《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 測(cè)試測(cè)量 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 平板裝置音質(zhì)表現(xiàn)大比拼
平板裝置音質(zhì)表現(xiàn)大比拼
摘要: 隨著平板裝置這一年多來(lái)在消費(fèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)的火速竄紅,越來(lái)越多不論是傳統(tǒng)電腦或是手機(jī)廠商都紛紛投入這塊領(lǐng)域積極開(kāi)發(fā),而這項(xiàng)產(chǎn)品也成為越來(lái)越多現(xiàn)代人隨身攜帶的配件之一,從網(wǎng)頁(yè)瀏覽、閱讀電子書(shū)、社群互動(dòng)、收發(fā)郵件到游戲消遣等多種功能應(yīng)用,儼然已在許多人的生活中扮演了密不可分的角色。
Abstract:
Key words :

  隨著平板裝置這一年多來(lái)在消費(fèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)的火速竄紅,越來(lái)越多不論是傳統(tǒng)電腦或是手機(jī)廠商都紛紛投入這塊領(lǐng)域積極開(kāi)發(fā),而這項(xiàng)產(chǎn)品也成為越來(lái)越多現(xiàn)代人隨身攜帶的配件之一,從網(wǎng)頁(yè)瀏覽、閱讀電子書(shū)、社群互動(dòng)、收發(fā)郵件到游戲消遣等多種功能應(yīng)用,儼然已在許多人的生活中扮演了密不可分的角色。

  目前市面上的平板裝置五花八門(mén),命名方式從Tablet、Pad到Slate等不一而足,事實(shí)上,若是依據(jù)實(shí)際的架構(gòu)與應(yīng)用方向來(lái)看,可以簡(jiǎn)單區(qū)分為媒體平板(Media Tablet)與PC型平板(PC Tablet)兩種類型。所謂的媒體平板,顧名思義是以多媒體資料的處理為核心應(yīng)用,包括像是收聽(tīng)音樂(lè)、即時(shí)視訊、觀看線上影片、游戲娛樂(lè)等等,使用方式較為簡(jiǎn)易直覺(jué),像是iPad的產(chǎn)品定位就可以被歸屬于媒體平板這個(gè)類型;至于PC型平板則是近似于一般傳統(tǒng)電腦的設(shè)計(jì)架構(gòu),在硬體規(guī)格上更接近電腦的配置,而能滿足更多元的工作任務(wù)需求,但也因此在使用行為上更為復(fù)雜。不過(guò)值得注意的是,不論是媒體平板或PC型平板,多媒體影音播放的這項(xiàng)功能都是不可或缺、也持續(xù)是各廠商的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。

  然而市面上的平板裝置規(guī)格五花八門(mén),其硬體規(guī)格包括處理器、記憶體、儲(chǔ)存容量、鏡頭像素等,消費(fèi)者都能輕松查詢、選擇自己想要的規(guī)格,但提到與多媒體影音娛樂(lè)最直接相關(guān)的“音質(zhì)”表現(xiàn),則多半難以從其表面規(guī)格衡量該產(chǎn)品是否真能帶給使用者所喜好的音效聆聽(tīng)體驗(yàn)。我們知道音質(zhì)是影響使用者觀感的一大重點(diǎn)、更是消費(fèi)者難以自行判斷選擇的,因此為協(xié)助大眾更明了目前市面上平板裝置的音訊品質(zhì),百佳泰(Allion Test Labs, Inc)在此特別揀選了六款較具代表性的平板裝置,包括目前所有市面上的主流操作系統(tǒng)版本,透過(guò)各種音質(zhì)測(cè)量方式進(jìn)行評(píng)比,包括有Apple出產(chǎn)的iPad與iPad 2、華為的IDEOS S7、Motorola的XOOM、Acer的A500與Asus的TF101,為將本文焦點(diǎn)聚焦于測(cè)試方式與實(shí)際的觀察發(fā)現(xiàn),所有受測(cè)產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果將以僅以代號(hào)方式顯示。

