Kaiutinkaapeleiden vaikutukset

reviews

Kaiutinkaapeleiden vaikutukset äänentoistojärjestelmässä

Keijo Tanskanen
Tietoliikenneinsinööri

18.5.2005

Johdanto

Kaapeleiden vaikutuksien arviointi on äänentoistoa harrastavien keskuudessa aina ajankohtainen ja herkkäkin asia. Jostain syystä se aiheuttaa kiivastumista enemmän kuin moni muu aihe. Tähän ovat varmasti syynä osittainen tekninen tietämättömyys, kokemattomuus ja hyvin vahvat ennakkoluulot. Eniten väittelyä ovat ehkä aiheuttaneet kaiutinkaapelit, joiden vaikutuksista on keskusteltu melko säännöllisesti eri verkkofoorumeissa. Jotkut harrastajat ovat julkaisseet omia artikkelejakin aiheesta. Asioiden käsittely on kuitenkin ollut varsin usein puutteellista ja kapeakatseista. En aio julistaa tälläkään artikkelilla mitään absoluuttista totuutta, vaan tarkoituksena on ollut luoda syvällisempi, laajakatseisempi ja monipuolisempi kuva aiheesta. Artikkeliin olen sisällyttänyt melko paljon myös laskennallista ja mittaustietojen tarkastelua, koska usein väitettyä kaapeleiden välisten erojen olemattomuutta perustellaan juuri niihin perustuen. Tarkastelu on näiltä osin lähinnä tulosmuotoista, koska kirjoituksen sisällön ensisijainen tarkoitus on lähestyä aihetta mahdollisimman käytännönläheisesti.

Kaiutinkaapelin tehtävä

Kaiutinkaapelin tehtävänä on siirtää siihen syötetty informaatio, signaali, mahdollisimman puhtaasti kaiuttimelle. Kaapeli sijaitsee kahden impedanssin välissä (vahvistimen lähtöimpedanssi ja kaiuttimen impedanssi), mutta sillä ei kuitenkaan tehdä varsinaista impedanssisovitusta. Kaiuttimen impedanssin suuruus ja vaihe vaihtelevat koko taajuusalueella suuresti tuotteesta riippuen. Näin ollen impedanssisovituksen tekeminen on mahdotonta muutoin kuin jollekin tietylle kaiutinparille. Tällöin sovitus ei ole kuitenkaan perinteistä impedanssisovitusta, vaan resonansseihin ja taajuusvasteeseen vaikuttamista.

Usein kaiutinkaapeliin ollaan liittämässä myös aaltojohto-ominaisuuksia. Näin ei saa kuitenkaan tehdä, koska johtimen pituus on aallonpituuteen nähden tavattoman pieni. Aallonpituushan on suoraan verrannollinen signaalin nopeuteen (kaapelissa se on lähellä valon nopeutta) ja kääntäen verrannollinen taajuuteen.

Kaiutinkaapelin sähköiset parametrit

Johtimen resistanssi, induktanssi ja kapasitanssi ovat varsin yleisesti tunnettuja parametreja. Näiden vaikutuksia käsitellään kuitenkin valitettavan usein puutteellisesti. Parametrit riippuvat kaapelin geometriasta, johdin- ja eristemateriaalin sähköisistä ja magneettisista ominaisuuksista. Parikaapelin sijaiskytkentä nähdään alla olevassa kuvassa 1.

Kuva1. Parikaapelin sijaiskytkentä

Kaapelin konduktanssi G voidaan unohtaa äänitaajuuksilla, koska se vaikuttaa vain hyvin korkeilla taajuuksilla. Sen paikalle voidaan sijoittaa kaiuttimen impedanssi Z_KAIUTIN, jolloin kytkentää voidaan tarkastella laskennallisestikin. Kaiuttimen impedanssi koostuu sekä reaaliosasta R_KAIUTIN että imaginääriosasta X_KAIUTIN. Kaiuttimen impedanssi vaihtelee koko taajuusalueella tehden kaiuttimesta välillä joko kapasitiivisen tai induktiivisen kuorman.

