當蘋果砍掉了 3.5mm 耳機插槽,為何日本音響協會還要制定全新的 4.4mm 平衡端子?

2016.11.01 04:29PM
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是當蘋果砍掉了 3.5mm 耳機插槽,為何日本音響協會還要制定全新的 4.4mm 平衡端子?這篇文章的首圖

照片來源: Phile.Web

對不少手機使用者來說,蘋果今年所推出的 iPhone 7 系列首度取消了 3.5mm 耳機孔,得到相當兩極的評價,對原本就使用藍牙耳機的消費者是不痛不癢,但習慣使用有線耳機的朋友就還要透過轉換器才能支援,使用上相較過往原生設計來的麻煩;相對之下,今年日本音響協會公布了全新的 4.4mm 平衡端子協定,當蘋果砍掉了耳機孔,新端子的意義何在?

 

先來聊聊所謂的平衡架構,一般來說,音響結構的左右聲道的正極與負極都是獨立的,不過為了方便起見,故將地極的部分串接起來,這也就是目前常見的 3 極端子連接埠的設計;然而即便將原本的音響線路的輸出改為四極,仍不算是真正的平衡架構,因為平衡架構不是只有將左右聲道地線分離而已。

 

在音響中的真平衡架構也被稱為 Dual Mono ,也就是兩個獨立的單聲道,左右聲道的正極與負極是獨立的,相較一般僅使用單一 DAC 晶片與共用左右聲道擴大結構,因為左右聲道分離後,減少不同聲道訊號的相互干擾,理論上可使聲音變的更純淨,故仔細看一些音響晶片的訊噪比,都會刻意標示立體聲與單聲道的規格。

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也就是真平衡架構中,需要具備兩聲道獨立的 DAC 以及獨立的放大結構,由於部分的 DAC 為多聲道設計,也有部分的音響利用多聲道 DAC 取代左右聲道各一個 DAC ,並連接平衡的擴大架構。而一些裝置為了簡化同時提供平衡與單端輸出的設計,故內部使用全平衡架構,但在輸出時將左右聲道負極連接。

 

平衡連接是理論上正確而理想的連接方式,由負極送出訊號,正極回收訊號,雜訊在傳遞的過程剛好可被抵銷;一般耳機常用的 3 極被稱為單端連接,其左右聲道的負極與地線是被共用的,也由於負極共用,故原本傳遞出的訊號被塞在共用的負極,也因此雜訊量也倍增,透過正極傳遞無法將雜訊抵銷。

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另一個平衡連接的特性在於輸出電力的部分,由於單端負極共用的原因,故在傳輸過程相互抵銷的情況之下,輸出的電力會僅剩下 1/4 ;也就是在真正的平衡架構相較一般單端的架構,消耗兩倍電力的結果可換來四倍的輸出,但若內部是平衡架構卻是以單端輸出,就是以兩倍的電力換來跟全單端結構相同的電力輸出,只是比起一般單端略降低內部訊號干擾。

 

平衡結構一向是發燒音樂玩家最推崇的設計,過去多見於專業的發燒音響,然而近年由於耳機市場興盛,加上耳機設計日趨複雜,而隨身播放機需要在有限的電力下能夠驅動一些高階耳機,或是強調因平衡設計帶來的左右分離與更好的音質,故也在隨身播放機興起平衡端子的趨勢。

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目前市場常見的平衡端子多以傳統發燒音響與音響 PA 器材使用的雙 3 Pin  XLR 端子為最大宗,但由於行動裝置尺寸有限,加上耳機本身並無額外電力也不需要接地,多半耳機平衡只會連接正極與負極,地極多半未連接,故常見於耳機的平衡端子還有包括自定義的 4Pin ,或是 4 Pin XLR 、 mini 4 Pin XLR 、 2.5mm 四極端子、 3.5 4Pin 端子與雙 3.5mm 端子。

 

以使用族群來說, 4.4mm 端子與平衡定義對一般消費者幾乎是沒有太大意義的,但如果你是會購買獨立音樂播放機、高階耳機與家用耳機擴大機系統的玩家,那就肯定要關注 4.4mm 端子的後續發展。因為 4.4mm 端子,原本就是對發燒音樂玩家所制定的規格,而手機即便加了發燒音樂晶片,由於先天的結構問題,也很難比得上專業的音樂播放機。

