fbpx

จริงไหมที่สายดิจิทัลก็มีผลกับคุณภาพเสียง ? (ความเข้าใจผิดเกี่ยวกับเลข ‘0’ และ ‘1’)

บ่อยครั้งที่เรามักได้ยินคำกล่าวที่ว่า “สายเคเบิลสำหรับสัญญาณดิจิทัลไม่สามารถสร้างความแตกต่างในด้านเสียงได้ เพราะพวกมันแค่ทำหน้าที่ส่งเลข 0 และเลข 1 เท่านั้น”

เมื่อพิจารณาคำกล่าวนั้น เราสามารถมองเห็นความเข้าใจผิดในเชิงตรรกะ เนื่องจากตัวเลขคือสิ่งที่เป็นนามธรรมและไม่สามารถ ‘ส่ง’ ได้ แต่มีอะไรบางอย่างที่สามารถใช้แทนค่าตัวเลขดังกล่าวได้

ถ้าคุณพยายามส่งให้เลข ‘0’ หรือ ‘1’ ให้เพื่อน มันเป็นไปไม่ได้ แต่คุณสามารถมอบสิ่งของที่จับต้องได้หรือมอบวัตถุที่เป็นตัวแทนของตัวเลขเหล่านั้นให้กับเพื่อนได้

เช่นเดียวกับ ‘0’ และ ‘1’ (หรือแต่ละบิต) ในเสียงเพลงหรือสัญญาณเสียงที่อยู่ในรูปของสัญญาณดิจิทัล แต่ละบิตของสัญญาณดิจิทัลมักถูกแทนค่าด้วยสิ่งที่เป็นรูปธรรม สามารถจับต้องหรือมองเห็นได้ โดยการใช้สถานะที่แตกต่างกันสองสถานะแทนค่า 0 และ 1

เมื่อเราต้องการ ‘เก็บบันทึก’ แต่ละบิตเอาไว้ วิธีการทั่วไปที่นิยมใช้คือ ระบบแม่เหล็กหรือทรานซิสเตอร์ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟที่ใช้เป็นเซิร์ฟเวอร์เก็บไฟล์เพลง มันใช้พื้นที่เล็ก ๆ นับพันล้านจุดบนจานฮาร์ดดิสก์ที่ถูกทำให้มีสถานะเป็นแม่เหล็กเพื่อแทนค่าตัวเลข 1 ขณะเดียวกันก็มีพื้นที่บนจานฮาร์ดดิสก์อีกจำนวนหนึ่งที่ถูกล้างความเป็นแม่เหล็กออกไปเพื่อใช้แทนค่าตัวเลข 0

ในกรณีของแฟลชไดรฟ์หรือโซลิดสเตทไดร์ฟ ก็มีทรานซิสเตอร์ตัวจิ๋วจำนวนมากที่ถูกไบอัสให้อยู่ในสถานะ “เปิด” และ “ปิด” เพื่อแสดงถึงตัวเลข ‘1’ และ ‘0’

ทั้งหมดที่ว่ามาข้างต้นนั้นคือการเก็บบันทึกข้อมูลดิจิทัลโดยทั่วไปแล้วการจัดเก็บแต่ละบิตเอาไว้นั้นเป็นส่วนที่ง่าย ทว่าการสตรีมหรือการส่งแต่ละบิตออกไปแบบเรียลไทม์นั้นเป็นกระบวนการที่มีความท้าทายทางเทคนิคมากมาย เนื่องจากสัญญาณที่ส่งไปนั้นอยู่ในรูปแบบของสัญญาณไฟฟ้าความถี่สูงในระดับความถี่วิทยุ (RF, Radio Frequency)

รู้จักสัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยม
ในการส่งข้อมูลเสียงแบบดิจิทัล ให้นึกถึง บิตแต่ละบิต (สิ่งที่แทน 0 และ 1) ซึ่งเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่มีการสลับไปมาระหว่างสถานะแรงดันไฟฟ้าสองสถานะ ตรงนี้ไม่เหมือนกับสัญญาณอะนาล็อก ซึ่งแรงดันไฟฟ้าจะแปรผันอย่างต่อเนื่องและโดยธรรมชาติมันมักจะสะท้อนรูปร่างของรูปคลื่นดั้งเดิม

