近年來，語音助理的應(yīng)用如雨后春筍般興起，語音識別技術(shù)也就成為各大廠競逐的主要項目。不過，要達(dá)成良好的語音識別，有一些先決條件，其中一個就是收音裝置排除干擾的能力。收音裝置如果受到太大干擾，就會影響語音識別的準(zhǔn)確度。在眾多抗噪技術(shù)中，最容易實現(xiàn)的收音技術(shù)就是指向性麥克風(fēng)。透過麥克風(fēng)的指向性來排除周遭干擾，強化語音／噪音的訊雜比（Signal to Noise Ratio）。

在應(yīng)用上，除了麥克風(fēng)需要量測指向性（Directivity），有些制造商或是研究單位也會去量測揚聲器的指向性。

揚聲器有一項規(guī)格，稱之為 「頻率響應(yīng)（Frequency Response）」。頻率響應(yīng)此規(guī)格是將量測裝置放置在揚聲器軸在線、距離揚聲器表面一公尺處所量測到的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)。但揚聲器實際在使用時，人們除了在軸向方位聆聽，更常會在離軸的其他方位聽揚聲器發(fā)出的聲音，這對于講究高質(zhì)量揚聲器的廠商或消費者來說，也是受關(guān)注的指標(biāo)。

對于救護(hù)車揚聲器，指向性特性將更為重要！該特性用以確保鳴笛聲響能夠被四面八方的用路人察覺，才能避免救護(hù)車和其他用路人發(fā)生碰撞。

此外，對于日常生活中和人們生活息息相關(guān)的裝置設(shè)備，其工作時或是閑置狀態(tài)下的噪音音量，也常常成為惱人的聲源。為了探討這些裝置設(shè)備的主要聲源來自何處，運用指向性量測技術(shù)，就能夠從量化數(shù)據(jù)得知該裝置／設(shè)備朝各方向的散發(fā)出來的聲壓級，工程師就可以回推找到主要的發(fā)聲位置，進(jìn)而分析其成因，最終改善噪音音量。

百佳泰聲學(xué)自動化量測　減少人為誤差、提高驗證效率！

在電聲量測中，「Frequency Response」、「Total Harmonic Distortion(THD)」是比較基本的聲學(xué)特性量測。然而，進(jìn)行指向性量測時，往往需要人工不斷進(jìn)出無響室來回移動轉(zhuǎn)盤的角度，如此不僅增加了誤差可能性，也增加了量測時間；特別是角度分辨率愈高，量測次數(shù)的增加，測試時間將更冗長。

為了讓測試數(shù)據(jù)減少誤差、提高測試效率，百佳泰團(tuán)隊獨自開發(fā)了一套自動化軟件，整合了Audio Precision APx500 軟件的強大能力、以及轉(zhuǎn)盤控制、指向性繪圖于一身?？梢砸淮涡蕴峁┲赶蛐缘牧繙y結(jié)果。

指向性作圖

我們不但可以產(chǎn)生傳統(tǒng)的極坐標(biāo)指向性繪圖（如下）：

還可以產(chǎn)生頻率信息含蓋更廣的Polar maps (the Geddes approach) 作圖：

傳統(tǒng)的極坐標(biāo)指向性繪圖，雖然從曲線上容易明白特定頻率的指向性，但若同時迭套4,5 個以上的頻率指向性曲線，那么將很難看清楚整體的指向性分布；因此，有了Polar maps 的作圖方式，就可以一眼看出整體的指向性分布了。

百佳泰的聲學(xué)實驗室

百佳泰在臺北及南投各設(shè)立聲學(xué)實驗室，有兩座聆聽室及一座無響室，不僅可執(zhí)行Amazon Alexa 的認(rèn)證測試，也廣泛支持各種聲學(xué)量測（例如：Google WWCB認(rèn)證、Power Supply 噪聲量測）

ANECHOIC CHAMBER

Dimension (ISO-3744, ISO-3745)

• Inside Space (L*W*H): 3.7*3.7*2.28 m
• Max Deviation at 1/3 octave freq. ≤ 1.5dB
• Wedge Sound Absorption cut off freq. ≤ 150 Hz
• Noise Floor <15dBA SPL

聆聽室聲學(xué)規(guī)格及效能(A)

• Inside Space (L*W*H) : 6.0*4.5*2.2 m
• Noise Floor : ≤ 20 dBSPL(A)
• Reverberation:
  25s ≤ RT60avg ≤ 0.4s,
  Octave Bands 125~8000Hz

聆聽室聲學(xué)規(guī)格及效能(B)

• Inside Space (L*W*H) : 6*5*2.4 m
• Noise Floor : ≤ 19 dBSPL(A)
• Reverberation:
  25s ≤ RT60avg ≤ 0.4s,
  Octave Bands 125~8000Hz

更多的聲學(xué)相關(guān)測試服務(wù)，請參考Audio聲學(xué)驗證實驗室。

藍(lán)牙?（Bluetooth?）是一種現(xiàn)今相當(dāng)普及的無線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，是透過短波超高頻（UHF）無線技術(shù)，以2.4GHz的頻道進(jìn)行無線通信，透過這個無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)連接裝置。其中，聲音傳遞在藍(lán)牙通訊中是相當(dāng)重要的一部分，藍(lán)牙經(jīng)過不同版本的發(fā)展，除了支持無線通話并透過A2DP等技術(shù)來來傳遞聲音外，也發(fā)展出許多應(yīng)用裝置，例如藍(lán)牙耳機或喇叭等相關(guān)無線設(shè)備。