Kaapelin sarjaresistanssiarvo (R) riippuu johdinmateriaalin resistiivisyydestä, johtimen pituudesta ja poikkipinta-alasta.

Usein etenkin halvemmissa kaiutinjohdoissa resistanssin arvo muuttuu merkittävästi siirryttäessä matalista korkeisiin taajuuksiin. Muutos voi olla pahimmillaan kymmeniä prosentteja.

Sarjainduktanssi tekee kaapelista alipäästösuotimen, joten se aiheuttaa äänitaajuusalueen yläpäässä vaimenemista ja jännitteen positiivista vaihesiirtymää virtaan nähden. Sarjainduktanssi aiheuttaa siis taajuusriippuvan impedanssikomponentin kaapeliin. Sitä kutsutaan induktiiviseksi reaktanssiksi X_L ja se lasketaan seuraavalla kaavalla.

Sarjainduktanssi pienenee johtimen paksuuden kasvaessa. Näin ollen suuren johdinpinta-alan (pieni resistanssi) omaavalla kaapelilla on helposti myös pienempi induktanssi kuin pienemmän johdinpinta-alan omaavalla. Tällöin parin johtimien täytyy kuitenkin olla yhtä tiukasti punottuja.

Rinnakkaiskapasitanssi vaikuttaa kaapelissa myös alipäästösuotimena, mutta se aiheuttaa jännitteen negatiivisen vaihesiirtymän virtaan nähden. Kapasitanssi aiheuttaa siis myös taajuusriippuvan impedanssikomponentin kaapeliin. Komponenttia kutsutaan kapasitiiviseksi reaktanssiksi X_C, ja se saadaan laskettua alla olevasta kaavasta.

Sekä sarjainduktanssi että rinnakkaiskapasitanssi kasvavat kaapelin pituuden kasvaessa.

Kun parikaapelin vaikutusta tarkastellaan osana koko toistoketjua, tulee huomioida myös vahvistimen lähtöimpedanssi. Mikäli vahvistimen lähtöimpedanssi on 0,1 ohmin luokkaa tai pienempi ja taajuusvasteen suodatus alkaa reilusti äänitaajuusalueen ulkopuolelta, niin lähtöimpedanssin vaikutukset ovat kuitenkin varsin pienet.

Rinnakkaiskapasitanssi muodostaa kaiuttimen impedanssin kanssa myös rinnakkaisresonanssipiirin niillä taajuuksilla, kun kaiuttimen kuorma on induktiivinen.

Resonanssi saavutetaan, kun X_c- X_KAIUTIN = 0. Sarjainduktanssi muodostaa rinnakkaiskapasitanssin ja kaiuttimen impedanssin rinnankytkennän kanssa sarjaresonanssipiirin, jonka resonanssitaajuus saavutetaan, kun reaktiiviset komponentit kumoavat toisensa X_L- X_cIIX_KAIUTIN=0.

Koska kaiuttimen impedanssi vaihekulmineen vaihtelee usein melko paljon koko taajuusalueella, voi resonanssitaajuuksia olla useitakin (usein radiotaajuusalueilla). Vastaavanlainen tarkastelu tulee suorittaa myös admittanssin (impedanssin käänteisarvo) suhteen. Edellisissä tarkasteluissa on yksinkertaistamisen vuoksi oletettu, että vahvistimen lähtöimpedanssi on puhtaasti reaalinen, mitä se ei yleensä ole.

Edellisillä kaavoilla saadaan laskettua eri komponenttien itseisarvot. Jos halutaan laskea jonkin taajuisen jännitteen ja virran vaiheetkin, tulisi laskennassa huomioida kunkin komponentin vaihekulmat. Resistanssilla se on 0 astetta, induktiivisella reaktanssilla +90 astetta ja kapasitiivisella reaktanssilla -90 astetta. Vaiheiden laskeminen on kohtuullisen helppoa kompleksilukulaskentaa, mutta sitä ei ole tarkoituksenmukaista liittää tähän yhteyteen. Signaalin siirron kokonaisuutta tarkasteltaessa vahvistimen lähtöimpedanssin reaali- ja imaginääriosa on myös huomioitava piirin laskennallisessa tarkastelussa erillisinä sarjakomponentteina.