ในขณะที่เรามักจะคิดว่าสัญญาณดิจิทัลนั้นเป็นคลื่นสี่เหลี่ยมที่สมบูรณ์แบบเป๊ะ ๆ โดยมีการเปลี่ยนแปลงสถานะได้ทันทีระหว่างแรงดันไฟฟ้าทั้งสองสถานะ แต่ในโลกความเป็นจริงแล้วมันไม่เป็นเช่นนั้น เพราะเมื่อสัญญาณมีการเปลี่ยนสถานะมันจำเป็นต้องใช้ ‘ช่วงเวลาระยะหนึ่ง’ ในการไต่ระดับหรือลดระดับจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่ง

Digital Cables how can they make the sound different
ภาพจาก Nordost

และสำหรับอุปกรณ์แหล่งสัญญาณเสียงดิจิทัลสมัยใหม่ ช่วงเวลาดังกล่าวอยู่ในระดับไม่กี่นาโนวินาทีเท่านั้น หมายความว่ามันสามารถตอบสนองการเปลี่ยนสถานะได้อย่างรวดเร็ว แต่ยังไม่ถึงขั้นทำได้ทันทีโดยไม่ใช้เวลาเลย

นั่นหมายความว่าคลื่นสี่เหลี่ยมที่ “สมบูรณ์แบบ” ของเรา ในความเป็นจริงแล้วมันจะมีความลาดเอียงเล็กน้อยทั้งขาขึ้นและขาลง ทำให้รูปคลื่นสี่เหลี่ยมนั้นดูคล้ายกับสี่เหลี่ยมคางหมู

ในแง่ของสัญญาณไฟฟ้าคลื่นรูปสี่เหลี่ยมนั้นเทียบเท่ากับชุดอนุกรมของคลื่นรูปไซน์ สมมติว่าเราสร้างคลื่นรูปไซน์ 60Hz จากนั้นเพิ่มฮาร์มอนิกเลขคี่ (เช่นฮาร์มอนิกลำดับที่ 3, 5, 7, 9, 11 เป็นต้น) สุดท้ายมันจะค่อย ๆ กลายเป็นคลื่นรูปสี่เหลี่ยม

เมื่อเราเพิ่มฮาร์มอนิกมากขึ้น มุมของคลื่นสี่เหลี่ยมจะมีเหลี่ยมมุมที่คมมากขึ้น ยิ่งเราทำมุมได้คมชัดมากเท่าไร ภาครับสัญญาณในตัวแปลงดิจิทัลเป็นอะนาล็อก (D/A converter) ก็จะยิ่งมองเห็นสัญญาณและจับจังหวะเวลาของสัญญาณขาเข้าอย่างถูกต้องง่ายขึ้น

อย่างไรก็ดีเสียดายว่ามุมของคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีเหลี่ยมคมมากขึ้นก็จะยิ่งเป็นการทำให้สัญญาณนั้นมีความถี่สูงเจือปนเข้าไปด้วยมากยิ่งขึ้น และนั่นคือ ‘ส่วนเกิน’ ที่เราไม่ต้องการ มิฉะนั้นแล้วอุปกรณ์ดิจิทัลของเราจะกลายเป็นเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ FM !

ด้วยเหตุนี้เองสัญญาณดิจิทัลจึงต้องถูกจำกัดแบนด์วิดธ์ การออกแบบระบบเสียงดิจิทัลจึงจำเป็นต้องมีการปรับสมดุลอย่างระมัดระวังเพื่อสร้างสัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีปราศจากปัญหาดังกล่าว ต่อไปเราจะได้ทราบว่าข้อจำกัดเหล่านั้นสามารถนำพาไปสู่ปัญหาในการเล่นกลับไฟล์เสียงดิจิทัลได้อย่างไร

การถอดรหัสเสียงแบบเรียลไทม์อาจทำให้เกิดปัญหาจิตเตอร์ได้
ระบบเสียงดิจิทัลนั้นอาศัยสัญญาณนาฬิกาที่มีความแม่นยำสูงเป็นตัวกำหนดจังหวะเวลาการสุ่มตัวอย่างสัญญาณดิจิทัลทั้งในกระบวนการบันทึกเสียงและในกระบวนการเล่นกลับเสียง การแปรเปลี่ยนของจังหวะเวลาที่ผิดเพี้ยนไปในแต่ละบิตของสัญญาณนั้นเรียกว่าจิตเตอร์ (jitter)

