Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) служат человеку более 40 лет. Изначально такие системы применялись для передачи больших объемов цифровой информации в компьютерных глобальных и локальных сетях.
Оптоволоконный проводник
По мере развития технологий качество оптоволоконики повышалось, ее стоимость падала. Уже в средине 80-х годов прошлого века появились первые устройства передачи аудиосигнала по ВОЛС. В начале текущего века оптический кабель для звука занял доминирующую позицию в технологии качественной передачи звуковых сигналов.
Преимущества оптического выхода
Главное преимущество оптоволоконных линий пересылки аудиосигнала – это практически полное отсутствие искажения звука от электромагнитных полей, которые с избытком присутствуют в среде обитания человека. Здесь кабели с металлическими жилами-проводниками могут заметно проигрывать оптоволоконным системам в качественной передаче аудиосигнала. В результате акустическая система будет воспроизводить звук с искажением.
Кроме того, при использовании оптического канала передачи достигается полная гальваническая развязка между передающим и приемным устройствами. Это также положительно влияет на качество передачи аудиосигнала. Паразитные наводки по плохим шинам «земли» (Ground) – бич звуковой аппаратуры. Сами оптические системы не создают электромагнитные помехи.
Устройства согласования
Эти устройства предназначены для соединения приборов, которые по каким-либо причинам нельзя соединять напрямую при помощи кабелей и переходников. Причинами невозможности прямого соединения приборов могут быть несовпадение номинальных уровней, неподходящие входные и выходные сопротивления, неодинаковый способ передачи сигнала или несовпадение характеристических импедансов. Все устройства согласования можно разделить на четыре группы: устройства согласования уровней, устройства согласования импедансов, устройства согласования способа передачи сигнала, устройства развязки.
Кроме того, существуют устройства, в которых используется одновременно несколько способов согласования. Многие из таких устройств обеспечивают электрическую развязку с одновременным выполнением, например, преобразования импедансов или согласования уровней.
Типы оптоволоконного кабеля
Кабель телевизионный: какой лучше
Для пересылки аудиосигнала по оптическому каналу звук вначале преобразуют в цифровую форму, затем с помощью светодиода или твердотельного лазера отправляют по оптическому аудио кабелю получателю сигнала – фотоприемнику.
Оптоволоконные проводники делятся на два основных вида:
- Мономодовый;
- Мультимодовый.
В мультимодовых световые потоки могут иметь разброс в длинах волн и траекториях, что на больших длинах проводников может приводить к искажениям сигнала. Светоизлучателями в таких каналах передачи звука являются светодиоды, недорогие и долговечные полупроводниковые приборы. Длина соединителей не превышает 5 метров. Диаметр центрального светопроводящего волокна – 62,5 мкм. Внешняя оболочка световода имеет размер 125 мкм.
К сведению. Основное достоинство мультимодового кабеля – относительная дешевизна, поэтому он получил широкое распространение.
В мономодовом проводнике лучи света движутся прямолинейно, затухание и искажение сигнала минимально. Диаметр светового волокна равен 1,3 мкм, длина волны сигнала – тоже 1,3 мкм. Такой соединитель может иметь большую длину, чем мультимодовый. Источником света в этом случае является полупроводниковый лазер, излучающий сигналы с жестко регламентированной длиной волны. Однако лазер – устройство более дорогое и менее долговечное, чем светодиод. В результате система становится более дорогой, чем мультимодовая, хотя и имеет лучшие параметры, в частности, длина проводника может составлять десятки метров.
Виды кабельных разъёмов
Обычно для приборов «живого звука» используются шесть видов кабельных разъёмов: TRS и XLR – для симметричного соединения и TS, RCA, разъёмы типа «банан» и Speakon – для несимметричного.
