《認識音訊線材及接頭 - Audio Cable》｜DigiLog 聲響實驗室
前言
音訊線材種類這麼多，應該怎麼選？如何使用？平衡和非平衡的差別是什麼呢？類比訊號線、數位訊號線怎麼分別？在這篇文章中將會介紹多種線材與接頭種類差異、以及它們的常見用途。
讓我們在半小時內一次搞懂常用線材!
摘要
- 傳輸訊號的不同：數位及類比線材
- 平衡與非平衡
- 常見的類比訊號接頭介紹
- 常見的數位訊號種類、線材接頭介紹
- 結論
- 補充資料
開始囉!
◐ 類比與數位訊號線
目前常常在聲音週邊器材上，傳輸聲音及其他訊號的，分為類比與數位訊號；類比線材透過電壓傳輸聲音訊號，通常傳輸樂器、麥克風訊號，分為平衡與非平衡。而數位線材則是傳輸 1 和 0 的編碼（binary code），像是 MIDI 、 S/PDIF 或是經由 USB 傳輸的都是數位訊號。
若是稍微學術一點，我們可以這樣說:
所有自然界中所產生的聲音皆可被歸為類比訊號，也就是一個連續不間斷的連續訊號，由正弦波 (Sine Wave) 所構成。另一方面，數位訊號是一個離散訊號 (非 1 即 0) ，而由人類所創造的電腦，只能聽得懂數位訊號。
◐ 平衡與非平衡
在類比訊號中，又有分平衡與非平衡，我們常常在購買線材時看到這樣的規格，這兩者之間有什麼差異？
▉ 平衡線（Balanced）：如果將一條平衡線撥開，總共有三條線，分別為正、負及地線；正極和負極線都各自傳輸相同的訊號（互為相反面），在最後合併時會將正負極的雜訊一併抵銷，所以不會因為線材長度而有訊號衰減或是易有雜訊的問題，為消除電流聲、雜音設計。
▉ 非平衡線（Unbalanced）：內部僅有一條傳導線及地線，有比較大的機會傳輸雜音或是因為線材長度而訊號衰減，非平衡線的長度都不會太長，大部分在 1.8 公尺以內。
另外，在接線時值得注意的是，必須要確認你的傳輸線路中每一個環節都是平衡的，例如必須確認你的設備、介面及混音器是否有平衡輸入及輸出，選擇平衡線（XLR、TRS），若有任何一項是非平衡，那麼就不會是平衡傳輸。
如果想將非平衡轉換到平衡訊號，則需要使用 DI box（Direct Injection Box），通常用於錄音或是現場演出，將較小的訊號轉換至相應音量的訊號大小。例如吉他、貝斯等樂器為非平衡輸出，需要經過 DI box 轉換訊號才能傳輸至混音器或 PA 系統，能夠降低噪音、增加傳輸距離。
接下來會在下面各種線材的介紹中提及如何分辨是否為平衡，以及各種線材的種類。
看完規格上 (類比或數位 / 平衡或非平衡) 的分類，接下來是我們經常用到的幾個接頭，先從 類比傳輸 開始，以下的都是類比傳輸接頭：
◐ XLR 平衡線／麥克風線：
上圖圖示以 Mogami 線材進行繪製，最常在連接麥克風時使用，為類比平衡線。XLR 公頭通常會是輸入端，用於連接喇叭、將訊號輸入硬體；母頭通常是輸出端，用於連接麥克風，或從硬體輸出。
◐ 6.3 （TRS/TS）：
常見的 6.3 接頭分為 TRS（Tip-Ring-Sleeve） 及 TS（Tip-Sleeve）兩種，前者為平衡線後者為非平衡線；在外型分辨上，TRS 在接頭上有三環而 TS 則是兩環。
▉ TRS （Tip-Ring-Sleeve）：線內和其他平衡線相同，有正、負以及地線，可以是平衡輸出也可以做非平衡輸出：一次用兩條各為左右單聲道在平衡輸出、輸入的裝置間，左右聲道的訊號將會把雜訊互相抵消，因此可以做為平衡輸出；當你使用單條 TRS 線作為雙聲道時（左右聲道使用同一條線傳輸），線內的兩條線都會被用來傳輸訊號，一條左聲道、一條右聲道，沒有另外的線可作為噪音的抵消，因此為非平衡，通常在耳機的輸出、輸入上常見。
▉ TS（Tip-Sleeve）：而 TS 線內只有兩條線，一條做為導體另一條為地線，TS 都是單聲道的。多用在單聲道輸出的設備上，像是吉他、單聲道效果踏板、部分的合成器或鼓機，在各種樂器設備上非常常見。和所有非平衡線一樣，線長越短越好。
◐ 3.5mm（TRS/TRRS）
常見的 3.5 插孔規格除了 TS 及 TRS 外，還有 TRRS 規格：
▉ TS ：傳輸單聲道，和 6.3 接頭相同構造與功能。
▉ TRS ：傳輸左、右聲道，常常在一些裝置上的 AUX 輸出及輸入上看到。
▉ TRRS ：除了分別傳輸左、右聲道以外還有麥克風的訊號，兩者都常在連接手機、電腦周邊產品以及領夾式麥克風上看到，像是 iPhone 耳機就是 TRRS 接頭。
RODE 的 Wireless GO 2 所需的接頭就是三環，因應在手機上使用的需求，所以做成符合手機規格的三環 TRRS 。在手機、平板等三環規格的裝置上，是可以使用部分 TRS 兩環的線材及裝置（像是耳機），但如果是反過來想在 TRS 兩環的裝置（像是錄音裝置、相機）上使用三環的裝置或線材時，就需要使用轉接線。