หมายความว่าข้อผิดพลาดในการกำหนดจังหวะเวลาดังกล่าวสามารถก่อให้เกิดจิตเตอร์ขึ้นหลายครั้งในระหว่างกระบวนการบันทึกเสียงไปจนถึงกระบวนการเล่นกลับเสียง

Digital Cables how can they make the sound different
ภาพจาก Nordost

จิตเตอร์นั้นสามารถฝังรวมเอาไว้ในการบันทึกเสียงได้หากว่าข้อผิดพลาดในจังหวะเวลานั้นเกิดขึ้นในระหว่างรวบรวมการสุ่มตัวอย่างสัญญาณดิจิทัลของสัญญาณต้นฉบับ จิตเตอร์ประเภทนี้เรียกว่า ‘จิตเตอร์ในขั้นตอนการบันทึกเสียง’ ซึ่งเป็นอะไรที่ไม่สามารถขจัดออกไปได้ในขั้นตอนของการเล่นกลับ

ดังนั้นประเภทของจิตเตอร์ที่เราคุยกันและให้ความสำคัญในที่นี้คือ จิตเตอร์ที่เกิดขึ้นในขั้นตอนของการเล่นกลับซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างที่ข้อมูลถูกสตรีมจากอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็นดิจิทัลทรานสปอร์ตไปยังตัวแปลง D/A Converter

ในระบบเสียงดิจิทัล เรากำลังให้ความสำคัญกับการแปลงข้อมูลเวลาเป็นข้อมูลความถี่ ดังนั้นข้อผิดพลาดในเรื่องเวลาจึงจะกลายเป็นข้อผิดพลาดในเรื่องความถี่ด้วย

จิตเตอร์ที่เกิดขึ้นในขั้นตอนของการเล่นกลับทำให้เกิดผลกระทบที่เรียกว่าสัญญาณรบกวนเชิงวัฏภาค (phase noise) เมื่อสัญญาณเสียงถูกคืนรูปใหม่ในกระบวนการแปลงดิจิทัลเป็นอะนาล็อก เป็นผลให้สัญญาณเสียงเพลงถูกปนเปื้อนความถี่บางอย่าง

ผลลัพธ์ที่เกิดกับเสียงนั้นขึ้นอยู่กับว่าจิตเตอร์นั้นมีความสัมพันธ์กับสัญญาณเสียงเพลงโดยตรงหรือไม่ หากไม่สัมพันธ์มันจะทำให้เกิดสัญญาณรบกวยที่เป็นพื้นหลัง (noise floor) ในช่วงความถี่กว้างมากปกคลุมสัญญาณเสียงเพลง ทำให้เสียงเพลงนั้นมีความแม่นยำของเวทีเสียงลดลง มีระยะชัดลึกที่ไม่ถอยลึกเท่าที่ควร

หากจิตเตอร์ที่เกิดขึ้นนั้นมีความสัมพันธ์กับสัญญาณเสียงเพลงมันสามารถทำให้เกิดสเปกตรัมของสัญญาณรบกวนในระดับสูงสุดกระจายไปในแต่ละความถี่ได้ ซึ่งเราสามารถได้ยินความผิดปกติเหล่านั้นและมันทำให้เสียงไม่น่าฟังเท่าที่ควร

หากสายนำสัญญาณดิจิทัลไม่ได้ออกแบบมาอย่างเหมาะสม อาจทำให้ขอบของสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมไม่คมชัดหรือเกิดอาการผิดรูปในระดับที่มีนัยสำคัญ เป็นผลทำให้ภาครับสัญญาณของ D/A Converter ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณในช่วงเวลาที่ถูกต้องได้ยากมากขึ้น ซึ่งนั่นเป็นตัวการทำให้เกิดจิตเตอร์ขึ้นได้

เพื่อให้เข้าใจว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร เราต้องมองลึกลงไปอีกเล็กน้อยถึงธรรมชาติของสัญญาณที่เรากำลังพยายามรักษาเอาไว้

