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| 數(shù)字調(diào)音臺的性能測試對比 |
| 發(fā)布時(shí)間：2017-7-18 15:16:47 |
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數(shù)字調(diào)音臺的性能測試對比
數(shù)字音頻時(shí)代的來臨已經(jīng)成為不爭的事實(shí)，特別是近幾年數(shù)字調(diào)音臺價(jià)格大眾化，迅速掀起了調(diào)音臺數(shù)字化的大潮。在這股潮流中，各大廠家的市場競爭非常激烈，特別是在入門級數(shù)字臺市場，是各大品牌的必爭之地。如何定義入門級數(shù)字調(diào)音臺？它們在功能上有什么特點(diǎn)？
首先，在通道能力上，以16路和32路輸入通道為典型，通常同一系列有16通道和32通道兩個(gè)型號。對于演出租賃市場，能夠滿足中小型樂隊(duì)演出通道數(shù)量的32路數(shù)字臺更受青睞。大多數(shù)入門級數(shù)字臺能采用數(shù)字傳輸，連接接口箱或者實(shí)現(xiàn)多臺設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。
在音頻處理和操控上，通道增益、低切、均衡、動態(tài)處理、DCA編組、推子發(fā)送、機(jī)架效果器等功能已經(jīng)成為標(biāo)配，有些調(diào)音臺廠家還聯(lián)合第三方開發(fā)了機(jī)架的Plug-in插件效果。
此外，電腦離線編輯參數(shù)、iPad或手機(jī)無線控制、連接DAW進(jìn)行同期多軌錄音和重放，也是常見入門級數(shù)字調(diào)音臺均能實(shí)現(xiàn)的功能。
總體而言，入門級數(shù)字調(diào)音臺的功能同質(zhì)化的趨勢非常明顯。用戶在選購入門級數(shù)字調(diào)音臺時(shí)，面臨的選擇眾多，而在功能趨同的情況下，用戶很難判斷它們的差別，以至于千頭萬緒，無法抉擇。
筆者也因此經(jīng)常被選購調(diào)音臺的客戶詢問，這些功能相近的調(diào)音臺到底差別在哪里？該怎樣選購？答案其實(shí)主要在于性能的差別上。性能的差別一方面體現(xiàn)在各項(xiàng)電氣指標(biāo)上，另一方面體現(xiàn)在核心部件的設(shè)計(jì)、用料、工藝上。在功能大同小異的情況下，用戶在選購時(shí)應(yīng)該將注意力集中在產(chǎn)品的性能上。
然而產(chǎn)品的性能指標(biāo)專業(yè)性很高，單是弄清這些指標(biāo)的定義就要花一番時(shí)間去研究查證，而理解這些指標(biāo)，除了知道各項(xiàng)指標(biāo)的定義，還要非常清楚這些指標(biāo)的測量方法和測量條件，這樣才能真正清楚指標(biāo)參數(shù)的含義。
對于普通用戶而言，通過官方的產(chǎn)品資料了解其性能指標(biāo)，是唯一的途徑，而在做產(chǎn)品橫向?qū)Ρ葧r(shí)，常會發(fā)現(xiàn)各個(gè)品牌的產(chǎn)品資料，同一項(xiàng)性能參數(shù)的測試方法和測試條件不一致甚至不明確。舉例來說，同樣是THD+N比率，A品牌的資料測量方法經(jīng)過A計(jì)權(quán)，而B品牌的測量方法是非計(jì)權(quán)，這時(shí)候比較二者的數(shù)值是沒有太大意義的，不同品牌的產(chǎn)品資料的同一項(xiàng)性能的參數(shù)往往不具備可比性。
筆者以行業(yè)普遍采用的測試方法，在同樣的測試條件下測量同類產(chǎn)品參數(shù)性能，是最直接可信的方法。我們采用音頻專業(yè)測試標(biāo)準(zhǔn)Audio Precision AP515測試儀，對市面常見的三個(gè)品牌的數(shù)字調(diào)音臺進(jìn)行性能測試。
數(shù)字調(diào)音臺的基本性能指標(biāo)