Разъёмы делятся на гнезда (по-английски их еще называют «female», а по-русски – «мама») и штекеры (по-английски их еще называют «male», а по-русски – «папа»). Если для разъёмов типа «джек» это деление очевидно, то в случае с разъёмами XLR, например, часть разъёма со штырьками является штекером, а ответная часть разъёма с отверстиями – гнездом.
|
TS phone 1/4″(TS четвертьдюймовый Джек) – самый распространенный разъём для передачи аудиосигнала, его можно встретить на несимметричных соединительных кабелях, инструментальных и speaker-кабелях. Аббревиатура «TS» расшифровывается как: T – Tip, что означает «кончик» и S – Sleeve, что можно перевести как «гильза». Именно из этих двух частей состоит этот разъём. При использовании двухконтактного разъёма контакт Tip (2) соединяется с сигнальным проводником, а контакт Sleeve (1) – с общим или земляным проводником, например, экранирующей оплеткой. 4 — изоляция. |
TRS phone jack (англ. Tip, Ring, Sleeve – что переводится как Кончик, Кольцо, Гильза) выглядит как TS phone 1/4″, за тем лишь исключением, что имеет дополнительный сегмент вала под названием «кольцо». «Кончик», «кольцо» и «гильза» позволяют подключать два провода, а также использовать землю. Трехконтактный разъём при использовании для симметричной коммутации распаивается следующим образом: контакт 1 (Sleeve) соединяется с общим проводником. Контакт 2 (Tip) предназначен для передачи сигнала в фазе. В этом случае он называется «hot», «плюс», «фаза», «фаза плюс» или «горячий». Контакт 3 предназначен для передачи сигнала в противофазе. Его называют «cold», «минус», «противофаза», «фаза минус» или «холодный». При двухканальной передаче, контакт 1 (Sleeve) используется для соединения с общим проводником, а контакты 2 (Tip) и 3 (Ring) – для сигнальных проводников первого и второго канала соответственно. Частным случаем двухканальной передачи является передача стереофонического сигнала. Ярким примером этому могут служить наушники. При стереофонической передаче, контакт 1 (Sleeve) – общий, контакт 2 (Tip) передает сигнал левого канала, а контакт 3 (Ring) – правого. Другим случаем двухканального использования разъёмов типа джек является двунаправленная передача звуковых сигналов. Ярким примером этому может служить разъём разрыва (insert) канала на микшерном пульте. Как и везде, контакт 1 – общий, а вот стандарта распайки для второго и третьего контактов не существует. Один из двух оставшихся контактов – выход, а второй – вход. |
| XLR разъёмы (иногда называют «Switchcraft», «Cannon» и «канон») – это то, что вы обычно видите на концах микрофонного кабеля (как разъёмы типа «мама», так и типа «папа»). Эти разъёмы могут иметь три, четыре, пять и более контактов. Трехконтактные разъёмы XLR имеют наибольшую распространенность в звуковом оборудовании. Они применяются для симметричной передачи аналоговых сигналов микрофонного или линейного уровня, цифровых сигналов, а также синхросигнала. Трехконтактные разъёмы XLR используются на симметричных соединительных кабелях для отправки сигнала от микшерного пульта к динамикам, и от DMX контроллера к осветительному оборудованию. Разъёмы XLR с количеством контактов более трех применяются в ламповых и стереофонических микрофонах. | |
RCA разъёмы – наиболее часто используемые на потребительском стерео оборудовании, проигрывателях компакт-дисков и вертушках. RCA кабели, как правило, представляют собой пару проводов, формованных вместе так, что только концы их разделены. Многие микшерные пульты имеют RCA входы для подсоединения стерео проигрывателя компакт-дисков к PA system, а некоторые пульты имеют также RCA выходы для подключения к записывающим устройствам.
Разъёмы типа «банан» / Banana plug – это двусторонний разъём, используемый на speaker-кабелях, часто только на конце усилителя, либо на обоих концах, когда усилители снабжены соответствующим гнездом. Главным достоинством разъёма типа «банан» является то, что провода не спаяны. Концы проводов проскальзывают в отверстие и удерживаются на месте с помощью стопорного винта. Эта простая конструкция позволяет на месте проводить необходимый ремонт, буквально «на лету».
