที่ใช้เชื่อมเข้ากับอุปกรณ์ออดิโอ
สามองค์ประกอบนี้จะประกอบขึ้นเป็นโครงสร้างของสายสัญญาณ ซึ่งโครงสร้างขององค์ประกอบดังกล่าวมีผลต่อบุคลิกลักษณะของเสียงดนตรี
ตัวนำสัญญาณ
ตัวนำสัญญาณนั้นโดยปกตินิยมใช้ทองแดงหรือเงิน เป็นตัวนำสัญญาณในสายลำโพง หรือสายสัญญาณระดับไฮเอ็นด์ ความบริสุทธิ์ของทองแดงนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง ทองแดงนั้นในบางกรณีจะระบุความบริสุทธิ์ของทองแดงออกมาเป็นเปอร์เซ็นต์ อย่างเช่น ความบริสุทธิ์ของทองแดงเป็น 99.997% ซึ่งความไม่บริสุทธิ์ดังกล่าวจะเจือปนไปด้วยเหล็ก SULFUR, ANTIMONY, ALUMINUM และ ARSENIC ในสายลำโพงหรือสายสัญญาณที่มีความบริสุทธิ์สูงขึ้นไป จะเป็น 99.99997% ซึ่งเรียกกันติดปากว่า 'SIX NINES' COPPER
มีความเชื่อหลายทางเหลือเกินที่กล่าวว่าทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูงกว่าจะให้เสียงที่ดีกว่า ทองแดงบางตัวจะมีการอ้างอิงถึง OFC หรือ OXYGEN-FREE COPPER อันเป็นการแสดงว่าโมเลกุลของออกซิเจนที่เกาะอยู่กับทองแดงนั้นได้ถูกทำให้หลุดออกไป
แต่การทำให้ทองแดงปราศจากออกซิเจนนั้นเป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ ในทางปฏิบัติ OFC จะมีออกซิเจนเหลืออยู่ในทองแดงที่ประมาณ 50 PPM หรือ PART PER MILLION ส่วนเมื่อเปรียบเทียบกับระดับออกซิเจนที่ 250 PPM ในทองแดงธรรมดา
การลดออกซิเจนในเส้นทองแดงลงมาให้ได้น้อยที่สุดจะเป็นตัวที่ช่วยให้ออกไซด์ที่จะมาเป็นตัวการในการขวางทางเดินสัญญาณ หรือทำให้คุณภาพของเสียงลดทอนลงไปนั้นน้อยลงด้วย ทองแดงที่อยู่ในสายเล็กๆ นั้นจะมีโครงสร้างเรียงตัวกันเป็นรูปคล้ายบั้งทหาร ดังที่เห็นในภาพประกอบ
รูปนี้อธิบายได้ดีว่าทำไมเวลาเราเล่นเครื่องเสียง เรากลับสายแล้วพบว่าเสียงดีขึ้น ตัวนำสัญญาณนั้นทำขึ้นโดยแคสติ้งทองแดงหนาๆ แล้วให้เคลื่อนผ่านเครื่องจักรเพื่อให้ทองแดงถูกแบ่งออกมาเป็นเส้นเล็กๆ แต่มีกรรมวิธีอีกอันหนึ่งซึ่งทำให้ได้ผลิตผลที่ดีและมีราคาที่สูงขึ้น นั่นคือ AS-CAST ซึ่งเป็นการแคสทองแดงให้เหลือขนาดที่ต้องการในขั้นตอนเดียวโดยไม่ต้องมีการแบ่งออกมาก่อน ทองแดงที่ได้จากการแบ่งในกรรมวิธีการผลิตโดยได้คุณภาพสูงสุดคือ OCC หรือ OHNNO CONTINUOUS CASTING
ส่วนตัวนำสัญญาณอีกชนิดหนึ่งนั่นคือ เงิน สายเงินนั้นมีราคาแพงกว่าสายที่ทำด้วยทองแดง แต่สายเงินจะมีคุณสมบัติบางประการที่ทองแดงให้ได้ไม่ดีนั่นคือการนำพาสัญญาณเสียงในความถี่สูงๆ การเกิดออกไซด์ก็มีแต่น้อยกว่าทองแดง
ฉนวน
ฉนวนนั้นเป็นวัสดุห่อหุ้มตัวนำสัญญาณ และทำให้สายต่างๆ ดูมีขนาดที่เล็กใหญ่ไม่เหมือนกัน วัสดุที่ใช้ทำฉนวนนั้นมีผลอย่างมากต่อเสียงของสาย
ฉนวนนั้นใช้ในการดูดกลืนพลังงานซึ่งมีหลักที่เรียกขานกันอยู่ประจำว่า DIELECTIC ABSORBTION เหมือนกับที่พบในคาปาซิเตอร์ แต่ในสายสัญญาณหรือสายลำโพง DIELECTIC ABSORBTION นั้นจะลดทอนสัญญาณดนตรีลง ตัวพลังงานที่ถูกดูดกลืนเข้าไปในฉนวนนั้นจะปล่อยกลับเข้าสู่สายอีก
ฉนวนนั้นมีตัวเลือกให้เลือกเพื่อที่จะทำให้การดูดกลืนพลังงานนั้นเกิดขึ้นน้อยที่สุดไม่ว่าจะเป็นพลาสติกหรือพีวีซี แต่ที่ดีกว่านั้นเราพบว่าการใช้โพลีเอธิลีน รวมถึงเทฟล่อนจะให้ผลกับสายดีที่สุด