音質(zhì)測(cè)試概念釋疑

  在實(shí)際的測(cè)試上,我們使用音頻分析測(cè)試系統(tǒng),并依據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中可能遇到的實(shí)際使用情況,設(shè)計(jì)出各種不同的測(cè)試情境,以進(jìn)行受測(cè)產(chǎn)品音源訊號(hào)在各種測(cè)試項(xiàng)目上的測(cè)量觀察、再根據(jù)測(cè)量結(jié)果來(lái)作音訊品質(zhì)的比對(duì)與進(jìn)一步分析,詳細(xì)的測(cè)試項(xiàng)目及測(cè)試情境包括有:

測(cè)試項(xiàng)目

  1.最大輸出不失真測(cè)試(Full Scale Test)

  2.動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試(Dynamic Range Test)

  3.全頻總諧波失真加噪聲測(cè)試(THD + n vs. Frequency Test)

  4.頻率響應(yīng)測(cè)試(Frequency Response Test)

  5.串音測(cè)試(Crosstalk Test)

  6.聲道平衡度測(cè)試(Gain Ratio between Channel Test)

  7.聲道相位差測(cè)試(Interchannel Phase Difference Test)

測(cè)試情境

  1.44K音頻輸出(44K Audio Only)

  2.48K音頻輸出(48K Audio Only)

  3.44K藍(lán)牙音頻輸出(44K Bluetooth Audio Only)

  4.44K音頻及影像輸出(44K Audio & Video)

  5.音量控制(Volume Level)

  為協(xié)助讀者更具體了解每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目所代表的意義,以下僅就各個(gè)測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行說(shuō)明,以更清楚各項(xiàng)測(cè)試背后的邏輯及重點(diǎn):
1. 最大輸出不失真測(cè)試(Full Scale Test)

  這個(gè)測(cè)項(xiàng)主要是在確認(rèn)受測(cè)產(chǎn)品在不失真的情況下的最大輸出電壓,并觀察是否產(chǎn)生截波現(xiàn)象。輸出電壓會(huì)影響產(chǎn)品可輸出的最大音量,也就是會(huì)左右推動(dòng)負(fù)載(像是耳機(jī))的能力,當(dāng)輸出電壓不足或是超出產(chǎn)品工作范圍限制而導(dǎo)致推力不佳時(shí),便會(huì)使得播放出來(lái)的音質(zhì)顯得生硬而干扁、或是截波(Wave Clipping)而造成聲音失真的現(xiàn)象。

2. 動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試(Dynamic Range Test)

  這個(gè)測(cè)項(xiàng)主要是在了解受測(cè)產(chǎn)品的音質(zhì)干凈程度。所謂的動(dòng)態(tài)范圍所要量測(cè)的便是原始音頻與背景噪訊的相對(duì)差距,以及噪訊在頻域上的分布情形。訊噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)指的是訊號(hào)與噪訊的比例(SNR=Psignal/ Pnoise),由于產(chǎn)品在輸出聲音頻號(hào)的同時(shí)也會(huì)同時(shí)輸出雜訊,因此,訊噪比越高就代表雜訊越小,音質(zhì)越干凈;反言之訊噪比低則代表雜訊較大較多,因而直接或間接的影響到原始訊號(hào)的音質(zhì)和音色。

3. 全頻總諧波失真加噪聲測(cè)試(THD + n vs. Frequency Test)