近年來平板與智慧手機的發(fā)展快速，人人都可以透過手持裝置來觀看各種不同的影音平臺，也越來越多人會使用無線耳機來擺脫傳統(tǒng)耳機的有線束縛，讓使用者有更舒適的影片觀賞體驗。然而，在操作體驗中，影音不同步，是較為明顯的且常見的問題；原因除了可能是受到影音譯碼效能的影響外，最為常見的，即是無線傳輸不良所造成。

避免影音延遲　從影音同步測試著手

影音延遲是最容易直接影響使用者感受的問題，如果影音兩者之間的延遲太過明顯，則會立即反映在使用者感受之上，甚至?xí)犬嬞|(zhì)與音質(zhì)的感受更為強烈。

影音同步測試的概念，是要驗證影片中聲音軌與影像軌之間的相對時間。簡單來說，例如影片第5秒會出現(xiàn)一個擊鼓的動作，而第5秒相對應(yīng)就應(yīng)該同步出現(xiàn)鼓聲的聲音；如果第5秒擊鼓時的聲音延遲到5.1秒才發(fā)出，這就代表出現(xiàn)了100ms的延遲?；蛟S有人會疑惑：影音延遲到多長的時間會感受到影響？以一般使用者來說，超過500ms（0.5s）就是一個相當(dāng)大的延遲；正常狀況來說200ms（0.2s）的延遲誤差是不容易發(fā)現(xiàn)的。優(yōu)良的延遲必須控制在100ms（0.1s）內(nèi)，而找出聲音和影片的延遲就是「影音同步測試A/V Sync（Lip Sync） Test」的主要概念。

影響無線傳輸?shù)母蓴_

藍(lán)牙?無線技術(shù)主要透過2.4GHz~2.485GHz來進(jìn)行與設(shè)備之間的通訊，由于2.4G無線同時也運用在IEEE 802.11 Wi-Fi無線技術(shù)當(dāng)中，因此帶寬相近就會有互相干擾的可能。而Wi-Fi 2.4G又存在不同帶寬模式「HT（High Throughput）」，「壅塞度（Congestion Rate）」也會影響無線傳輸。綜合以上變量可以了解，無線傳輸干擾也有著不少潛在風(fēng)險。若讓無線傳輸和有線傳輸相比，無線傳輸會存在較大的延遲誤差，而新的無線傳輸技術(shù)也下了許多功夫來克服延遲；然而不諱言，這些可能的無線延遲，仍是影響影音同步的常見因素之一。

影音同步量測解決方案

量測影音同步「A/V Sync（Lip Sync）」有幾種方式，第一種是傳統(tǒng)的人力監(jiān)測，透過人的感官去體驗是否有出現(xiàn)明顯的影音延遲，不過這個方式可靠度相對較低，因為透過人的感受本身就存在一定程度上的誤差。另外一個是透過高影格（幀數(shù)）錄像影片分析，來計算影音之間的誤差。這個方式具有一定的準(zhǔn)確度與可信度，可透過解析影格來找出延遲誤差，但相對來說，也是相當(dāng)耗時。

另外也有一種較為可靠的方式，即為透過透過光傳感器（Light sensor）和聲音傳感器（Sound sensor）來實時偵測影音延遲誤差，這也是本文后續(xù)所采用的影音分析技術(shù)與設(shè)備。

透過影格偵測設(shè)備，光傳感器和聲音傳感器可以偵測特定的影格同步影片，來計算出影音之間的誤差。百佳泰更透過技術(shù)優(yōu)化減少人工設(shè)定所產(chǎn)生的架設(shè)誤差可能，并讓量測時間更加彈性，可針對不同需求，因應(yīng)不同長度、影片素材和編碼來分析，使這套標(biāo)準(zhǔn)量測設(shè)備更加彈性和合乎需求。

實際藍(lán)牙?音訊測試設(shè)計

因應(yīng)使用者行為改變，越來越多人使用在線串流平臺觀看影片，因此我們設(shè)計了一個以串流平臺為主要撥放軟件的應(yīng)用測試，選定播放平臺并規(guī)劃撥放設(shè)備和環(huán)境。

<Streaming Service>

影響無線傳輸?shù)某梢蛴泻芏囝愋?，此次設(shè)計我們采用幾組無線干擾來對比。第一組是無干擾環(huán)境，設(shè)備架設(shè)在屏蔽室（Shielding Room）里面來排除無線干擾，雖然真實世界中不會有無干擾的情況，不過這樣的測試數(shù)據(jù)可做為對比基準(zhǔn)值。