Sähköisten parametrien arviointi

Ideaalitapauksessa R, C ja L olisivat nollia ja sen johtimet olisivat täysin suojassa ulkoisilta häiriöiltä sekä kaiuttimen kuorma olisi puhtaasti resistiivinen. Tähän ei tietenkään pysty mikään kaapeli ja/tai kaiutin.

Kaapelin sarjaresistanssi vaimentaa signaalia teoriassa yhtäläisesti koko taajuusalueella ja aiheuttaa siis vain signaalin vaimenemista, ei muuta vääristymistä. Kun kaapelin resistanssin vaikutuksia tarkastellaan yhdessä vahvistimen lähtöimpedanssin ja kaiuttimen impedanssin kanssa, taajuusvasteeseen voi tulla muutoksia. Tällöin sekä vahvistimen lähtöimpedanssin että kaapelin resistanssin on oltavahuomattavan suuret, vähintään ohmin kymmenesosia. Tämä arvo on kuitenkin suhteellisen helppo saavuttaa kaapelissa tavallisillakin johdinmateriaaleilla ja johdinpinta-aloilla. Kaapeliresistanssista ei siis ole informaation siirrolle haittaa, kunhan se vain on korkeintaan sadasosien luokkaa kaiuttimen minimi-impedanssista ja pysyy vakiona koko äänitaajuuskaistalla. Suuri kaapeliresistanssi aiheuttaa luonnollisesti suuremmat häviöt kaapelissa, ja pienen lähtöimpedanssin omaavan vahvistimen kera systeemin vaimennuskerroinkin huononee tällöin merkittävästi.

Kaapelin rinnakkaiskapasitanssi on käytännössä taajuusvasteen kannalta merkityksettömän pieni. Sen sijaan kaapelin sarjainduktanssi voi vaikuttaa korkeiden taajuuksien toistoon, mikäli sen suuruus on enemmän kuin muutama . Kaapelin reaktanssien vaikutusta on kuitenkin parempi tarkastella resonanssien näkökulmasta, etenkin yhdessä vahvistimen(lähtö) ja kaiuttimen impedanssin kanssa. Kaapelin reaktanssit aiheuttavat yhdessä vahvistimen lähtöasteen sekä kaiuttimen reaktanssien kanssa resonansseja. Äänitaajuusalueelle sattuvan resonanssin suuruus taajuusvasteessa voi olla yli yhden desibelinkin, useimmiten kuitenkin sen alle. Vaikutus ei tunnu kovin suurelta, mutta sillä on merkitystä, koska se vaikuttaa laajalla alueella. Monissa testeissähän on osoitettu, että esimerkiksi 0,5 dB:n laajakaistainen vaimennus korkeilla taajuuksilla on melko helposti kuultavissa. Kaapelin reaktanssisuunnittelulla voidaan vaikuttaa myös resonanssin taajuuteen. Tarkoituksenmukaisinta on pyrkiä siirtämään resonanssi mahdollisimman matalille taajuuksille, jolloin se ei väritä ääntä niin paljon kuin ylempänä ollessaan (korva on epäherkempi bassoalueen pienten korostumien havaitsemisessa).

Siniaallolla mitatun vastekäyttäytymisen sijaan resonanssien vaikutuksia on parempi tutkia spektrin ja pulssimuodon vääristymisen kautta. Tällöin havaitaan, että pulssi vääristyy ja spektriin syntyy särökomponentteja, joiden suuruus on esimerkiksi -40 dB tasolla heikommilla kaapeleilla. Vieläkin olennaisempaa on se, että särökomponentit ovat siirtyneet vaiheeltaan alueelle, jossa on alkuperäisen signaalin matalatasoisempia komponentteja!? Tämä aiheuttaa kuuntelun kannalta matalatasoisen informaation hukkumista ja sävyjen vääristymistä. Yleensä osa resonansseista sijoittuu myös radiotaajuuksille. Tällöin kytkentä toimii antennivirittimenä ja muodostaa otollisen alustan häiriöiden tunkeutumiselle järjestelmään. Tätä aihepiiriä käsitellään myöhemmin.