Speakon разъёмы используются для подключения акустических систем, все чаще встречаются для подключения динамиков в системах PA. Здесь они необходимы из-за того, что довольно надежны и не могут быть случайно выдернуты из гнезда, что случается с разъёмами типа «банан» или с TRS phone джеками. Разъёмы Speakon рассчитаны на большие значения токов, в них предусмотрена защита от прикосновения человека к токоведущим частям, что актуально для мощных усилителей. Разъёмы бывают трех видов: двухконтактные, четырехконтактные и восьмиконтактные. Чаще всего используются четырехконтактные разъёмы.
Миниджек (1/8″ mini jack) – разъём диаметром 3,5 мм, широко известен по бытовой аппаратуре. В профессиональной аппаратуре он чаще всего применяется для подключения наушников, да и то – в маленьких звуковых модулях, переносном оборудовании и прочих устройствах, где важен размер гнезда. Большее распространение миниджек получил в мультимедийном оборудовании. Разъёмы могут быть либо TS, либо TRS.
Разъёмы типа D-Sub (многоконтактный разъём D-Subminiature) – чаще можно увидеть на компьютерах. В звуковом оборудовании он применяется для передачи аналоговых сигналов микрофонного и линейного уровней, а также для некоторых звуковых цифровых интерфейсов, например, TDIF. Кроме этого, разъём D-Subminiature используется в различных RS интерфейсах. D-Sub разъёмы бывают 9 -, 15 -, 25 -, 37 и 50-контактными. DB25 размер D-Sub обычно используется некоторыми аудио-брендами (Tascam и др.) для аналогового / цифрового ввода / вывода. Микшеры Mackie используют DB25 для подключения к интерфейсу FireWire. DB25 разъёмы также используются у некоторых многоканальных кабелей (мультикоров) для аналоговых соединений, в частности тех, которые используют стандарт Tascam.
Типовая конструкция оптоволоконного кабеля
Конструкция оптоволоконного кабеля
Как соединить телевизионный кабель
Оптическое волокно может быть изготовлено из:
- Полимера;
- Кварцевого стекла.
Полимерное волокно, как правило, более стойкое к механическим воздействиям, более дешевое. Однако со временем может терять прозрачность, что отрицательно сказывается на долговечности изделия.
Стеклянные световоды имеют лучшие оптические характеристики, но более дороги и хрупки.
Сравнение с HDMI
Кабель питания для компьютера
У оптоволоконных систем связи начала 2000-х лет появился серьезный конкурент. Это устройства передачи цифровой информации, в том числе звукового сигнала через кабель HDMI.
Кабель HDMI
HDMI (High Definition Multimedia Interface) – интерфейс для мультимедийных систем высокой четкости.
Большим плюсом HDMI соединения является возможность передачи одновременно в высоком качестве цифровых сигналов, как видео, так и звука. Причем звук может пересылаться по восьми каналам с 24 битным разрешением и частотой 192 кГц. При этом в акустической системе легко реализуется объемный звук. По количеству передаваемой звуковой информации интерфейс HDMI превосходит оптоволоконные системы. Для бытового использования кабели HDMI имеют длину 1,5-3 метра, но могут достигать и 15 м.
Единственным минусом HDMI проводника можно считать передачу сигнала по металлическим проводникам. Хотя они надежно экранированы, вероятность помех от местных электромагнитных полей остается.
Вытеснит ли HDMI оптоволоконику? В ближайшее время вряд ли. Выпущено множество акустических систем, музыкальных центров с применением оптического аудио канала, и их выпуск продолжается. Выбрать должен будет потребитель.
Nordost Blue Heaven USB 2,0 м (*победитель теста)
Конструкция
Среднетолстый, достаточно жесткий и пружинящий кабель. использована фирменная микромонофиламентная конструкция, проводники из посеребренной бескислородной меди и фторопласт в качестве диэлектрика. Имеется двойное экранирование. Позолоченные разъемы запрессованы в пластиковые корпуса, которые дополнительно закрыты термоусадочными трубками. Изготовлен кабель, как и вся прочая продукция Nordost, в США. Доступные варианты длины — 1, 2, 3 и 5 м.