再來就是無線干擾的設(shè)計對照組，目前主流的Wi-Fi頻道為2.4G和5G，為考慮到符合實際狀態(tài)，我們也采用了基于這樣的頻道設(shè)定來規(guī)劃。第一種是2.4GHz搭配帶寬模式HT（High Throughput）20，第二種是5GHz搭配帶寬模式HT（High Throughput）40。另外，針對網(wǎng)絡(luò)使用量升高時的壅塞度 CR（Congestion Rate），我們選定了50%這樣的范圍來，驗證實際網(wǎng)絡(luò)壅塞時的干擾程度。這樣的測試條件，主要目的就是希望能達(dá)到使用者真實體驗的無線網(wǎng)絡(luò)干擾環(huán)境。

<Wi-Fi mode & Congestion Rate>

這次的影音同步測試，我們針對不同OS平臺各挑選兩只主流手機，共四只手機來測試。接下來就是選擇藍(lán)牙?裝置，第一種選擇為藍(lán)牙耳機（Bluetooth? Headsets），第二種是藍(lán)牙喇叭（Bluetooth? Speaker），第三種則是支援藍(lán)牙的家庭劇院（Bluetooth Audio/video receiver，AVR），這三種已經(jīng)涵蓋到一般使用者主要會使用到的藍(lán)牙音訊設(shè)備。

<Phone and OS>

<Bluetooth? Device Type>

藍(lán)牙?音訊測試結(jié)果分析

從下面數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，各種不同類型的串流平臺，即便是使用相同的測試影片，透過不同的手機組合和藍(lán)牙設(shè)備的搭配，影音延遲表現(xiàn)也不盡相同。以無干擾環(huán)境下來看，此次測試表現(xiàn)來說，藍(lán)牙5.0規(guī)范為主的藍(lán)牙耳機和手機之間的平均延遲表現(xiàn)，多半能控制在200ms當(dāng)中；以一般使用來說，這是一種不容易察覺延遲的性能表現(xiàn)，對于高效能的低延遲要求，建議以達(dá)到100ms的低延遲做為標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙喇叭的測試結(jié)果顯示，延遲都可以控制在200ms當(dāng)中，符合期待。最后是藍(lán)牙Audio/video receiver（AVR），在沒有無線干擾的環(huán)境下，也是可以控制在平均200ms延遲當(dāng)中。

當(dāng)我們加入干擾后，可以看出來無線環(huán)境干擾的確會對無線連接的設(shè)備產(chǎn)生一些相對應(yīng)的影響，大部分的設(shè)備都能控制在200ms以內(nèi)，也代表這些產(chǎn)品設(shè)計上都有程度上的抗干擾能力。不過，我們可以從數(shù)據(jù)中看到有一些設(shè)備平均延遲會大于200ms，這樣的延遲就相對容易被某一部分的使用者察覺，如果延遲超過500ms，使用者就會明顯感受到延遲，造成會不良的使用表現(xiàn)。

<Normal>單位: ms（millisecond）

<2.4G / CR 50%>單位: ms（millisecond）

<5G / CR 50%>單位：ms（millisecond）

從藍(lán)牙?應(yīng)用裝置的影音同步測試結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，真實世界的無線干擾環(huán)境是有可能會影響產(chǎn)品表現(xiàn)的關(guān)鍵因素。這次的干擾選擇設(shè)定在固定的帶寬模式HT（High Throughput）和壅塞程度（Congestion Rate），如果能透過更多樣的帶寬模式或是不同程度的網(wǎng)絡(luò)壅塞率，則可以找出更多可能影響無線溝通連接的關(guān)鍵因素。百佳泰透過多年測試認(rèn)證經(jīng)驗，可以為客戶設(shè)計完善的網(wǎng)絡(luò)測試環(huán)境，提供完整的測試服務(wù)和數(shù)據(jù)分析，讓合作的客戶能得到有效和滿意的測試結(jié)果，進(jìn)而幫助產(chǎn)品開發(fā)和效能提升。

在這次的測試內(nèi)容，百佳泰測試團(tuán)隊采用非制式的音質(zhì)測試，完全以儀器提供的功能來設(shè)計組合相關(guān)的量測，我們分成三個部份來做介紹：

1. Level Sweep vs Frequency

2. -40dBFS THD+N vs Frequency

3. 90sec. Noise Recording

因為測試的需求，這次我們將儀器換成功能更為彈性的Audio Precision APX585，同時將訊號來源直接使用信號產(chǎn)生器來產(chǎn)生。

圖一：Audio APX585 vs SYS-2722

圖二：兩種連結(jié)方式的不同

1. Level Sweep vs Frequency

我們選了幾個不同頻率的信號（10Hz, 20Hz, 100Hz, 500Hz, 1KHz, 5KHz, 10KHz, 20KHz, 40KHz），同時將每個訊號以0dB到-120dB的衰減變化輸入受測物，來觀察受測物的輸出反應(yīng)，以下為不同電容的表現(xiàn)圖：

  
電解電容

固態(tài)電容

在這一項測試中，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入頻率到達(dá)40KHz時，增幅往下降到-120dBFS，兩個不同材質(zhì)的電容呈現(xiàn)出些許的差異使用電解電容的情形，其輸出會停留在-90dB不會再往下降，而固態(tài)電容一樣可以一路從0dB到-100dB，彼此之間有著10dB的差異。這意味著在有40KHz訊號輸入的情況下，使用電解電容的表現(xiàn)無法像固態(tài)電容那樣好。