  諧波失真(Total Harmonic Dist ortion)是一種非線性失真(Nonlinear Distortion)的結(jié)果,指的是輸入音頻經(jīng)過(guò)受測(cè)裝置處理后在原始訊號(hào)頻率倍數(shù)位置產(chǎn)生的非原始的訊號(hào),稱之為諧波。諧波失真的發(fā)生會(huì)使聲音頻號(hào)的品質(zhì)下降、以及一些音頻細(xì)節(jié)的損失,而當(dāng)諧波失真過(guò)大時(shí)則會(huì)相當(dāng)程度改變?cè)嫉囊羯?。諧波失真產(chǎn)生的主因可能來(lái)自主動(dòng)元件(例如CODEC、Amplifier)或被動(dòng)元件(例如Capacitor、Ferrite Bead)等。而這個(gè)測(cè)項(xiàng)便是在觀察受測(cè)產(chǎn)品諧波失真及噪訊在頻域分布的情形,而由于音源在透過(guò)藍(lán)牙傳輸時(shí)受到的高頻干擾較大,因此在此測(cè)試情境下我們?cè)O(shè)定了不同標(biāo)準(zhǔn),以符合實(shí)際情境。

 

4. 頻率響應(yīng)測(cè)試(Frequency Response Test)

  圖二 頻率響應(yīng)示意圖,可見(jiàn)在高頻處的訊號(hào)衰減

  頻率響應(yīng)(Frequency Response)指的是一個(gè)裝置重現(xiàn)原始音頻的精度,也就是完整復(fù)制(重播)原始音色的能力。在實(shí)際的測(cè)試上需透過(guò)輸入一個(gè)振幅不變而頻率變化的訊號(hào),觀察其輸出端的響應(yīng),若是頻率響應(yīng)功能不佳,則會(huì)影響到裝置重現(xiàn)聲音頻率范圍的能力。好的頻率響應(yīng)能力,是在不同頻率點(diǎn)都能輸出穩(wěn)定的訊號(hào),不過(guò)由于在高低頻訊號(hào)重建困難,所以在這兩個(gè)頻段通常都會(huì)出現(xiàn)衰減現(xiàn)象。這個(gè)測(cè)試項(xiàng)目主要就在量測(cè)聲音在各個(gè)不同頻率的位準(zhǔn)并評(píng)估其漣波值(Passband Ripple)是否平順、以及觀察受測(cè)產(chǎn)品在高頻與低頻時(shí)的音頻重現(xiàn)能力,通帶漣波值代表的是音頻震蕩的幅度,峰值與谷值間的距離越接近,代表漣波值越平穩(wěn)。

  圖三 左右聲道音場(chǎng)示意圖

  5. 串音測(cè)試(Crosstalk Test)

  串音(Crosstalk)是指來(lái)自不同聲道的干擾噪訊和原始訊號(hào)的比值,由于左右聲道相位不同,因此串音有可能造成聲道分離度不足、音場(chǎng)模糊、而無(wú)法準(zhǔn)確定位原始訊號(hào)要傳達(dá)的訊息。。因此這個(gè)測(cè)試項(xiàng)目主要就在觀察受測(cè)產(chǎn)品防治串音的能力,以及評(píng)估其聲道分離度(Channel Separation)。

  6. 聲道平衡度測(cè)試(Gain Ratio between Channel Test)

  左右兩聲道的輸出電壓不同時(shí),會(huì)影響到立體聲的平衡度、造成音場(chǎng)偏左或偏右,而使發(fā)出的聲音產(chǎn)生落差,這個(gè)測(cè)試項(xiàng)目就在檢視兩聲道間輸出電壓的差異和比值。
7. 聲道相位差測(cè)試(Interchannel Phase Difference Test)

  兩聲道的相位差距過(guò)大時(shí),會(huì)造成音像定位不準(zhǔn)確而導(dǎo)致聲音模糊,而這個(gè)測(cè)試項(xiàng)目就在觀察兩聲道相位間的時(shí)間延遲(時(shí)間差),時(shí)間差越小就代表相位差越小、音像定位越準(zhǔn)確。左右聲道的時(shí)間差會(huì)直接影響到正確的聲音相位,由于不同相位的互相抵消原理,因此會(huì)對(duì)原始音頻產(chǎn)生很大的影響。