สัญญาณดิจิทัลก็คือคลื่นความถี่วิทยุ
สัญญาณดิจิทัลที่ถูกสร้างขึ้นโดยแหล่งสัญญาณเสียงดิจิทัลเป็นสัญญาณอยู่ในช่วงความถี่วิทยุ (RF) ขณะที่สัญญาณความถี่ต่ำ เช่น สัญญาณอะนาล็อกที่วิ่งอยู่ในสายสัญญาณอะนาล็อกทั่วไปนั้นมีแนวโน้มที่จะไม่มีอะไรแตกแถวออกไปจากกระแสไฟที่วิ่งอยู่สาย ต่างจากกระแสไฟของคลื่นที่มีความถี่ในระดับความถี่วิทยุซึ่งมักมีพฤติกรรมแตกต่างออกไป

ประการแรก พลังงานจากการออสซิเลตของกระแสฟ้าที่มีความถี่ในช่วง RF นั้นสามารถแผ่รังสีออกจากตัวนำสู่อากาศในลักษณะคลื่นวิทยุได้

ประการที่สอง เนื่องจากกระแสฟ้าที่มีความถี่ในช่วง RF ทำหน้าที่เหมือนคลื่นที่กระทบฝั่ง มันมักจะสะท้อนเมื่อความไม่ต่อเนื่องใด ๆ ในสายเคเบิล เช่น จุดเชื่อมขั้วต่อและการโค้งงอของสาย นอกจากนั้นมันยังสามารถวิ่งย้อนกลับเข้าไปในสายกลับไปจนถึงยังแหล่งกำเนิดเสียงต้นทาง

Digital Cables how can they make the sound different
ภาพจาก Nordost

อิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกันจะทำให้เกิดการสะท้อนกลับ แอมพลิจูดของการสะท้อนเหล่านี้ขึ้นอยู่กับค่าอิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกันและเวลาในการตอบสนองที่หน่วงช้า การสะท้อนเหล่านี้สามารถสะท้อนไปมาได้หลายครั้งระหว่างต้นทางและตัวรับ ทำให้เกิดคลื่นนิ่งหรือ standing wave ที่อาจทำให้ภาครับของ D/A Converter เกิดความสับสนกับจังหวะเวลาที่แน่นอนของบิตข้อมูลที่รับเข้ามา ซึ่งกล่าวอีกนัยหนึ่งว่ามันเกิด ‘จิตเตอร์’ ขึ้นนั่นเอง

ด้วยเหตุผลเหล่านี้ การเชื่อมต่อและส่งผ่านสัญญาณ RF จึงจำเป็นต้องได้รับความเอาใจใส่เป็นพิเศษ ในการออกแบบสายดิจิทัลจึงมีเป้าหมายคือการส่งสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าโดยมีการสะท้อนของคลื่นต่ำสุดและการสูญเสียพลังงานน้อยที่สุด

Digital Cables how can they make the sound different
ภาพสายดิจิทัลที่ติดตั้งขั้วต่อ BNC ใช้งานร่วมกับตัวแปลง BNC เป็น RCA (ภาพจาก Nordost)

นี่คือเหตุผลว่าทำไมผู้ผลิตสายที่ให้ความสำคัญกับการออกแบบ (รวมถึง Nordost) จึงเลือกเทอร์มิเนตสายดิจิทัล 75 โอห์มด้วยขั้วต่อ BNC แทนที่จะเป็น RCA เนื่องจากขั้วต่อแบบ BNC นั้นถูกออกแบบมาเพื่อรักษาอิมพีแดนซ์ของสายไม่ให้แกว่งไปมาอย่างมากเหมือนขั้วต่อ RCA และถ้าหากต้องการเสียบใช้งานกับแจ็ค RCA ก็เพียงแค่ใช้อะแดปเตอร์แปลงจากขั้วต่อ BNC เป็น RCA เท่านั้นเอง

การออกแบบสายมีผลกับคุณภาพเสียงได้อย่างไร
เพื่อให้สายดิจิทัลทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในการแพร่กระจายคลื่น RF โดยมีการบิดเบือนและการสูญเสียน้อยที่สุด คุณลักษณะทางไฟฟ้าของสายเคเบิลจะต้องได้รับการเอาใจใส่ในการออกแบบอย่างมาก โดยลักษณะสำคัญที่สุดที่ต้องพิจารณาคือ อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะ ค่าความเป็นตัวเก็บประจุแฝง การชีลด์ป้องกันสัญญาณรบกวน และความเร็วในการส่งผ่านสัญญาณ

อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะ (Characteristic Impedance) 
หากว่าเป็นสัญญาณไฟฟ้าในย่านความถี่ต่ำค่าอิมพีแดนซ์นั้นขึ้นอยู่กับขนาดของตัวนำไฟฟ้าเป็นหลัก แต่ถ้าหากเป็นสัญญาณในย่านความถี่วิทยุ ขนาดและรูปทรงของตัวนำไฟฟ้า วัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้า (ค่าไดอิเล็กทริก) และความหนาของฉนวนไฟฟ้าล้วนส่งผลต่ออิมพีแดนซ์ของสายเคเบิล

สำหรับสายนำสัญญาณ คำว่า “อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะ” ใช้เพื่ออธิบายระดับของความต่อต้านที่สายกระทำต่อคลื่น RF มันถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของแรงดันต่อกระแสไฟฟ้าที่อินพุตสำหรับสายที่มีความยาวระยะอนันต์

สังเกตว่าเมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสะท้อนจากเครื่องรับกลับไปตามสายจนไปถึงแหล่งกำเนิด มันจะรบกวนคลื่นสัญญาณที่ส่งมา การสะท้อนกลับนี้ทำให้อัตราส่วนของแรงดันต่อกระแสไฟฟ้าที่อินพุตของสายเปลี่ยนไป ทำให้อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะนั้นก็แปรเปลี่ยนตามไปด้วย

Digital Cables how can they make the sound different
ภาพจาก Nordost

ขั้วต่อของสายดิจิทัลยังนับว่าเป็นส่วนหนึ่งของวงจร และต้องได้รับการรับรองว่ามีอิมพีแดนซ์ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งาน ซึ่งสำหรับสายดิจิทัล S/PDIF นั้นอยู่ที่ 75 โอห์ม, สายดิจิทัล AES/EBU อยู่ที่ 110 โอห์ม, สายดิจิทัล USB อยู่ที่ 90 โอห์ม และสาย UTP Ethernet อยู่ที่ 100 โอห์ม

ข้อสังเกตสุดท้ายเกี่ยวกับอิมพีแดนซ์ แม้ว่าในที่นี้สิ่งที่เราสนใจคือสายเคเบิล จากมุมมองทางไฟฟ้าเส้นทางการส่งสัญญาณนั้นมีมากกว่าตัวสายเคเบิล มันเริ่มต้นตรงจุดที่สัญญาณ RF ถูกสร้างขึ้นภายในแหล่งสัญญาณดิจิทัลและไปสิ้นสุดตรงสัญญาณที่ถูกถอดรหัสภายในภาครับสัญญาณดิจิทัล

ดังนั้นเส้นทางการส่งสัญญาณจึงนับรวมตั้งแต่วงจรไฟฟ้าที่อยู่ก่อนและอยู่หลังขั้วต่อของสายดิจิทัล หากผู้ผลิตไม่ได้ควบคุมอิมพีแดนซ์ของวงจรต้นทางและตัวรับอย่างแม่นยำตามค่าที่ระบุ แม้แต่สายเคเบิลดิจิทัลที่ออกแบบมาอย่างดีก็อาจไม่สามารถแก้ไขปัญหาที่เกิดอิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกันได้

ค่าความเป็นตัวเก็บประจุแฝง (Capacitance)
สายเคเบิลดิจิทัลมักมีตัวนำเรียงเป็นคู่บิดเกลียวหรือเป็นโครงสร้างร่วมแกน (coaxial) ไม่ว่าในกรณีใดค่าความเป็นตัวเก็บประจุแฝงนั้นจะเกิดขึ้นระหว่างตัวนำไฟฟ้าซึ่งส่งผลให้เกิดการเลื่อนเฟส (ความหน่วงในการนำสัญญาณ) และการรบกวนข้ามช่องระหว่างตัวนำไฟฟ้า (crosstalk)