下圖為將二種電容單獨在40KHz的表現(xiàn)比較：

2. -40dBFS THD+N vs Frequency

-40dBFS的訊號很少被用到，這次我們使用這個幅度的輸入信號來仿真唇齒聲，換氣聲（小聲但又不到噪聲的電位），來觀察其輸出信號在全頻范圍的失真表現(xiàn)。

從下方的圖表我們可以清楚地看出，當(dāng)使用-60dBFS輸入時，二種電容的差異只有0.5 dB，所以當(dāng)我們在測試動態(tài)范圍(Dynamic Rang)時就會把這種差異當(dāng)成誤差而不去理會。

-60dBFS

當(dāng)其輸入變成-40dBFS時，二者的差異擴大為1dB，這意味著二者存在者不同的失真程度(如下圖)，在信號微弱但又不會像噪聲一樣低時，才會有一些差異，所以在這個項目可以看到固態(tài)電容的失真程度較低1dB。

-40dBFS

3.  90sec. Noise Recording

從下圖上可以看到電解電容和固態(tài)電容其特性在系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變時有最大的不同，電解電容在系統(tǒng)關(guān)機或開機那段時間內(nèi)電位較高，同時產(chǎn)生的Pop Sound和電位差異不大。

電解電容

而固態(tài)電容的電位較低但其產(chǎn)生的Pop Sound差異較大，但其實仔細(xì)看，二者產(chǎn)生的突波最高點其實是差不多的，尤其在系統(tǒng)開機時產(chǎn)生的Pop Sound來看，使用固態(tài)電容比起使用發(fā)燒電解電容所產(chǎn)生的Pop Sound整整少了5dB。

固態(tài)電容

第三次測試結(jié)論

在第三次測試中，百佳泰團(tuán)隊采用自己的量測方式來比較固態(tài)電容和電解電容對產(chǎn)品輸出音質(zhì)是否有所影響。以量測結(jié)果來看，不同的電容特性的確有影響，綜觀以上測試的結(jié)果，我們不難發(fā)現(xiàn)固態(tài)電容用于聲音音效的輸出，有其相對的優(yōu)勢。

我們先從固態(tài)電容的本身特性開始說起，從以下的圖片我們可以假想這個是電容的等效電路，而A和B為聲音輸出串接的點。

雖然固態(tài)電容擁有較小的ESR，但是在這里的回路應(yīng)用上，可以完全被忽略，即便固態(tài)電容大數(shù)倍（固態(tài)電容:電解電容 =0.5 Ohm : 2 Ohm），但是微小的差異并不會對聲音質(zhì)量有所影響。

另外一個比較容易讓人聯(lián)想到的就是固態(tài)電容的漏電流，原本我們擔(dān)心漏電流會對相關(guān)測試造成輸出負(fù)載空載或是當(dāng)動作時會造成聲音質(zhì)量的影響。所幸測試的結(jié)果，并沒有發(fā)現(xiàn)漏電流所造成的影響。

最后一個電容量vs. 頻率的特性，可以發(fā)現(xiàn)電解電容的特性曲線在高頻時，容值的變化相對劇烈。頻率較高的時候 ，電容值衰減得相當(dāng)大。反觀固態(tài)電容，即使在頻率較高的時候，電容值的變化相對穩(wěn)定，甚至可以說比電解電容還好。

電解電容的特性曲線：

固態(tài)電容的特性曲線：

回顧這次音質(zhì)測試的內(nèi)容，百佳泰在整個測試的設(shè)計上，力求找出音質(zhì)上的最佳解決方案，比較相同容值和耐壓的電解電容和固態(tài)電容對音質(zhì)的影響，是我們思考上的一個重點。

第一次的測試是採用普遍上的音質(zhì)測試項目，其測試內(nèi)容定義了量測頻寬範(fàn)圍在人耳可以接受的20Hz-20KHz頻率範(fàn)圍，而系統(tǒng)解碼的音訊採樣率使用了最常見的44K和48K二種。實際的測試結(jié)果，我們無法實際測試出彼此的差異。

在第二次的測試我們使用了採樣率192KHz的數(shù)位音訊檔案做為訊源，192KHz的音訊理論上可以達(dá)到90KHz左右的頻率，針對此我們特別重新製作了可以達(dá)到80KHz的Sweep音訊檔案，同時將頻寬設(shè)定為80KHz。在更苛刻環(huán)境下確認(rèn)產(chǎn)品的音質(zhì)量測。結(jié)果顯示，在如此苛刻的測試條件中，產(chǎn)品仍然保持低失真、低衰減，低雜訊的品質(zhì)，而固態(tài)電容對產(chǎn)品沒有造成任何的影響。

回顧這次音質(zhì)測試的內(nèi)容，百佳泰在整個測試的設(shè)計上，力求找出音質(zhì)上的最佳解決方案，比較相同容值和耐壓的電解電容和固態(tài)電容對音質(zhì)的影響，是我們思考上的一個重點。

第一次的測試是采用普遍上的音質(zhì)測試項目，其測試內(nèi)容定義了量測帶寬范圍在人耳可以接受的20Hz-20KHz頻率范圍，而系統(tǒng)譯碼的音頻采樣率使用了最常見的44K和48K二種。實際的測試結(jié)果，我們無法實際測試出彼此的差異。