Kaiutinkaapelin vaikutusten arviointi kaiuttimen vaihetoistoon on melko hankalaa, koska kaiutin itsessään jo aiheuttaa vaihepoikkeamia, esimerkiksi -30 ja 30 asteen välillä koko toistoalueella. On myös hiukan epäselvää mihin kaikkeen vaihetoisto vaikuttaa. Usein vaikutukset kuitenkin liitetään mm. äänikuvan muodostukseen, tilan hahmottumiseen ja äänen puhtauteen. Tavoitteenahan on, että kaiuttimen vaihetoisto olisi mahdollisimman paljon 0 asteen tienoilla, jotta käyttöön saataisiin mahdollisimman suuri teho eikä eri taajuuskomponenttien välille syntyisi kulkuaikaeroja. Kaiutinkaapeli ei siis saa ainakaan huonontaa merkittävästi kaiuttimen jo muutoinkin aaltoilevaa vaihetoistoa. Hyvän kaapelin reaktanssien aiheuttama vaihe-eron lisä pysyykin tämän vuoksi alle asteen suuruisena.

Usein harrastajapiireissä esille tuotu kaapelin ominaisuus on ahtautumisilmiö (skin effect) tai sisäinen impedanssi (internal impedance). Tässä ilmiössä kaapelin elektronit siirtyvät kulkemaan korkeilla taajuuksille enemmän kaapelin pinnassa, joten johtimen sisäinen impedanssi ei ole tällöin niin vaikuttava tekijä kuin matalilla taajuuksilla. Ilmiön seurauksena äänialueen korkeimmat taajuudet voivat vaimentua kaiutinkaapelissa maksimissaan joitakin desibelin kymmenysosia. Sisäinen impedanssi on syyllinen myös ryhmäviiveen syntymiseen, koska korkeiden taajuuksien pienempi kulkuaika johtuu siitä.

Ryhmäviive (group delay) kuvaa eri taajuuskomponenttien etenemistä kaapelissa aika-asteikolla. Ryhmäviive muodostuu kaapelin impedanssin vaikutuksesta ja on verrattavissa eri taajuuksien vaihe-eroihin. Aika-asteikolla tarkastelu on kuitenkin havainnollisempaa. Tiedetään, että jo yhden instrumentin pitkäkestoisen perusäänen spektri sisältää Fourierin teoreeman mukaan hyvin monta eritaajuista siniaaltokomponenttia. Näiden taajuuskomponenttien aikaeron oletetaan olevan äänitteessä 0, eli ne kuuluisivat yhtäaikaisesti, mikäli äänitettä pystyttäisiin kuuntelemaan ilman toistojärjestelmää. Nämä komponentit kulkevat kuitenkin myös kaiutinkaapelin läpi eri nopeuksilla, mikä aiheuttaa signaalin vääristymistä. Instrumentin korkeammat taajuuskomponentit saapuvat kaiutinliitäntään ennen kuin matalammat taajuudet. Ero voi olla esimerkiksi 50 ns taajuuksien 1 kHz ja 15 kHz välillä: 15kHz:n komponentti saapuu perille ensin. Joidenkin lähteiden mukaan ääni kuullaan tällaisessa tapauksessa alkuperäistä kirkkaampana. Teoria ja kirjoittajankin käytännön kokemukset näyttäisivät tukevan tätä ajatusta, mutta aiheesta on valitettavan vähän tutkimustietoa.

Yhteenvetona voidaan sanoa, että kaikki kytkennän impedanssit aiheuttavat häviöitä, vaihesiirtoa ja energian varastoitumista ja purkautumista (reaktanssien aiheuttamia), joilla on vääristäviä vaikutuksia informaation siirtoon.