เมื่อนึกย้อนกลับไปที่คลื่นรูปสี่เหลี่ยมในตอนต้น สายเคเบิลที่มีค่าความเป็นตัวเก็บประจุแฝงสูงจะชะลอการเปลี่ยนผ่านของแรงดันไฟฟ้า เพื่อให้คลื่นรูปสี่เหลี่ยมนั้นมีลักษณะเหมือนคลื่นรูปฟันเลื่อยมากขึ้น

นอกจากนั้นค่าความเป็นตัวเก็บประจุแฝงที่สูงอาจทำให้ขอบสัญญาณเกิดอาการที่เรียกว่าโอเวอร์ชูตหรืออันเดอร์ชูต และทำให้ส่วนแบนราบของคลื่นรูปสี่เหลี่ยมมีความไม่สม่ำเสมอ และสิ่งนี้ส่งผลอย่างมากต่อการที่ภาครับสัญญาณใน D/A Converter นั้นจะสามารถระบุขอบของคลื่นสัญญาณได้อย่างถูกต้อง

ดังนั้นการลดค่าความเป็นตัวเก็บประจุแฝงเป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการออกแบบสายเคเบิลดิจิทัล วิธีการโดยทั่วไปคือการเพิ่มความหนาของฉนวนไดอิเล็กตริก, ลดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางตัวนำ, เปลี่ยนรูปทรงของตัวนำ และการใช้ฉนวนที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำมาก หรือใช้ไดอิเล็กตริกที่ทำให้มีช่องว่างเพื่อใช้ประโยชน์จากค่าไดอิเล็กตริกของอากาศ (ซึ่งคุณสมบัติในการเป็นฉนวนที่ดี)

Digital Cables how can they make the sound different
ภาพจาก Nordost

ดังนั้นการออกแบบสายเคเบิลดิจิทัลจึงเป็นการหาสมดุลระหว่างการออกแบบให้มีค่าความเป็นตัวเก็บประจุแฝงที่ต่ำ ขณะที่ยังไม่กระทบต่อค่าการคงค่าอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะเอาไว้ด้วย

ค่าความเป็นตัวเก็บประจุแฝงของสายเคเบิลยังสามารถควบคุมไม่ได้สูงเกินไปได้อีกสามวิธี วิธีการแรก คือ การแดมป์สายอย่างเหมาะสมเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความถี่เรโซแนนท์จากการสั่นสะเทือนของสาย

วิธีการที่สอง ทำได้โดยการใช้ไดอิเล็กตริกที่มีการดูดซับสัญญาณในระดับต่ำ เช่น วัสดุพอลิเมอร์ที่ใช้ฟลูออโรคาร์บอน (PTFE, FEP หรือ PFA) และวิธีการที่สาม ทำได้โดยใช้วัสดุตัวนำที่ดีที่สุดที่หลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชันบนพื้นผิวของตัวนำ เนื่องจากสัญญาณความถี่สูงนั้นกระแสไฟฟ้าจะไหลไปตามผิวนอกของตัวนำไฟฟ้าเป็นหลัก

ในกรณีการออกแบบสายของ Nordost นั้นพวกเขาเลือกใช้ตัวนำไฟฟ้าเป็นวัสดุทองแดงเคลือบผิวด้วยเงิน ตัวนำแต่ละชุดยังผ่านการล้างด้วยเคมีและทำความสะอาดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเพื่อให้ผิวนอกของตัวนำไฟฟ้ามีความเรียบเนียนเกลี้ยงเกลามากที่สุด และเพื่อป้องกันการเกิดออกไซด์ จากนั้นจึงนำไปฉีดหุ้มด้วยฉนวน FEP

นอกจากนั้นสำหรับสายสัญญาณในรุ่นพรีเมียมทาง Nordost ยังมีเทคโนโลยีที่เรียกว่า mono-filament ที่นำเส้นใย FEP ทั้งแบบเส้นเดี่ยว หรือแบบเส้นคู่ตีเกลียวมาพันเกลียวรอบ ๆ ตัวนำไฟฟ้าแต่ละชุด ก่อนจะนำไปฉีดหุ้มด้วยฉนวน FEP การทำเช่นนั้นทำให้บริเวณรอบตัวนำไฟฟ้ามีพื้นส่วนหนึ่งที่ไม่ได้สัมผัสกับฉนวนด้านนอกโดยตรง