平板裝置音質(zhì)測(cè)試結(jié)果分析

  在了解了前述基本的測(cè)試?yán)碚摶A(chǔ)之后,我們便可根據(jù)不同的測(cè)試情境進(jìn)行測(cè)試執(zhí)行與結(jié)果分析,本次測(cè)試所設(shè)計(jì)的五個(gè)情境,都是百佳泰根據(jù)我們的專業(yè)測(cè)試經(jīng)驗(yàn),挑選出五個(gè)最具代表性、也是在一般消費(fèi)者生活中最常見(jiàn)的可能使用情境,包含了對(duì)本機(jī)DAC的音質(zhì)量測(cè)、不同音源格式的量測(cè)、透過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)牧繙y(cè)、影音同時(shí)播放的量測(cè)、以及音量控制的安全性驗(yàn)證等。同時(shí),由于各個(gè)測(cè)試情境的環(huán)境條件不相同,因此在不同的測(cè)試情境中,即使是執(zhí)行相同的測(cè)試項(xiàng)目,我們也設(shè)定出不同的評(píng)斷標(biāo)準(zhǔn),以符合實(shí)際使用環(huán)境的要求。在下列圖表中,數(shù)字越大者代表分?jǐn)?shù)越佳、表現(xiàn)越好,以下便是在各個(gè)測(cè)試情境下所測(cè)得的測(cè)試結(jié)果。

  1.44K音頻輸出(44K Audio Only)

  44K是音頻播放所常見(jiàn)的采樣率,因此也是常見(jiàn)的使用情境,像是一般的音樂(lè)CD都是采用44K采樣率,因此大多數(shù)的使用者將CD轉(zhuǎn)為MP3時(shí)會(huì)延用原始的44K設(shè)定來(lái)避免二次采樣。這個(gè)測(cè)試情境是在觀察在44K音頻輸出時(shí),受測(cè)產(chǎn)品本機(jī)DAC/ AMP的表現(xiàn)能力。

  在總共八項(xiàng)的測(cè)試評(píng)量項(xiàng)目中,有其中兩個(gè)受測(cè)品(B及D)的整體表現(xiàn)為最佳,其余四者則水準(zhǔn)各有落差,受測(cè)品B并在總諧波失真這個(gè)項(xiàng)目表現(xiàn)最為突出,可惜的是觀察到串音變大的現(xiàn)象,至于受測(cè)品F則在高頻頻率響應(yīng)衰減明顯,連帶導(dǎo)致漣波值過(guò)大,而受測(cè)品C則是在總諧波失真、聲道增益與相位差等三個(gè)項(xiàng)目較需改進(jìn),從表二簡(jiǎn)單的評(píng)量結(jié)果便可看出,這六臺(tái)平板裝置產(chǎn)品在音質(zhì)處理能力的迥異。

  2.48K音頻輸出(48K Audio Only)

  48K也是另一個(gè)音頻播放所常見(jiàn)的采樣率,主要應(yīng)用在影像串流和DVD上,由于44K與48K兩者取樣頻率不同,因此在相同裝置上播放也可能會(huì)有不同的表現(xiàn)。這個(gè)測(cè)試情境是在觀察在48K音頻輸出時(shí),受測(cè)產(chǎn)品本機(jī)DAC/ AMP的表現(xiàn)能力,我們選擇了在44K與48K音頻輸出可能會(huì)產(chǎn)生差異的五個(gè)測(cè)試評(píng)量項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行實(shí)際的測(cè)試。