例如：想在手持錄音裝置 ZOOM H1n 上外接有線式的領夾麥克風的話，會需要一條 TRRS 轉 TRS 的線，像是 RODE 出的 SC3。
◐ RCA
RCA 線和 TS 線的構造相似，為美國無線電公司（Radio Corporation of America, 簡稱 RCA）在 1930 年代生產的收音機中大量使用的接頭，又稱 phono connector 或梅花頭。經常用於 CDJ 的連接與唱盤和 DJ 混音器的連接，在插孔上常見 Line 或是 Phono 的標示；加上黃色的端子頭便可作為 AV 端子使用，可傳輸複合視訊。
類比線材告一個段落，進到 數位線材 的部分：
◐ MIDI 線
MIDI 線所傳輸的 MIDI 資料並沒有包含任何聲音訊號，它傳輸的是音高、力度、時間等數位化指示資訊。
另外，常在設備上看到 In／Out／Thru，使用 Thru 串連 2 至 3 台裝置能夠確保 MIDI 訊號不會因為經過 Out 而受到其中一台設備的影響，產生不同步延遲的問題。
◐ USB
▉ Type-A ：為傳統電腦以及隨身碟上最常看到的插孔，Type-A 和 Type-B 都有 Mini 及 Micro 的規格
▉ Type-B：大部分在連接電腦週邊的器材上常見，Type-A 和 Type-B 都有 Mini 及 Micro 的規格，在平板、手機、行動裝置、錄音介面或是 USB 麥克風都能看到。
Blue Yeti USB 麥克風底部的 USB Mini-B 輸出。
Focusrite Scarlett 2i2 第二代 USB Type-B 輸出，最新出品的第三代則是改為傳輸速度更為高速的 Type-C 輸出 (後面會有介紹圖片) 。
▉ Type-C：自 USB 3.1 傳輸規格推出時，連同出現了 Type-C 這個新的 USB 插孔規格。目前越來越多設備將插孔改為好拔插且傳輸速度更高的 Type-C（但仍有 USB 2.0 版的 Type-C，傳輸規格是不同的；在購買、使用時需要先注意）。
Focusrite 最新推出的 Scarlett 錄音介面第三代就採用了 USB Type-C 作為輸出孔。
Focusrite Scarlett 2i2 第三代 USB Type-C 輸出。
▉ Thunderbolt 3 ： Thunderbolt 是蘋果推出的傳輸方式，在 Thunderbolt 3 中增加了傳輸流量、傳輸電量以及速度，並且選用了 Type-C 作為接孔（所以兩者是真的長得一樣的）。Thunderbolt 3 支援 USB 3.1 但 USB 3.1 並不支援 Thunderbolt 3，在購買線材與裝置時，必須確認購線材的規格，或是確認裝置是否有支援 Thunderbolt 3。
Universal Audio Apollo Twin X DUO 錄音介面為 Thunderbolt 3 輸出。
Universal Audio Apollo SOLO Thunderbolt 3 錄音介面為 Thunderbolt 3 輸出
◐ 光纖線
光纖線（Toslink／Optical規格）：經單條線材透過數位訊號傳輸多軌音訊，用來傳輸 S/PDIF 訊號以及 ADAT 訊號，例如上中的 Adam Hall K3 DTOS Toslink 線材。
S/PDIF（Sony/Philips Digital Interface Format）可同時傳輸兩軌音訊；ADAT 在取樣率為 48kHz 時可同時傳輸 8 軌音訊，在 96kHz 時為 4 軌，經常用於將多頻道與多個麥克風前級的訊號傳至介面中，兩者在錄音介面上都不難找到，是擴充輸入與輸出的常見方法。數位訊號在傳輸時需要確認兩台設備間的格式與參數是同步的，否則在傳輸時容易產生錯誤。
詳細的 S/PDIF 以及 ADAT 介紹可以參考這邊~
結語
各種線材所要傳輸的訊號內容及用途各有不同，每一個環節都有可能影響聲音的傳輸品質，注意各個設備之間的插孔及輸出訊號規格，可以避免許多後續的問題。
除了選對適用的線材與設備外，線材品質也是其中的影響因素，不論是傳輸的穩定度或是本身的耐用度，都可以是購買線材時的考慮因素，也才能讓搭配的產品有相應的效能表現。
補充資料：
BNC 線是同軸線的一種，通常在錄音室中較為常見，用於同步多個裝置的內部時鐘，維持取樣的同步及避免錯誤與雜訊。
*什麼是同軸電纜？*
同軸電纜是電線、訊號傳輸線的一種，由絕緣線包著中央銅導體的電纜線，傳輸數位訊號，常常在家用電視、無線設備或是家用影音設備上。
關於我們 —
我們是 DigiLog 聲響實驗室，專注於電腦音樂、合成器、聲音技術及數位音樂等相關領域，無論是數位音樂或是類比合成器，DigiLog 期待讓每個人都能發掘聲音的不同面向。