นั่นหมายความมันมีอากาศเป็นฉนวน ซึ่งอย่างที่ได้เรียนไว้ข้างต้นว่าค่าไดอิเล็กทริกหรือค่าความเป็นฉนวนของอากาศนั้นคือคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม ส่งผลให้สัญญาณที่วิ่งไปในตัวนำไฟฟ้าไม่ถูกรบกวนหรือหน่วงช้า การส่งผ่านสัญญาณก็สามารถทำได้รวดเร็วฉับไวมากยิ่งขึ้น

การชีลด์ป้องกันสัญญาณรบกวน (Shielding)
การชีลด์ป้องกันสัญญาณรบกวนของสายเคเบิลนั้นทำหน้าที่สองประการ นั่นคือ รักษาสัญญาณ RF ภายในสายเคเบิลและป้องกันสัญญาณรบกวนจากภายนอก

Digital Cables how can they make the sound different
ภาพจาก Nordost

การชีลด์ป้องกันสัญญาณรบกวนนั้นถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้า โดยมีปัจจัยอยู่ที่การเลือกใช้วัสดุในการชีลด์ และการเลือกใช้ขั้วต่อคุณภาพสูงซึ่งจะเป็นตัวบ่งชี้ว่าผู้ที่ออกแบบนั้นต้องเลือกจัดการกับการป้องกันสัญญาณรบกวนด้วยวิธีใด

ความเร็วในการส่งผ่านสัญญาณ (Transmission Speed)
ผลกระทบที่ความเร็วในการส่งผ่านสัญญาณมีต่อสายเคเบิลดิจิทัลนั้นอธิบายได้ง่ายที่สุดโดยการพิจารณาที่สาย USB สังเกตว่าการหาสาย USB ที่ยาว ๆ นั้นค่อนข้างเป็นเรื่องยาก เนื่องจากผู้ผลิตส่วนใหญ่จำกัดการผลิตสาย USB เอาไว้ที่ความยาว 3-4 เมตร เนื่องจากว่าถ้าหากมันมีความยาวมากกว่านั้นอาจเกิดปัญหาได้ง่าย

เพื่อให้สาย USB หรืออาจนับรวมสาย HDMI สามารถใช้งานได้ ระบบจะต้องทำการรับรู้ซึ่งกันและกันในเชิงดิจิทัล กล่าวคือสัญญาณจะเดินทางจากต้นทางไปยังปลายทางแล้วย้อนกลับมาในอีก 26 นาโนวินาที เมื่อใช้การออกแบบทั่วไป กระบวนการเหล่านั้นสามารถทำได้ในระยะทางสั้น ๆ เท่านั้น

Digital Cables how can they make the sound different
ภาพจาก Nordost

ในทางกลับกัน สาย USB คุณภาพสูง เช่นของ Nordost ใช้เทคโนโลยี Mono-Filament ในการช่วยเพิ่มความเร็วของสัญญาณได้มากจน Nordost คุยว่าพวกเขาสามารถสร้างสายเคเบิลที่ยาวเป็นสองเท่าของสาย USB มาตรฐาน หรือยาวมากกว่านั้นได้โดยไม่มีปัญหากับเรื่องของการใช้งานหรือความเสถียร

แล้วเราฟังอะไรกัน
เนื่องจากการเดินสายภายในและทางเดินสัญญาณบนแผงวงจรภายในเครื่องเสียงดิจิทัลไม่ได้รับการควบคุมอิมพีแดนซ์เสมอไป สายเคเบิลดิจิทัลที่ทำงานได้ดีในระบบหนึ่งอาจทำงานได้ดีน้อยกว่าในอีกระบบหนึ่งได้ หมายความว่า คุณควรลองใช้สายเคเบิลต่าง ๆ เพื่อค้นหาสายเคเบิลที่ทำงานได้ดีที่สุดในระบบของคุณ

สายเคเบิลที่มีค่าความเป็นตัวเก็บประจุแฝงต่ำกว่าจะให้ที่มีเนื้ออิ่มเข้มมากยิ่งขึ้น พร้อมความสว่างที่เป็นธรรมชาติหรือ “เปิดเผย” ชิ้นดนตรีออกมาได้กระจ่างชัดเจนมากขึ้น