數(shù)字調(diào)音臺與數(shù)字處理器類似，都是數(shù)字信號處理設(shè)備，在性能參數(shù)的方面也比較接近。主要音頻性能包括：頻率響應(yīng)、總諧波失真+噪音、最大電平、信噪比、共模抑制比、串?dāng)_。關(guān)于這些指標(biāo)的含義，在我們2017年一月期中，在《數(shù)字處理器的功能與性能（下）》一文中有詳細(xì)敘述，建議讀者先閱讀該文中各項(xiàng)性能指標(biāo)的相關(guān)內(nèi)容，我們在這里只做簡要的說明。
一、頻率響應(yīng)（Frequency Response），是所有電聲設(shè)備的基本音頻參數(shù)，對于數(shù)字調(diào)音臺產(chǎn)品，至少要求在全頻段（20Hz–20 kHz）具有平坦的頻率響應(yīng)，其幅度偏差應(yīng)該在±0.5 dB之內(nèi)。圖1和圖2分別是用AP515測試儀和Smaart v.7 軟件測得三款調(diào)音臺的頻率響應(yīng)圖。調(diào)音臺的所有參數(shù)為默認(rèn)設(shè)置，輸入輸出通道推子均在0dB位置。
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由圖可見三款產(chǎn)品的頻率響應(yīng)都能達(dá)到要求，幅頻響應(yīng)在±0.5dB之內(nèi)，相頻響應(yīng)都在±30°之內(nèi)，這其中還有一定的測量誤差。而三者之間的幅頻響應(yīng)差別還是顯而易見的，B型號的頻率響應(yīng)明顯比A和C差一些。
二、總諧波失真及噪音（THD+N），包含了總諧波失真和本底噪音兩項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，可以反映出設(shè)備的A/D，D/A和模擬電路的用料檔次的設(shè)計(jì)水平。
對于數(shù)字調(diào)音臺，我們不僅要關(guān)心話放增益在0dB時(shí)的THD+N比率，還需要了解到，話放增益在不同位置時(shí)的情況，因?yàn)檫@是使用中的實(shí)際情形。話放的增益在不同大小時(shí)，其引入的噪音和失真也是不同的，了解這一點(diǎn)對于用戶正確設(shè)置增益也很有參考意義。
可以看出，不論是哪個(gè)品牌的產(chǎn)品，隨著話放增益的提高，THD+N的電平會隨之增高，當(dāng)增益接近最大值60 dB時(shí)，THD+N急劇升高。在使用調(diào)音臺時(shí)，需要合理設(shè)置Gain值，才能實(shí)現(xiàn)最佳信噪比和足夠的動態(tài)余量。過低的輸入增益，會導(dǎo)致信噪比變差，而過高的輸入增益會導(dǎo)致失真變大。太低的輸入增益,因?yàn)楸镜自肼暿呛愣ù笮〉?，信號相對于本底噪聲比值不夠高。太高的輸入增益，雖然信號和噪聲都隨之放大，信噪比可以認(rèn)為變化不大，但是失真曲線發(fā)生了變化，某些頻段的失真會明顯增加！
從上面三張圖可以看出:A、B兩張臺的話放是類似的設(shè)計(jì)，只是本底噪聲和失真不同; C調(diào)音臺雖然本底噪聲最低,但在高增益的情況下失真在整個(gè)中頻段增加明顯,說明C調(diào)音臺話放設(shè)計(jì)，不如A調(diào)音臺。
在不同增益情況下的失真曲線, 如何看出話放設(shè)計(jì)的水平呢? 不同增益情況下失真曲線不一樣,說明不同話放的失真線性度不同。好的話放應(yīng)該是:失真曲線在不同增益情況下,隨著增益增加多少個(gè)dB,失真就平行增加多少個(gè)dB, 也就是說非常線性。不應(yīng)該出現(xiàn)話放增益增加以后,失真增加的dB數(shù)，比增益增加的dB數(shù)要高; 也不應(yīng)該出現(xiàn)某些頻段的失真增加特別多的情況。理想的話放失真曲線應(yīng)該是:整個(gè)20Hz-20 kHz頻段，保持平直并且是線性變化的。