 

4.4mm 的端子大小介於 3.5mm 與 6.3mm 之間,對於專業音訊播放機、擴大機來說,原本就不像手機極端的追求輕薄,畢竟在不少音響理論中機身的抑振效果、電路板分離,原比縮小機器體積來的重要,尤其不少中國品牌的音樂播放機體積也都相當驚人,比起 3.5mm 略大的 4.4mm 並不會對機身設計造成影響。

 

之所以制定 4.4mm 的原因,是為了讓裝置與擴大機、擴大機與耳機在進行平衡連接時,有更理想的接觸面積以及針對耳機特性的設計; XLR 雖然是最傳統的平衡端子,但除了體積以外,原本是搭配喇叭、器材連接等不太會移動的情境,故端子頭強調的是不會輕易被轉動,但用於耳機,就會因為耳機使用上與喇叭不同的特性導致線頭容易折損。

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除此之外,雖然同為圓柱形端子, 4.4mm 的出現就是要兼具連接點的接觸面積與整體尺寸,若仔細比較, 4.4mm 的端子的每一極長度與 3.5mm 的 3 極端子的長度是相同的,但當 2.5mm 與 3.5mm 變成 4 極之後,由於原本端子長度就被限制長度,也等同每一個接點的長度縮小。

 

而連接點長度縮短,意味著插座上的接觸點也更細,在重複拔插使用後,插座上接觸點的耗損也更明顯;除了耐用性以外,另外的考量點就是資料傳輸,端子與接點接觸面積越大,對聲音的表現也越好;那為何不使用 6.3mm 修改為 5 極?畢竟 6.3mm 端子先天直徑大、長度又長,即便隨身音樂播放機相較手機不在乎體積,但 6.3 插座還是需要佔用太多空間。

 

4.4mm 當初採用與 3.5mm 、 6.3mm 端子相同的圓柱型端子,就是要讓這個端子可用於裝置相互連接以及裝置與耳機連接;而為何 4.4mm 平衡端子會是 5 極而非平衡耳機常用的 4 極,就是要兼顧可連接耳機與可裝置互連的目的,除了左右聲道正負極以外,第五極則是用於接地,當裝置進行互連時仍可讓訊源與擴大機的地線能連接。

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此外當初也提及,這個端子仍可作為耳機或是擴大機單端與平衡共用設計,將第五極作為單端的左右負極共用,如此一來就可使用單一個插槽提供單端與平衡輸出的共用,當然如此一來就不能將第五極作為地極連接。

 

一些以對音質質疑而抱怨蘋果取消 3.5mm 耳機孔的玩家,其實你們的質疑是對的,先前 Light Harmic ,也就是 Geek Audio 的創始人 Larry Ho 在 iPhone 7 系列上市後,就將 iPhone 6s Plus 與 iPhone 7 Plus 搭配原廠轉換器,以專業儀器測量兩者輸出訊號的品質,轉接後的 iPhone 7 Plus 的失真比起原本的 iPhone 6s Plus 還嚴重。

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圖片經 LH Lab 的 Larry Ho 同意使用

理論上,不少玩家都會認為藉由 USB 或是 Lightning 外接到擴大機的音質會比手機的音質好,為何 iPhone 7 搭配轉換器音質反而變差?主要的原因有兩個,其一是透過 Lightning 外接,其次是音效晶片等級相同。

 

因為手機內建的音效晶片是透過 SPDIF 訊號與直接與處理器溝通,但外接之後,在轉換器上的 DAC 需要與透過轉換為 Lightning 介面訊號(或是 USB 訊號),再轉換為 SPDIF 後才能與處理器溝通,多了一次轉換,就會造成多餘的失真;而為何過去手機外接 DAC 可讓音質提升,則是因為這些外接 DAC 的晶片等級都遠高於多數手機內建的晶片。

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然而,若對音質不是很在意,也未曾使用過手機附贈以外的耳機,恐怕也很難發現這些細微的差異,更況且手機的音質表現,驅動力多半遠不及專業級的音樂播放器,但如果真的要讓取消 3.5mm 的手機獲得更好的音質,就選擇有更好音效晶片的外接 DAC 吧。

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