สายเคเบิลที่ดีกว่าจะทำให้สัญญาณรบกวนที่เป็นพื้นเสียงลดลง ซึ่งนั่นหมายถึงมันจะเพิ่มความกระจ่างชัดเจนของสิ่งที่ถูกบันทึกเสียงเอาไว้ หรือให้ตั้งใจฟังความแตกต่างในการก้องสะท้อนของเสียงและการเสียงที่ค่อย ๆ จางหายไป โดยมุ่งเน้นไปที่มวลอากาศรอบ ๆ นักดนตรี

คุณสังเกตรับรู้ได้ถึงความเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ น้อย ๆ ในไดนามิกและโทนเสียงที่ดีขึ้นได้หรือไม่ ? เสียงมันฟังดูเป็นธรรมชาติมากกว่าและมีความรู้สึกของจังหวะเวลาที่ดีกว่าหรือไม่ ? ฟังแล้วรู้สึกถูกดึงดูดคล้อยตามไปกับเสียงเพลงมากขึ้นหรือน้อยลง ? และคุณสามารถฟังได้นานขึ้นโดยมีอาการเมื่อยล้าน้อยลงหรือไม่ ?

โดยสรุป
ในระบบเสียงดิจิทัล เรากำลังเผชิญกับการส่งสิ่งที่เป็นตัวแทนของเลข ‘0’ และ ‘1’ ด้วยความเร็วสูง

การส่งผ่านสัญญาณไฟฟ้าระดับคลื่น RF ที่มีประสิทธิภาพโดยไม่มีการสะท้อนกลับนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ

ขณะที่เรื่องของอิมพีแดนซ์มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากว่าถ้ารักษามันเอาไว้ไม่ได้อาจทำให้รูปร่างของคลื่นสัญญาณเปลี่ยนแปลงไปหรือทำให้เกิดการสะท้อนกลับได้ และการออกแบบให้สายเคเบิลสามารถส่งผ่านสัญญาณระดับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปด้วยความเร็วสูงถือว่าเป็นเป้าหมายหลักของการออกแบบ

วิธีการคือต้องให้ความสำคัญทั้งในเรื่องของประเภทตัวนำไฟฟ้า, รูปทรงของตัวนำไฟฟ้า, ค่าไดอิเล็กทริกของฉนวนไฟฟ้า และการเลือกใช้ขั้วต่อสัญญาณ

การเลือกใช้สายเคเบิลดิจิทัลที่สามารถรับประกันได้ว่า ภาครับสัญญาณของ D/A Converter จะสามารถบ่งชี้รูปร่างและจังหวะเวลาของสัญญาณดิจิทัลได้อย่างถูกต้องจะส่งผลในเชิงบวกต่อคุณภาพเสียงทั้งในแง่ของไดนามิกเสียง, โทนเสียง และจังหวะจะโคนของดนตรี

ซึ่งทั้งหมดนี้เท่ากับเป็นการขจัดสิ่งที่เป็นมลพิษทางโสตประสาทออกไปจากเสียงเพลง และเปิดโอกาสให้เพลงและดนตรีเผยมนต์เสน่ห์อันน่าหลงใหลของมันออกมาได้อย่างเต็มที่ ซึ่งทั้งหมดนี้ ‘การฟัง’ เท่านั้นที่จะทำให้คุณเข้าใจในสิ่งเหล่านั้นได้… Hearing is Believing ครับ


ที่มา: Nordost (เอกสารบทความ Digital Audio Cables: How Can They Make a Difference?)

มนตรี คงมหาพฤกษ์

ผู้ก่อตั้งสื่อออนไลน์ AV Tech Guide อดีตบรรณาธิการบริหารนิตยสารและออนไลน์ GM2000 Magazine จบการศึกษาจากคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ สนใจเครื่องเสียงทั้งระบบอะนาล็อกและดิจิทัล ใช้งานสมาร์ทโฟนทั้ง iOS และ Android ใช้คอมพิวเตอร์ทั้ง macOS และ Windows หลงใหลเทคโนโลยีเป็นชีวิตจิตใจ ตอนนี้กำลังเห่อระบบบันทึกเสียงและไมโครโฟนแบบมืออาชีพ