Звучание
Почерк чуть смягченный, прохладный, но очень мелодичный и одновременно детальный. Звук подробный, детальный и комфортный даже для длительных прослушиваний совершенно различных жанров. Тональный баланс ровный, весь частотный диапазон прорабатывается уверенно. Разве что есть совсем небольшой количественный акцент на низких частотах, но без какой-либо потери качества и контроля. Что особенно приятно — совершенно нет резкости, звучание естественное и аккуратное. И при таком почерке нет каких-либо перепадов или ухудшения детальности в зависимости от жанров или форматов. Сцена как будто округлая — объемная, но ее не хочется делить на ширину и глубину. Планы рисуются точно и четко, а образы подвижны, естественно телесны и соразмерны.
Оптоволоконный кабель для аудио устройств
Практически все высококачественные системы воспроизведения звука имеют оптический канал.
Передача звука в цифровом формате между удаленными устройствами подчиняется протоколу SPDIF (Sony*/Philips* Digital Interface Format). Его реализация в оптическом варианте была сделана фирмой Toshiba и стала общепризнанным стандартом под названием TOSLINK.
Оптический звуковой выход
Вид оптического цифрового аудиокабеля системы TOSLINK
Для портативных устройств, например, ноутбуков, могут применяться более миниатюрные разъемы Mini TOSLINK.
Разъем Mini TOSLINK
Кабель для домашнего кинотеатра и телевизора
Подключить акустическую систему «Домашний кинотеатр» к телевизору можно четырьмя основными способами:
- Электрическим аналоговым проводом с разъемами «Тюльпан»;
- Коаксиальным электрическим кабелем;
- Оптоволоконикой;
- Соединителем HDMI.
Аналоговый кабель
Подключение аналоговым электрическим проводником является самым простым и «древним» способом. Потребуется двухканальный соединитель с 2 + 2 разъемами «Тюльпан» (RCA), двух цветов красного и белого.
Аналоговый кабель с разъемами «Тюльпан»
Подключается аналоговый аудиовыход телевизора «AudioOut» к входу ресивера домашнего кинотеатра «AudioIn». Цвета «Тюльпанов» соответствуют цветам гнезд ресивера и телевизора.
Качество пересылки сигнала при таком соединении невысокое.
Коаксиальный цифровой кабель
Лучшее качество достигается при применении коаксиального кабеля. Аудиосигнал передается в цифровом виде, согласно протоколу S PDIF,по экранированному проводу.
Кабель соединяет гнездо телевизора с маркировкой «COAXIALOUT» или «S/PDIF-OUTCOAXIAL» и гнездом ресивера «COAXIALIN».
Внимание! Необходимо соблюдать направленность подключения соединителя для правильной передачи аудиосигнала от телевизора к домашнему кинотеатру. Маркировка направления имеется на изделии.
Качество звучания высокое, однако вероятность помех от электромагнитных полей имеется.
Оптоволоконика
Оптический аудиокабель подключается к гнезду телевизора с маркировкой Optical-Outили Out-Toshlink и гнезду ресивера Optical-In или Toshlink-In.
Внимание! При установке оптического соединителя следует стараться лишний раз не перегибать его и не перекручивать в продольном направлении.
Качество передаваемого звука при применении оптоволокна считается наилучшим.
HDMI кабель
Для передачи сигнала на домашний кинотеатр следует убедиться, что и телевизор, и аудиосистема поддерживают интерфейс ARC(Audio Return Channel). Коммутация соответствующих гнезд «HDMI-ARC» телевизора и аудиосистемы производится соединителем HDMI версии v 1.4, вариант «b».
Подключение производится просто, качество звука не хуже, чем у оптического канала.
Правила прокладки коаксиального кабеля
- Петли и изгибы нарушают однородность кабеля. Это приводит к высокочастотным потерям, то есть потере мелких деталей изображения, а также удвоению изображения из-за отражений сигнала. Качество изображения будет лучше, если изгиб петли будет в 10 раз больше диаметра коаксиального кабеля. Это равносильно высказыванию: «радиус петли должен быть не меньше 5 диаметров или 10 радиусов кабеля.
- При прокладке коаксиального кабеля следуйте указаниям производителя о допустимых радиусах изгиба и рекомендуемом расстоянии между местами крепления.