  從表三可以 看出,受測(cè)品A與B在五個(gè)測(cè)項(xiàng)中的表現(xiàn)與前一個(gè)測(cè)試情境(44K音頻輸出)相似,但其余四臺(tái)受測(cè)品則在總諧波失真這個(gè)項(xiàng)目的表現(xiàn)則明顯產(chǎn)生落差,失真程度較為嚴(yán)重,為什么會(huì)普遍出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢?由于這四臺(tái)受測(cè)品均是采用Android操作系統(tǒng),而Android的原始碼是預(yù)設(shè)為會(huì)對(duì)48K音源進(jìn)行重取樣(Re-sampling)成44K,因此會(huì)造成明顯諧波失真的現(xiàn)象。由此觀之,Android系統(tǒng)會(huì)對(duì)48K音源進(jìn)行重取樣而影響音質(zhì)的現(xiàn)象并未被相關(guān)廠商注意到,也才會(huì)使這樣的問(wèn)題普遍出現(xiàn)在不同品牌的Android平板裝置中。

 

  3.44K藍(lán)牙音頻輸出(44K Bluetooth Audio Only)

  藍(lán)牙在目前已是各種行動(dòng)裝置不可或缺的規(guī)格之一,檔案?jìng)鬏斠约凹磿r(shí)音頻串流都是經(jīng)常被應(yīng)用的方向。由于透過(guò)藍(lán)牙音頻傳輸?shù)扔诶盟{(lán)牙發(fā)送器(Bluetooth transmitter)進(jìn)行輸出的動(dòng)作,因此這個(gè)測(cè)試情境就是在觀察藍(lán)牙傳輸會(huì)不會(huì)對(duì)音質(zhì)產(chǎn)生影響,總共有五個(gè)測(cè)試評(píng)量項(xiàng)目。

  從表四的測(cè)試結(jié)果可以看出,雖然受測(cè)品C在前面兩個(gè)測(cè)試情境中表現(xiàn)不甚突出,但在透過(guò)藍(lán)牙傳輸時(shí),反而是在所有受測(cè)品中表現(xiàn)最佳、最無(wú)失真影響的裝置,由此便可歸納出受測(cè)品C所選用的藍(lán)牙發(fā)送器在音頻處理的能力上較其他受測(cè)產(chǎn)品來(lái)的優(yōu)秀。從上述的例子我們也可以了解到,任何一個(gè)零組件的選用都有可能大大影響到最終的產(chǎn)品品質(zhì)功能,因此透過(guò)完善的前期驗(yàn)證測(cè)試與比對(duì),選擇出最合適的零組件是至關(guān)重要的課題。

  4.44K音頻及影像輸出(44K Audio & Video)

  除了單純的音頻播放外,影片的播放也是常見(jiàn)于平板裝置的應(yīng)用中,因此這個(gè)測(cè)試情境就是在觀察產(chǎn)品同時(shí)處理影音頻號(hào)時(shí),本機(jī)DAC/ AMP的音質(zhì)表現(xiàn)能力,共有六個(gè)測(cè)試評(píng)量項(xiàng)目。在與第一個(gè)測(cè)試情境(44K音頻輸出)比較后可以發(fā)現(xiàn)到,加上了影像檔的播放后,受測(cè)品A出現(xiàn)了串音變大的現(xiàn)象,受測(cè)品E則產(chǎn)生較多的諧波失真,相較之下受測(cè)品B與D則是不論是否加入影像檔播放,都能維持相同的音質(zhì)表現(xiàn),因此可以得知在實(shí)際的影音娛樂(lè)享受(同時(shí)播放音頻與影像)上,這兩臺(tái)產(chǎn)品能提供較穩(wěn)定的聲音效果。

  5.音量控制(Volume Control)

  除了前述的幾個(gè)測(cè)試情境外,另外一個(gè)必須注意的便是音量大小的控制,由于過(guò)大的音量會(huì)造成對(duì)使用者聽(tīng)覺(jué)上的損害,因此設(shè)計(jì)這個(gè)測(cè)試情境的重點(diǎn)就在觀察受測(cè)產(chǎn)品的各個(gè)可能聲音來(lái)源是否能輸出較接近的音量大小。試想,當(dāng)使用者原本正在觀看網(wǎng)路串流影片,突然轉(zhuǎn)而聆聽(tīng)本機(jī)中存放的音樂(lè)時(shí),音量若是突然變大許多,極有可能會(huì)造成使用者聽(tīng)覺(jué)上的不適,長(zhǎng)此以往嚴(yán)重者更可能造成對(duì)聽(tīng)力的危害。因此,廠商在設(shè)計(jì)上,便應(yīng)注意到對(duì)不同聲音來(lái)源的音量大小控制。