Kaapelin rakenne ja sen vaikutukset

Kaiutinkaapelin rakenteellakin on merkittäviä vaikutuksia informaation siirron laatuun. Rakenteellisiin piirteisiin kuuluvat mm. johtimien etäisyys toisistaan, geometria, materiaalivalinnat, liitostekniikka sekä erilliset häiriösuojausratkaisut.

Kaapelin geometrialla vaikutetaan sekä häiriösuojaukseen että reaktansseihin. Pieneen induktanssiin päästään lattakaapeliratkaisuilla, mutta ongelmaksi voi muodostua tällöin suuri kapasitanssi ja häiriösuojauksen toteutuksen hankaloituminen. Kun kaapeli rakennetaan lukuisista yksittäin eristetyistä johtimista, puhutaan Litz-kaapelista. Tälläkin ratkaisulla päästään pieneen induktanssiin, mutta samalla kuitenkin riittävän suureen johdinpinta-alaan. Johtimien keskinäisellä etäisyydellä vaikutetaan myös kaapelin induktanssiin. Tiukemmin punotuilla kaapeleilla saavutetaan pienempi induktanssi ja näin ollen vähemmän vaimentunut diskantti. Koska häiriösuojaus on hyvin suuri asiakokonaisuus, se käsitellään omana otsikkonaan myöhemmin.

Kaapelin materiaalivalinnat ovat tiettyyn rajaan asti tärkeitä. Laadukkaasta hapettomasta kuparista tehdyt johtimet ovat usein riittävän hyvät. Hopeasta ja kullasta ei ole sanottavasti hyötyä muutoin kuin ehkä johtimien suojapinnoitteena ja liitinmateriaalina. Hiilikuitu tarjoaa metalleihin nähden selkeästi paremmat ominaisuudet taajuusvasteen, vaihekäyttäytymisen ja ryhmäviiveen osalta. Siitä valmistetut laadukkaat kaapelit ovat kuitenkin toistaiseksi hirvittävän kalliita ja niitä on hyvin rajoitetusti saatavilla. Myös kaapelin eristemateriaaleilla on merkitystä. Kun johtimien eristemateriaaliksi valitaan teflon tai polypropyleeni, niin saavutetaan hyvä eristys ja kestävyys ilman, että kapasitanssi muodostuu ongelmaksi. Eristemateriaaleilla ja kaapelin vaipalla vaikutetaan myös siihen, miten hyvin kaapeli säilyttää ominaisuutensa, kun sitä käsitellään ja taivutetaan.

Kaapelin liittimien ja juotosten laadun arviointi on hankalaa, mutta siinä voidaan hyödyntää paljon elektroniikan asiantuntijoiden kokemuksia. Markkinoilla on paljon erilaisia banaani- ja haarukkaliittimiä, joiden laatu ja yhteensopivuus eri kaiutinliitäntöjen kanssa on vaihtelevaa. Laadukkaissa kaiutinkaapeleissa käytetään poikkeuksetta kuitenkin laadukkaita ja tukevia liittimiä, jotka on pinnoitettu pehmeämmällä metallilla, usein kullalla, paremman kontaktin mahdollistamiseksi. Kultaus toimii myös liittimissä hyvänä suojamateriaalina hapettomuutensa ansiosta. Juotoksien laadussa ja aineissa on suuria eroja. Laadukkaissa kaapeleissa käytetään juotinaineena korkealaatuista hopeatinaa. Sen erottaa tavallisesta tinasta kirkkaamman näkönsä ja kovuutensa ansiosta. Hyvän juotoksen erottaminen vaatii kuitenkin kokemusta ja ehkä mikroskooppiakin. Hyvä juotos on tehty ohjeiden mukaisesti ja siinä on tasaisesti levinnyt tinaus sekä suuri kontaktipinta liittimeen. Huonot kontaktit voivat pilata signaalia monin tavoin, tulee säröä, vaimennusta ja puutteita dynamiikassa jne.