- При прокладке не разбрасывайте кабель по полу. Если случайно наступить на него или поставить тяжелый предмет, передача сигнала резко ухудшится.
- Протягивая кабель, не прикладывайте к нему больших механических усилий, не пытайтесь протянуть через маленькое отверстие в стене или узкий короб. Это может привести к деформации или внутреннему обрыву центральной жилы и экранирующей оплетки.
- Не прокладывайте коаксиальный кабель рядом с проводами электропитания и другими источниками электромагнитных помех.
- Разрыв кабеля посередине и заделка образовавшихся концов приведет некоторой потере сигнала, особенно, если концы заделаны плохо или использованы некачественные BNC-разъемы. Хорошая заделка дает потерю сигнала всего в 0,3 – 0,5 дБ. Если на одном кабеле не слишком много заделок, то сигнал пострадает незначительно.
- Для перехода с разъема на разъем пользуйтесь специальными переходниками (рис. 5).
Рис. 5 Переходники для видеосигнала
1
– BNC-вилка на RCA-розетку;
2
– BNC- розетка на RCA-вилку;
3
– BNC-розетка-розетка;
4
– RCA- розетка-розетка;
5
– BNC-вилка на Т-образный разветвитель с двумя BNC-розетками;
6
– BNC-вилка на Y-образный разветвитель с двумя BNC-розетками;
7
– BNC-розетка с терминатором 75 Ом;
8
– 3,5-мм стереофонический штекер на разветвитель с двумя RCA-розетками.
Степень искажения синусоидальных сигналов линиями связи оценивается по таким характеристикам, как затухание
и
полоса пропускания
.
Затухание показывает, насколько уменьшается мощность эталонного синусоидального сигнала на выходе линии связи по отношению к мощности сигнала на входе этой линии.
Затухание сигнала на 100 футов длины некоторых популярных зарубежных кабелей показано в таблице 1.
Таблица 1. Затухание сигнала в коаксиальных кабелях
| Тип кабеля | Волновое сопротивление (Ом) | Затухание сигнала на 100 футов длины, дБ | |||
| Частоты, МГц | 1 | 10 | 100 | 1000 | |
| RG-59/U | 72 | 0,6 | 1,1 | 3,4 | 12 |
| RG-6/U | 72 | 0,4 | 0,8 | 2,7 | 9,8 |
| RG-11/U | 72 | 0,2 | 0,4 | 1,3 | 5,2 |
| RG-58/U | 50 | 0,4 | 1,3 | 4,5 | 18,1 |
| RG-8/U | 50 | 0,2 | 0,5 | 1,5 | 4,8 |
СОВЕТ
При выборе марки коаксиального кабеля для инсталляции всегда следите за тем, чтобы его полоса пропускания превышала ширину спектра передаваемого сигнала.
Параметры оптического кабеля для качественного соединения
При покупке оптоволоконного проводника следует обратить внимание на следующие факторы:
- Длина кабеля должна быть разумно короткой. Не стоит покупать проводник длиной 10 метров, если соединяемые устройства находятся на расстоянии всего лишь 2-3 м. Запас здесь только вредит – повышается цена товара, растет вероятность искажений сигнала, значит, и качества акустики.
- Лучше приобретать оптический звуковой кабель, сделанный из стекла, с большим количеством волокон. Желательно, чтобы соединитель был достаточно толстым, его защитная оболочка имеет большие размеры и сможет защитить волокна от механических повреждений.
- Пропускная способность оптического соединителя должна быть не ниже 9 МГц, лучше – 11 МГц.
- Соединитель не должен иметь следов перегибов и перекручиваний.
- Покупку следует делать в проверенном месте. Цена проводника должна быть разумно большой. Дешевый оптоволоконный переходник, еще и купленный в сомнительном месте, приведет к разочарованию качеством звука, если он (звук) вообще будет.
Аудио системы пользуются заслуженным признанием у профессионалов-звуковиков и фанатов-меломанов: у всех тех, для кого высококачественное воспроизведение звука является главным фактором в работе, хобби или просто отдыхе.