在第二次的測試我們使用了采樣率192KHz的數(shù)字音頻檔案做為訊源，192KHz的音訊理論上可以達(dá)到90KHz左右的頻率，針對此我們特別重新制作了可以達(dá)到80KHz的Sweep音訊檔案，同時將帶寬設(shè)定為80KHz。在更苛刻環(huán)境下確認(rèn)產(chǎn)品的音質(zhì)量測。結(jié)果顯示，在如此苛刻的測試條件中，產(chǎn)品仍然保持低失真、低衰減，低噪聲的質(zhì)量，而固態(tài)電容對產(chǎn)品沒有造成任何的影響。

第三次的測試，我們利用儀器提供的功能來做組合量測，主要是希望找出電容表現(xiàn)的差異, 分成三個部份：

根據(jù)一系列的測量結(jié)果，百佳泰相信，無論是低頻或是高頻，把固態(tài)電容應(yīng)用在音效的使用上，比音效專用的電解電容來得更好。我們都知道音響界常以Golden Ear做為判定音質(zhì)好壞和聲音質(zhì)量的一種方式，百佳泰這次以量測的手法來證實所謂的音質(zhì)好壞。從測試的結(jié)果中，我們似乎已經(jīng)可以區(qū)分并證明出許多差異的存在。

百佳泰將會持續(xù)相關(guān)研究，經(jīng)由測試的手法，協(xié)助驗證及左證其優(yōu)勝劣敗以提供客戶更多有效的測試。若對音質(zhì)相關(guān)測試有任何疑問或是測試需求，歡迎徑洽百佳泰: service@allion.com

在第二次的測試我們使用了采樣率192KHz的數(shù)字音頻檔案做為訊源，192KHz的取采樣率理論上可以達(dá)到90KHz左右的頻率，針對新的項目我們特地重新制作產(chǎn)生可以達(dá)到80KHz的Sweep音訊檔案，同時將帶寬設(shè)定為80KHz。（受限于儀器Audio Precision SYS-2722可限制帶寬只到80K），并移除AES-17濾波器40KHz限制的設(shè)定。

測試的項目則集中著重在失真和頻率響應(yīng)二個項目，同時在原有的10K ohm 和 320 ohm 負(fù)載測試下，增加一個32 ohm的測試（32ohm為大部份耳機的規(guī)格）。

圖：帶寬限制放寬并不會濾掉由超高頻而來的噪聲

1. Total Harmonic Distortion Amplitude Plus Noise vs 80K Frequency (THD+N 在 80KHz的表現(xiàn))

With 10K Ohm Loading

電解電容

固態(tài)電容

with 32 Ohm Loading

電解電容

固態(tài)電容

量測結(jié)果顯示，負(fù)載掛10Kohm時，將測量范圍拉到80KHz，低通濾波器也放寬到80KHz，此時高頻失真會集中在20KHz -24KHz的頻率范圍內(nèi)，不過整體來看失真還是小于-75dB，表現(xiàn)真的很優(yōu)秀。

當(dāng)負(fù)載改成32ohm時，整體的失真提高到-70dB上下，原因可能是32ohm的負(fù)載降低了輸出電壓，參考值變低但噪訊不變而影響。假設(shè)根據(jù)Microsoft文件中針對負(fù)載不同的標(biāo)準(zhǔn)偏差異20dB來看，-69dB的失真還是低于標(biāo)準(zhǔn)-55dB相當(dāng)多。更換不同材質(zhì)電容還是無法從實驗結(jié)果中看到差異。

2. Frequency Response 80K(頻率響應(yīng) 在 80KHz的表現(xiàn))

With 10K Ohm Loading

電解電容

固態(tài)電容

with 32 Ohm Loading

電解電容

固態(tài)電容

量測結(jié)果顯示，負(fù)載掛10Kohm時，將測量范圍拉到80KHz，在高頻和低頻截止區(qū)的衰減皆不到1dB，這代表著就算聆聽目前可以取得的任何超高音源，皆不太可能會感受到某頻段衰減，除非是因為失真引起的聽感變化。

而負(fù)載改成32ohm時，低頻則會衰減較大，但在20Hz的部份仍然是沒有超過Microsoft的標(biāo)準(zhǔn)，沒有衰減超過3dB。更換電容到目前為止仍然是看不出有任何差異。

第二次測試結(jié)論

根據(jù)量測結(jié)果顯示，在新測試條件如此苛刻的情況下，不同電容產(chǎn)品仍然保持低失真、衰減、噪聲的質(zhì)量。因為帶寬范圍設(shè)定較大，所以更可以確定在人耳敏感的小范圍內(nèi)將會保持一定水平，且可以確定測試報告上的良好數(shù)據(jù)并不是因為儀器排除掉Out of band noise。

在所有的音質(zhì)評測里，受測的兩種電容表現(xiàn)并沒有太大差異。百佳泰依舊想找出評量音頻組件對音質(zhì)差異的影響關(guān)鍵，因此測試團(tuán)隊花費心思了解音響、聲音及訊號等細(xì)節(jié)，進(jìn)而設(shè)計出第三套測試來檢測。