  在這個(gè)測(cè)試情境中我們便列出四種可能聲音來(lái)源,來(lái)量測(cè)所產(chǎn)生的輸出音量,并進(jìn)一步比較這四種來(lái)源間音量的差距,差距越小代表越不會(huì)對(duì)使用者產(chǎn)生音量差異的沖擊。根據(jù)表六可以看出,以受測(cè)品C的音量差距為最小,僅有30.3mV,受測(cè)品在播放44K本機(jī)音頻檔與播放Youtube內(nèi)容時(shí)差距最大,達(dá)到104 mV,這樣的差距就有可能對(duì)使用者在音源切換時(shí)造成聆聽(tīng)時(shí)的不舒適。


追求好用、好看也”好聽(tīng)”的平板裝置

  從前述的測(cè)試結(jié)果可以觀察到,我們這次選擇的六臺(tái)平板裝置出現(xiàn)的音質(zhì)狀況各不相同,像是有的受測(cè)品在本機(jī)DAC就產(chǎn)生明顯失真,有的則是在透過(guò)藍(lán)牙傳輸時(shí)影響音質(zhì),有的是因?yàn)檐涹w設(shè)計(jì)重采樣而導(dǎo)致音質(zhì)降低、有的則在播放影片檔時(shí)失真變大,也有在處理不同音源時(shí)音量差異過(guò)大而影響使用者感受。

  這些狀況背后的原因各有不同,有可能是由于硬體的選擇不適當(dāng),像是DSP(數(shù)位訊號(hào)處理器,Digital Signal Processor)、DAC(數(shù)位類比轉(zhuǎn)換器,Digital to Analog Converter)、線纜、或其他主動(dòng)、被動(dòng)元件或擴(kuò)大線路的影響;也可能是因?yàn)檐涹w面的問(wèn)題,像是前面提到的Android系統(tǒng)原始設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)48K音源進(jìn)行重采樣所造成的問(wèn)題,而廠商未能注意并加以修正;此外,裝置軟硬體間的整合不當(dāng),也會(huì)造成使用者感受上的極大差異。這些所有潛在的問(wèn)題風(fēng)險(xiǎn),都需要靠多樣化的測(cè)試情境設(shè)計(jì),并經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試驗(yàn)證,才能找出問(wèn)題所在、進(jìn)而改善并提升品質(zhì)。

  百佳泰多年來(lái)在專業(yè)測(cè)試領(lǐng)域不斷鉆研,專精于各種不同產(chǎn)品項(xiàng)目的客制化測(cè)試與驗(yàn)證分析,也積極將研究方向拓展到更多更新的技術(shù)領(lǐng)域,以平板裝置這項(xiàng)晚近才推出的新式產(chǎn)品為例,百佳泰便積極投入研發(fā),目前已能提供從軟體到硬體的全面性整合驗(yàn)證。本文僅以”音質(zhì)”這項(xiàng)常被一般大眾忽略的重要功能為例,點(diǎn)出在目前市場(chǎng)上平板裝置所會(huì)出現(xiàn)的音質(zhì)問(wèn)題,希冀能作為相關(guān)廠商在開(kāi)發(fā)時(shí)的一個(gè)參考指標(biāo),不論是媒體平板或是PC型平板,相信音質(zhì)表現(xiàn)都是影響產(chǎn)品 在多媒體效能的重要環(huán)節(jié),而也唯有持續(xù)推動(dòng)這項(xiàng)產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步、成熟,才能讓消費(fèi)者享受到更好、更方便的產(chǎn)品。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。