平衡訊號與立體聲?XLR、TS、TRS 是什麼?

下圖中的 XLR 線、TS與 TRS 接頭,大家或許已經都看過。或者在「一次搞懂演奏時遇到的音訊線材與接頭」的文章中有基本理解。但伴隨而來的新問題: 哪個是給立體聲用,哪個不是?又或者,哪個是可以傳送平衡訊號,哪個不能?答案眾說紛紜。雲聲發現,如果把這個問題丟去 AI,也不一定會回答正確。所以在本文裡,我們將會深入造成誤會的核心,徹底說明接頭與訊號的關係,解決現有的疑惑,幫助大家能夠順利在器材與器材的連接之間,用到對的線材。

圖片由左至右:XLR 母、XLR 公、TRS、TS 接頭

判斷接頭類型:XLR 與 6.35mm

XLR:原生產者為 James H. Cannon ,所以常常也會被稱為卡農頭。通常輸出時會以公頭(看得到三根pin),輸入時以母頭(只有看到接孔)進行連接。

XLR 公頭與母頭
左邊看得到 pin 的是公頭,右邊有接孔的是母頭

直徑 6.35mm的接頭,最早是為了電話交換機所設計,讓操作員可以手動插拔接頭來接通電話線路,所以也會被稱為 phone jack。 這個尺寸從19世紀末持續沿用至今。而從接頭上的環數,可以判別這個接頭是 TS 還是 TRS。

TS 接頭
TRS 接頭

從圖片中,可以看到 TS 的接頭由尖端( Tip) 跟 一個套筒(Sleeve) 構成;而 TRS 則在中間多加了一個環(Ring)。兩者之間的多出的環(Ring) ,讓 TRS 比 TS 多了一個能夠傳遞訊號的路徑,增加了傳遞訊號的可能性。

訊號類型怎麼分:平衡/非平衡、單聲/立體聲

在知道怎麼辨識不同的線材接頭後,我們逐漸來到核心,也就是訊號的類型。

聲音訊號以「電」的方式傳遞。因為電流不能單向流動,需要一個完整的迴路——從源頭出發,到達目的地,再回到源頭。所以一條音訊線至少需要兩條導體:一條送出訊號,一條讓構成回路。這也是非平衡訊號的原型。

然而這樣傳輸訊號的方式,在傳輸距離拉長之後,就會面臨到:

雜訊:非平衡訊號中的地線也如同「天線」,會接收環境中的各種雜訊。

高頻損失:訊號線並不是「理想導體」,長距離傳輸的時候,裡面的等效電容會讓訊號中的高頻減損,導致聲音聽起來變悶。

基於上述的原因,人們設計出了平衡訊號的傳輸系統。平衡訊號的設計核心,是讓兩條訊號導體對地維持相同阻抗,使環境雜訊能以相同強度進入兩條線。當接收端的設備具備差分輸入電路時,就能將兩條線的訊號相減——雜訊因為相同所以互相抵消,原始訊號則被還原。

單聲與立體聲的差別在於音場的建立。單聲道是所有聲音由單一聲道傳遞,重放時從一個發聲源發出。立體聲則將聲音分為兩個(或以上)獨立聲道,各自攜帶不同的訊號內容,重放時由左右喇叭或耳機分別發出,人耳透過聽覺定位,構建出有空間感的聲音畫面。

或者你也可以透過聽的方式,感受一下單聲與立體聲的差別:

請以耳機或者是支援立體聲的喇叭聆聽,才能有效分辨聲音的差別

接頭與訊號的對應關係

接頭的形式不決定訊號的類型,而是設備的電路設計決定的!

得知以上差別後,我們可以知道平衡與非平衡描述的是傳輸方式,單聲與立體聲描述的是聲道結構,兩者是獨立的維度。因此可以用平衡訊號傳送單聲道,也可以用非平衡的方式傳送立體聲。

以圖片中的監聽喇叭為例。在監聽喇叭的背板上,可以看到XLR與TRS兩個輸入並存。

圖片因撰文時手邊沒有對應器材,以 AI 產生示意


圖片中的監聽喇叭,無論是用 TRS 還是 XLR 連接,傳輸的都是平衡訊號。但若只連接單一一個喇叭,無論輸入的是什麼訊號,播放時都只有一個發聲源,無法建構出立體聲音場。要建構立體聲,需要左右各連接一台喇叭,分別輸入對應的聲道訊號。

在 XLR 線材的部分,用途與接法相對明確。麥克風進混音器、錄音介面,DI 進混音器,都是平衡訊號透過 XLR 傳輸的典型案例。

圖片因撰文時手邊沒有對應器材,以 AI 產生示意

相較之下,6.35mm TRS 因為接頭特性允許多種用途,使用前需要多確認一步:這台設備的這個孔,設計上傳的是平衡訊號,還是立體聲訊號?答案在設備規格或背板標示上,而不是線材本身。舉例來說,在某些效果器上,因為沒有多餘的訊號孔接出各別的左右聲道,就會在輸出的地方,讓用戶自行切換單聲或立體聲。

此時如在效果器切換成立體聲輸出(stereo),並使用TRS 規格的訊號線的話,效果器會將左右聲道的訊號分開傳輸,讓使用者可以進行立體聲錄音,或者透過轉接將音訊播放到兩個擴音喇叭,使效果的空間感聽起來更明顯。

圖片因撰文時手邊沒有對應器材,以 AI 產生示意

如以「單一線材」傳輸時的對應關係,以下可整理出這樣的對照表

線材接頭類型 \ 可傳輸訊號單聲道立體聲非平衡訊號平衡訊號
XLR
TS
TRS

TRS 因為有三個導體,既可以分配給 Hot/Cold/Ground 做平衡傳輸,也可以分配給 Left/Right/Ground 做立體聲傳輸,單聲和非平衡自然也在涵蓋範圍內。如果你可以理解表格內每一格的原因,甚至想到實務上的連接應用,代表你從今以後將不再被這些困惑。也歡迎你,將本篇文章分享給身邊正因為線材、接頭而感到困惑的朋友吧!

Soundstage noise maker
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