Häiriösuojaus

Häiriöillä tarkoitetaan tässä yhteydessä sekä radiotaajuisia että muita sähkömagneettisia häiriöitä [RFI (Radio Frequency Interference), EMI (Electro Magnetic Interference)].

Häiriöiden merkitystä vähätellään yleisesti puhuttaessa kaiutinkaapeleista tai vahvistimen kaiuttimelle syöttämästä informaatiosta. Teknisesti ajateltuna tälle näkemykselle löytyykin perusteita, sillä hyötysignaalin taso on useimmiten kymmeniä desibelejä korkeampi kuin ennen vahvistusta ja näin ollen informaatiota ei ole niin helposti hukkumassa ja vääristymässä kuin esimerkiksi välikaapeleissa. Usein unohdetaan kuitenkin mm. seuraavat tosiseikat.

Mikään kaapeligeometria ei ole käytännössä ideaalinen.

Kaiutinkaapeli toimii myös antennina.

Kaiutinkaapeli ja kaiutin muodostavat resonanssipiirin, jonka resonanssitaajuudet voivat olla häiriöille otollisia.

Useimmat vahvistimet ovat takaisinkytkettyjä malleja ja näin ollen herkempiä ulostulossa makaaville häiriöille.

Vahvistin vahvistaa myös sen sisään menossa olevia häiriöitä ja kohinaa.

Sähköverkon häiriöt voivat päästä vahvistimen virtalähteen kautta sotkemaan signaalia ja/tai lisäämään kohinatasoa.

Vahvistimet ovat yleensä jo kustannussyistä häiriösuojaukseltaan enemmän tai vähemmän puutteellisia (kotelointi ja suodatuspiirit).

Elämme tänä päivänä ympäristössä, joka on äänentoistonkin kannalta katsoen täynnä sähkömagneettisia häiriöitä (radiosignaalit, sähkölaitteet ja ympäristön sähköinen infrastruktuuri, esimerkiksi junaradat!).

Oikein suunnitellusta suojauksesta tai suodatuksesta ei voi olla muuta kuin hyötyä informaation siirrolle, tulivatpa häiriöt toistoketjuun mistä hyvänsä!

Mittaustietojen saaminen tästä aiheesta on valitettavasti hyvin vaikeata. Joko niitä ei ole halutussa muodossa tai niitä ei julkaista yrityspoliittisista syistä. Ongelmat ovat kuitenkin monien käytännössä kokemia, myös kirjoittajan, joten empiiristä tietoa niistä kyllä löytyy. Harrastaja joutuukin normaalisti tyytymään teoriatietoihin sekä subjektiivisiin kokemuksiin. Tämä ei kuitenkaan häiritse kuin osaa harrastajakuntaa, sillä suuri osa kuuntelee ja toteaa asiat itse! Radiohäiriöiden torjunnasta on kuitenkin saatavissa melko runsaastikin tietoa, esim. Tomi Engdahlin artikkeli, http://www.hut.fi/~then/mytexts/radiohairiot.html.

Häiriösuojaus on toteutettu sekä kaiutin- että välikaapeleissa pyrkimällä mahdollisimman hyvään geometriaan (mm. parikierto ja matrix-rakenteet ), käyttämällä kaapelivaippaa, ferriittejä ja kaapeliin integroituja suodinratkaisuja. Kierretyn parin käyttäminen on näistä selkeästi yleisin ja teknisesti myös hyvä ratkaisu, josta on kehitetty edelleen useamman johtimen/johdinkimpun matrix-rakenteita. Metallivaipan(suojattu parikaapeli) käyttö suojaa staattisen sähkön purkauksilta (Faradayn häkki), mutta lisää jonkin verran kaapelin kapasitanssia. Ferriitit suojaavat melko tehokkaasti korkeampien radiotaajuuksien häiriöiltä, mutta ne eivät ole kovin tehokkaita matalammilla taajuuksilla.