電解電容常與發(fā)燒音響做鏈接，而今天百佳泰要探討的課題就是，音響業(yè)者常常說的「悅耳」、「干凈」、「深厚」，是否可以透過某些特殊定義的測試呈現(xiàn)出來。百佳泰在這次的測試中，將使用儀器來做音質(zhì)的量測，以不同角度來衡量不同特性的電容產(chǎn)品，進(jìn)而測試其對于音質(zhì)相關(guān)項目的差異性。

測試相關(guān)信息:

• 測試儀器: AUDIO Precision SYS-2722& AP585
• 代測物:相同規(guī)格容量之100uF/6.3V 電解電容和固態(tài)電容
• Test Bed:Asus Z97-K主板

測試重點: 以兩種不同材質(zhì)電容使用于高音質(zhì)主板上，對音質(zhì)的差異及影響。

測試項目: 共有七項，將于下方逐一介紹:

1. Full Scale Output Voltage

本項目旨在測試產(chǎn)品在可容許失真范圍內(nèi)的最大傳輸電壓。通常失真程度在超出原始訊號的1%時，代表輸出的強度超過產(chǎn)品的工作范圍，音頻的波形會產(chǎn)生截波的現(xiàn)象，而使得聲音產(chǎn)生不好的聽覺感受，例如破音。因為涉及到失真的檢查，我們必須預(yù)防人耳聽不到的頻率范圍外的失真或噪音也被計算進(jìn)來，所以儀器上的高通和低通率波器會設(shè)定成限制帶寬在10Hz-22KHz，而在此項以THD+N 1%以下測得的最大輸出電壓，當(dāng)作是后續(xù)其他測試項目的參考電壓。

2. Total Harmonic Distortion+ Noise Frequency

理論上訊號經(jīng)過轉(zhuǎn)換輸出時，會產(chǎn)生非線性的失真。簡單來說，當(dāng)輸入1KHz頻率的訊號時，會在其倍數(shù)的頻率(2KHz、4KHz)產(chǎn)生諧波，原始信號加上這些諧波一起輸出時，自然不會和原始訊號一樣，我們稱為諧波失真。

3. Range

動態(tài)范圍指的是一個信號中最大信號強度(原始訊號)和最小失真或噪聲的比率，在16bit的數(shù)字信號中，其理想的最大值為-96dB，此項目時常和信噪比(SNR)混在一起，通常兩者的結(jié)果數(shù)據(jù)都差不多，但在測試方式有些許不同，音響界習(xí)慣輸入-60Dbfs的微弱訊號，可能是因為輸入微弱訊號比較貼近真實使用情況，然后觀察其產(chǎn)生的失真(正常情況下如此微弱的訊號其產(chǎn)生的失真等同于噪訊)，和最大不失真輸出電壓做比較，這個失真和參考值的距離比率，就是動態(tài)范圍。除此之外，業(yè)界普遍會在量測數(shù)據(jù)上，額外透過一個”A加權(quán)”的過濾曲線，來過濾掉一些高低頻的訊號能量。此曲線是針對人耳對頻率的靈敏度而研究出來的曲線，透過該曲線，會扣除掉人耳不靈敏頻率區(qū)域中的失真噪聲，所以測量結(jié)果會相對美化不少。

4. Noise Level during system activity

噪音指的是產(chǎn)品本身自行產(chǎn)生，和輸入的訊號無關(guān)。原本信噪比被量測的意義在于最大不失真訊號和噪聲的比例，但在使用時大部份人都不會在實際聆聽時遇到無訊號的情形，所以Dynamic Range相對SNR較為實際，但同樣的量測手法用來監(jiān)視系統(tǒng)是一個方便又多元的方式，檢查系統(tǒng)在某個特定行為之下輸出的電位有多高，相對參考值是多少dB？可以應(yīng)用在許多不同的目的上（例如監(jiān)視系統(tǒng)在重開機過程中會不會產(chǎn)生異常的爆音）。

5. Frequency Response

輸入一個-20dBFS（Follow AES17）強度的全頻訊號（20Hz-20KHz），然后使用儀器觀察產(chǎn)品輸出電壓在各頻率是否表現(xiàn)的穩(wěn)定以及夠力，是否有衰減或是抖動過大的情況，這是檢查非線性最直接的方法。任何的零件或電路設(shè)計不良都有可能讓訊號通過后，產(chǎn)生某個頻率的衰減，同時，過大的失真也會造成另外的一種衰減，例如15KHz產(chǎn)生過大的失真噪聲，則訊號加上失真的能量變大，相對之下15KHz以外的訊號變的較小，假如將15KHz的電位歸零，則在圖型上其他的頻率相對的變成了一種衰減。

6. Crosstalk vs Frequency

串音，也有人叫它分離度，主要是檢查二個聲道彼此泄漏信號的程度。在模擬的信號輸出上，串音是不可避免的一種情形，對使用者帶來的困擾在于所謂的立體聲在每聲道傳遞的信息和相位皆不同，若是信號有某種程度的混合，則立體感和音場定位將大為模糊。我們需要準(zhǔn)備二個訊號，-20dB全頻左聲道有聲，右聲道無聲的立體聲檔案，和另外一個內(nèi)容相反的檔案，因為Mono的聲音被輸入后會被復(fù)制到二個聲道，所以我們需要的是立體聲的檔案，只是其中一個聲道沒有任何信息，或是信號十分微弱。