三、最大電平（Maximum Level），是指調(diào)音臺在不產(chǎn)生明顯失真前的最大輸入或輸出電壓，受通用元器件的耐壓限制。專業(yè)級調(diào)音臺的輸入輸出電平一般能達(dá)到+22 dBu，在這個(gè)電平范圍之內(nèi)總諧波失真率（THD Ratio）能保持在標(biāo)稱值之內(nèi)，而達(dá)到最大電平的臨界值時(shí)，總諧波失真率急劇上升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)稱值。因而最大電平在AP測試儀中是以總諧波失真率的電平步進(jìn)測試（Stepped Level Sweep）來體現(xiàn)的。圖7為三款調(diào)音臺在不同測試電平下的總諧波失真率。
圖中可見，三款調(diào)音臺的最大電平基本都在+21dBu—+22 dBu左右，差別不大，都可以達(dá)到專業(yè)級設(shè)備的要求。我們也應(yīng)注意到，B型號調(diào)音臺的總諧波失真率總體高于A和C調(diào)音臺。
四、信噪比（SNR）主要取決于測試時(shí)的驅(qū)動電平和設(shè)備本底噪音之間的比值。因此測試電平的大小對測試結(jié)果影響較大，在標(biāo)注參數(shù)時(shí)必須要明確測試電平。
五、串?dāng)_（Crosstalk）
串?dāng)_是兩個(gè)相鄰信號通道之間的互感和互容引起的噪音，體現(xiàn)了通道之間的隔離度。這項(xiàng)指標(biāo)的數(shù) 值越低越好，能達(dá)到-90 dB已經(jīng)是很好的表現(xiàn)了。
六、共模抑制比（CMRR）
共模抑制比是指差分放大器對同時(shí)加到兩個(gè)輸入端上的共模信號的抑制能力，代表了平衡放大電路（由差分電路組成）的平衡度，當(dāng)完全平衡時(shí)，信號傳輸過程中感應(yīng)到的外界噪音可以得到最大的抑制。這個(gè)指標(biāo)的數(shù)值越高越好，一般能達(dá)到60 dB已經(jīng)很不錯了。
需要指出的是，CMRR的測量值，容易受到測試激勵信號電平和調(diào)音臺增益設(shè)置的影響。三張調(diào)音臺的實(shí)測參數(shù)與官方資料參數(shù)有所出入，主要是因?yàn)闇y試電平和調(diào)音臺的增益設(shè)置不一致造成的。上圖可見，三款調(diào)音臺的共模抑制比的差別非常明顯。
通過上述測試對比，我們可以基本判斷，在各項(xiàng)性能上，C的指標(biāo)最高，A其次，B型號最低。這些指標(biāo)對用戶的意義是什么呢？——是音質(zhì)的差別，而這背后是電路設(shè)計(jì)和電路元器件的選用上差別。對于數(shù)字調(diào)音臺來說，話放的電路設(shè)計(jì)和元器件選用，A/D、D/A轉(zhuǎn)換芯片，這些很大程度上決定了其性能。入門級的調(diào)音臺為了實(shí)現(xiàn)大眾化的價(jià)格，往往不得不在音質(zhì)和成本之間折中。我們分別將手頭的3個(gè)型號的調(diào)音臺的進(jìn)行拆機(jī)，分別看看其電路設(shè)計(jì)和元器件用料。
我們看到，三款產(chǎn)品的電子元器件的選用還是有所區(qū)別的。
接插件的選用上，A和C都選用Neutrik品牌的XLR插頭插座，B型號則采用普通的XLR接插件。
輸入模塊的元器件選擇上，A和C都選用了大量的JAMICON電解電容，A型號還選用了DECON音頻耦合電容，而B型號選用的電容則較為一般；A型號的輸入電路選用了特制音頻電阻，而B型號選用普通的貼片電阻,
在A/D轉(zhuǎn)換芯片的選用上，三款調(diào)音臺不約而同地選用了CIRRUS LOGIC CS5368八通道ADC芯片；輸出部分的DAC則有所區(qū)別，A型號選用的CIRRUS LOGIC雙通道DAC芯片在性能指標(biāo)上優(yōu)于B型號選用的CIRRUS LOGIC八通道DAC芯片。
總體來說，電子元件的檔次和音頻性能是呈正相關(guān)的。用戶在選擇產(chǎn)品時(shí)，也應(yīng)該清楚功能相近的產(chǎn)品，在性能上的差異的原因所在，根據(jù)自己的投資定位來把握性能和價(jià)位的平衡。
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