Erillinen suodinratkaisu yhdessä kierretyn parikaapelirakenteen kanssa on näistä luonnollisesti tehokkain oikein toteutettuna. Tällöin pystytään lisäksi vaikuttamaan kaapelin ja yleistetyn kaiutinkuorman muodostamaan resonanssitaajuuteen. Erityistä tarkkuutta erillinen suodinratkaisu vaatii kuitenkin ryhmäviiveen vakauden säilyttämisessä sekä suodatuksen jyrkkyyden ja laajakaistaisuuden säilyttämisessä. Suodinratkaisun tulee myös olla sekä sähköisesti että mekaanisesti kestävästi toteutettu. Tämä kaikki mittauksineen ja laaduntarkkailuineen tulee tietenkin maksamaan paljon ja se näkyy myös tuotteiden hinnoissa. Suodinratkaisuissa ei ole olennaista komponenttien määrä vaan laatu ja se, kuinka huolellisesti työ on tehty.

Pahimmillaan häiriöt kuuluvat purskeina tai epämääräisenä mouruamisena suoraan kaiuttimista, kun laitteisto on kytkettynä päälle. Häiriöt voivat olla jopa niin voimakkaita tai niin matalataajuisia, etteivät edes ferriittipunokset kaapeloinnissa pysty vaimentamaan niitä riittävästi. Kun häiriöt ovat pahimmillaan tuota luokkaa, kuinka paljon onkaan sitten häiriöitä, jotka aiheuttavat informaation vääristymistä tai kohinatason nousua? Vaikka RFI- ja EMI-häiriöt ovatkin useimmiten hyvin matalatasoisia verrattuna hyötysignaalin maksimiamplitudiin, niin ne sotkevat ja peittävät monesti ratkaisevan paljon matalatasoista informaatiota: sävyjä, pieniä ääniä, kaikuja ja äänikuvallisia piirteitä.

Kaiutinkaapeleiden mittaamisesta

Monet teknisesti asennoituneet harrastajat pitävät mittauksia ja käytettävyyttä lähes pelkästään perusteena äänentoistolaitteiden hankinnalle. Tässä piilee kuitenkin se ongelma, ettei suurta osaa laitteista voida hankkia, koska niistä ei ole mittaustietoja saatavissa. Lisäksi mittausmenetelmät ja -välineet ovat usein hyvin puutteellisia. Esimerkiksi siniaallolla mitattu taajuusvasteen käyttäytyminen ei pelkästään ole riittävä tapa tuoda esiin äänentoistokomponenttien piirteitä, vaikka se onkin yksi tärkeimmistä mittauksista. Edellä mainittu mittaus kertoo vain taajuusbalanssin vakioamplitudisella signaalilla, mutta mm. transienttitoistosta, matalatasoisen informaation ja dynamiikan välityskyvystä sekä signaalin osien oikea-aikaisuudesta se ei kerro mitään.

Mielestäni nykytekniikalla ainakin lähes kaikki kuultavissa oleva olisi kuitenkin myös mitattavissa. Tämä kuitenkin sillä edellytyksellä, että käytettävissä on viimeisin tekniikka, oikeat menetelmät ja hyvin suuri budjetti. Mittauslaitteistossa pitää olla tällöin ainakin monipuolinen signaaligeneraattori, josta saa myös kohinaa, oskilloskooppi, äänitaajuusalueen kattava ja riittävän selektiivinen spektrianalysaattori sekä mahdollisesti erityismittalaitteet ryhmäviiveen mittaamiseksi.

Jotkut laitevalmistajat ovat ottaneet markkinointiin mukaan myös mittaustietojen esittämisen. Näiltä osin ainakin Cardas Audion sivujen mittaustulokset vaikuttavat luotettavilta, http://www.cardas.com, josta avataan Insights ja edelleen Measuring Cable Resonance. Transparentilta löytyy hieman vähemmän yksityiskohtaista tietoa, http://www.transparentcable.com/design/destech_networks.html. Edellisten kaapelivalmistajien kotisivuilla on muutoinkin melko paljon audiotietoa.