7. Inter-channel Phase Delay

理想的音頻系統(tǒng)應(yīng)該保持各聲道相位信號的一致性。相位測量是代表檢查一個波型的信號，相對于另一個波型的信號，在某個時間周期間內(nèi)的時間差，相位差有很多情形，在這里是代表通道間的相位差，以度為單位。本測試的重點為信號在進(jìn)入和輸出時，在不同聲道是否產(chǎn)生延遲不同步。檢查相位和電位關(guān)系不大，我們依照Audio Precision對測試計算機產(chǎn)品的模板內(nèi)的設(shè)定，采用的是-6dBFS全頻的信號，全面性的檢查相位差在各頻率產(chǎn)生的情形。

了解各測試項目后，百佳泰即開始進(jìn)行第一次測試，測試結(jié)果如下。

1. Full scale and Sampling Frequency Accuracy

本產(chǎn)品符合規(guī)範(fàn)定義1%失真以下要有1Vrms以上的輸出，事實上輸入0dBFS的訊號後音量開到最大也只會量測到0.012%的失真，精確一點來說，不用到1%，0.2%以上的失真，在波形上就可以很明顯的感受到不同，採樣頻率精確度也在規(guī)範(fàn)0.02%以下，因此電容的更換在本項目明顯看不出差異。

2. Total Harmonic Distortion Amplitude Plus Noise vs Frequency

電解電容 with 48K audio

固態(tài)電容 with 48K audio

電解電容 with 44K audio

固態(tài)電容 with 44K audio

本產(chǎn)品符合規(guī)范定義20Hz-20KHz的頻率范圍內(nèi)，總諧波失真加噪訊小于-80dBFS以下，同時沒有發(fā)現(xiàn)Re-sample error的情形，而電容的更換在本項目看不出差異。

3. Dynamic Range (A-Weighting)

本產(chǎn)品符合規(guī)范定義在A加權(quán)后的數(shù)據(jù)小于-90dB，而電容的更換在本項目小于1個dB，若算上量測資料跳動的誤差，等于沒有差異。

4. Noise Level during system activity (A-Weighting)

本產(chǎn)品符合規(guī)范定義在加權(quán)后的數(shù)據(jù)小于-90dB，而電容的更換在本項目小于1個dB，若也計算量測數(shù)據(jù)跳動的誤差，等于沒有差異。

5.Frequency Response

電解電容 with 48K audio

固態(tài)電容 with 48K audio

電解電容 with 44K audio

固態(tài)電容 with 44K audio

本產(chǎn)品符合規(guī)范定義Low band的衰減小于3dB，High band衰減小于1dB，Passband的Ripple小于正負(fù)0.25dB，更換電容在本項沒有明顯的差異。

6. Crosstalk vs Frequency

電解電容 with 48K audio

固態(tài)電容 with 48K audio

電解電容 with 44K audio

固態(tài)電容 with 44K audio

本產(chǎn)品符合規(guī)范定義在20Hz-15KHz的頻率范圍內(nèi)，二聲道互相泄漏電量小于-60dBFS，更換電容在本項沒有明顯的差異。

7.Inter-channel Phase Delay

電解電容 with 48K audio

固態(tài)電容 with 48K audio

電解電容 with 44K audio

固態(tài)電容 with 44K audio

量測結(jié)果顯示，本產(chǎn)品符合規(guī)范定義在20Hz-20KHz的頻率范圍內(nèi)，二聲道彼此的相位角度差異小于30deg.，更換電容在本項沒有明顯的差異。

第一次測試結(jié)論

從量測的過程中和測試所得到的結(jié)果，不難發(fā)現(xiàn)受測試的所謂高音質(zhì)主板，的確呈現(xiàn)出高質(zhì)量的測試結(jié)果，即符合Windows Logo Program中對Premium Desktop等級的音質(zhì)規(guī)范（最高要求）。

在針對電解電容以及固態(tài)電容相關(guān)音質(zhì)測試的部份，在這一次的測試過程中，每一個項目的測試資料都相當(dāng)接近，并不足以讓我們分辨出其中的差異，意味著我們想要從中提出測試的手法來證明音質(zhì)的部份，在這一次的測試并沒有達(dá)到。

要如何從測試中去發(fā)現(xiàn)電解電容和固態(tài)電容的差異？要在什么情況下才看的出差異？百佳泰將改變標(biāo)準(zhǔn)測試的條件以及手法，讓音質(zhì)的差異性，從新的測試手法中被萃取和分離出來。

第二次測試結(jié)果將于電容產(chǎn)品 音質(zhì)相關(guān)評測解析(中) 非標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)階測試的差異公開。