Kuuntelun merkitys

Kokenut harrastaja kuulee laaja-alaiset alle desibelinkin muutokset vasteissa ja havaitsee helposti myös muita äänen vääristymiä ja puutteita. Lisäksi on olemassa lukuisa määrä äänellisiä ominaisuuksia, kuten dynamiikka, äänikuvan muodostus ja tilan toisto hienovivahteisine kaikuineen, jotka ovat erittäin hankalasti mitattavissa. Vaikka ne loppujen lopuksi olisivatkin mitattavissa, mitkä mittaustiedot liitetään mihinkin ominaisuuksiin ja miten niitä tulkitaan? Myös mittaustiedot sisältäviä kaiutinkaapelitestejä on olemassa valitettavan vähän tai ne vähätkin testimittaukset ovat kovin yksinkertaisia ja puutteellisia. Useimmiten harrastajan ainoa mahdollinen analysointitapa on siis laite-esitteisiin ja teoriaan tutustuminen sekä kuuntelu!

Kuuntelemalla kaapeleita vertailtaessa muun äänentoistolaitteiston laatu ja piirteet ratkaisevat paljon. Informaatio voi olla jo kaapeliin tullessaan niin vääristynyt, ettei kaapelin laadulla ole todellakaan juuri merkitystä. Kokemuksen perusteella kaiutinkaapelien välisten erojen kuuleminen vaatii hyvin laadukkaan laitteiston.

Eri kaapeleiden erilaisia ominaisuuksia voidaan hyödyntää myös halutun ”soundin” etsimisessä. Osa harrastajista kun ei halua liian paljastavaa ääntä systeemistään, ja osa haluaa piristää esimerkiksi diskanttia näiltä osin hieman hyökkäävällä kaapelilla. Näiltäkin osin välikaapeleiden merkitys on kuitenkin yleensä suurempi.

Kuuntelun merkityksen arviointi on useasta osatekijästä kiinni, etenkin kunkin harrastajan asenteesta ja painotuksista. Jos ennakkoasenne on jo sellainen, ettei kaapeleilla voi olla lopputuloksen kannalta mitään merkitystä, niin tällöin ei kannata kuunnella. Samoin, jos kaapelin tuomaa äänenparannusta pidetään joka tapauksessa merkityksettömän pienenä, ei kuuntelu tuo päätöksentekoon mitään lisäarvoa. Toki on myös myönnettävä, että plasebon (kuvitellun vaikutuksen) vaara piilee aina nurkan takana. Pieni osa subjektiivisessa kuuntelussa havaituista eroista onkin todennäköisesti kuviteltuja. Jos kuuntelukokemusten otanta on kuitenkin tarpeeksi laaja ja tulokset samansuuntaisia, niin tuloksiin voidaan luottaa. Yhteenvetona voidaan sanoa, ettei kuuntelun merkitystä voida korostaa liikaa äänentoistoa vakavammin harrastavien keskuudessa.

Kaiutinkaapeleiden merkitys

Kaiutinkaapeleiden välillä on kuultavia eroja jo aikaisemmin mainituin edellytyksin. Näiden erojen merkitys, kuten kuuntelunkin, riippuu harrastajan omista painotuksista ja muun laitteiston laadusta. Nyrkkisääntönä voidaan todeta, että kaiutinkaapeli on niitä viimeisimpiä suuren rahan sijoituskohteita laitteistokokonaisuudessa, sillä muiden komponenttien vaihdolla saavutetaan useimmiten suurempia äänellisiä parannuksia. Kaiutinkaapeleiden merkitystä ei kuitenkaan tule väheksyä. Jos rahaa on käytettävissä muun laatulaitteiston hankinnan jälkeen reilusti, niin kaiutinkaapeleihinkin voi investoida reilusti. Huippukaiutinkaapeleilla revitään tavallaan koko laitteistosta ne viimeisetkin balanssin, dynamiikan, transienttien ja hienovivahteiden rippeet esiin, ja kuuntelunautinto sen kun vaan lisääntyy!