一、噪音測試（Acoustic Noise Test）

二、喇叭輸出質(zhì)量測試（Speaker Output Characteristic Test）

鍵盤噪音（Keyboard Typing Noise）

噪音測試包含了鍵盤噪音（Keyboard Typing Noise）與系統(tǒng)噪音（System Noise）兩個測項。此次我們分別拿受測筆記本電腦A1與A2進(jìn)行鍵盤噪音測試。測試環(huán)境設(shè)定為受測產(chǎn)品在未連接電源的關(guān)機狀態(tài)下，以手指一秒敲打鍵盤三下的速度紀(jì)錄分貝數(shù)據(jù)。測試標(biāo)準(zhǔn)為：標(biāo)準(zhǔn)鍵最大分貝不超過55 dB；功能鍵與空格鍵盤最大分貝不超過60 dB。圖1為受測產(chǎn)品在無響室擺放位置與麥克風(fēng)收音的距離。

?圖1：DUT placement & Microphone location

由下表1可以看到受測產(chǎn)品A1與A2不管是標(biāo)準(zhǔn)鍵、功能鍵或空格鍵均合乎標(biāo)準(zhǔn)。

Background sound (2nd?pre-test): 22.488 dBspl

表1：鍵盤噪音測試結(jié)果

系統(tǒng)噪音（System Noise）

在此測試中我們將會檢視連上電源的受測產(chǎn)品A1分別在閑置（Idle）時與系統(tǒng)重載時的負(fù)荷量（Heavy loading）所產(chǎn)生的噪音值。在測試閑置時噪音表現(xiàn)前我們會先讓A1的操作系統(tǒng)閑置一個小時，并且關(guān)閉A1的Wi-Fi與藍(lán)牙?功能。受測產(chǎn)品與麥克風(fēng)的相對位置如圖2所示。

?圖2：DUT placement & Microphone location

針對筆記本電腦在系統(tǒng)重載時所產(chǎn)生的噪音測試，我們特地選了三個軟件：3DMark06、Furmark與Prime95。在量測系統(tǒng)重載前會先讓受測產(chǎn)品關(guān)閉A1的Wi-Fi與藍(lán)牙?功能，并讓系統(tǒng)先待機一個小時之后開始量測。當(dāng)系統(tǒng)在運作Furmark與Prime95時，CPU與GPU均達(dá)到100%效能，此時所反應(yīng)在系統(tǒng)最大的噪音表現(xiàn)上。

?表2：系統(tǒng)噪音測試結(jié)果

?圖3：Noise level comparison at different workload

喇叭輸出質(zhì)量測試（Speaker Output Characteristic Test）

喇叭輸出失真測試則是為驗證喇叭音質(zhì)輸出的失真程度（Speaker Max Output Distortion），代表原始音頻經(jīng)由系統(tǒng)（Codec）或聲卡到Speaker輸出時的差異程度，單位一般以百分比來表示。此測試的受測產(chǎn)品為A1，在測試前會先關(guān)閉聲卡與操作系統(tǒng)內(nèi)全部的音效，并將A1系統(tǒng)的喇叭音量調(diào)至最大。

?圖3：DUT placement & Microphone location

測試方法為播1K赫茲頻率0 dB聲音文件30秒，并以音頻儀器APx585來量測。測試標(biāo)準(zhǔn)為：受測產(chǎn)品A1在播放1K赫茲檔案時，其內(nèi)建喇叭音訊輸出的失真程度必須要低于1%。

?圖4：APx585 Audio Analyzer

由圖5可以看到A1在此測項中的總諧波失真程度為原始訊號的百分之2.2797，雖然只有輕微的失真率，我們?nèi)越ㄗh廠商可以藉由降低音訊輸出的增益比，來減低噪聲同時被放大的機會，進(jìn)而提升高聲音質(zhì)量輸出的用戶用戶體驗。

?圖5：Speaker Output Characteristic Test Result

因應(yīng)音頻及聲學(xué)相關(guān)的電子產(chǎn)品設(shè)備量測需求，百佳泰（Allion Labs, Inc.）傾力打造位于南投中科分公司的高規(guī)格全無響室正式完工，并符合IEC-60268 & ISO7779、3GPP TS26 132（依循ISO3744/3745），配備高階音頻儀器測試、高感度麥克風(fēng)、前置放大器（Preamplifier）及分貝計，能夠針對家電、音響、材料、組件的噪音進(jìn)行分析量測。

百佳泰的全無響室內(nèi)部空間對角線長度達(dá)5米，可以在半小時內(nèi)由全無響室改裝成合格的半無響室，能夠執(zhí)行信息家電、音響產(chǎn)品的電聲性能測試與分析：

• 電聲性能（Elec-Acoustic）如頻率響應(yīng)、失真、訊噪比…等
• 噪音（Acoustic Noise）如風(fēng)扇噪聲或機構(gòu)振動噪聲
• 聲壓（Sound Pressure Level）如最大聲壓和靈敏度

身為測試驗證業(yè)界的專家，百佳泰不斷的拓展一站到位的服務(wù)，并特別在中科分公司辟建13間電波隔離實驗室（RF Chamber），提供客戶低干擾源的無線測試環(huán)境。除USB、RJ45等接線盒配置，可以單獨運作外，也可在外部配置自動控制系統(tǒng)，針對受測物及測試相關(guān)儀器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。如有任何關(guān)于無響室及電波隔離實驗室認(rèn)證需求、無線驗證等技術(shù)疑問，歡迎徑洽service@allion.com。