百佳泰測試報(bào)告 - 平板裝置音質(zhì)表現(xiàn)大比拼

        隨著平板裝置這一年多來在消費(fèi)電子產(chǎn)品市場的火速竄紅，越來越多不論是傳統(tǒng)電腦或是手機(jī)廠商都紛紛投入這塊領(lǐng)域積極開發(fā)，而這項(xiàng)產(chǎn)品也成為越來越多現(xiàn)代人隨身攜帶的配件之一，從網(wǎng)頁瀏覽、閱讀電子書、社群互動、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，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)用方向來看，可以簡單區(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，包括像是收聽音樂、即時(shí)視訊、觀看線上影片、游戲娛樂等等，使用方式較為簡易直覺，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)是各廠商的開發(fā)重點(diǎn)。

        然而市面上的平板裝置規(guī)格五花八門，其硬體規(guī)格包括處理器、記憶體、儲存容量、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，透過各種音質(zhì)測量方式進(jìn)行評比，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)聚焦于測試方式與實(shí)際的觀察發(fā)現(xiàn)，所有受測產(chǎn)品的測試結(jié)果將以僅以代號方式顯示。

        在實(shí)際的測試上，我們使用音頻分析測試系統(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)出各種不同的測試情境，以進(jìn)行受測產(chǎn)品音源訊號在各種測試項(xiàng)目上的測量觀察、再根據(jù)測量結(jié)果來作音訊品質(zhì)的比對與進(jìn)一步分析，詳細(xì)的測試項(xiàng)目及測試情境包括有：

 測試項(xiàng)目

1. 最大輸出不失真測試（Full Scale Test）
2. 動態(tài)范圍測試（Dynamic Range Test）
3. 全頻總諧波失真加噪聲測試（THD + n vs. Frequency Test）
4. 頻率響應(yīng)測試（Frequency Response Test）
5. 串音測試（Crosstalk Test）
6. 聲道平衡度測試（Gain Ratio between Channel Test）
7. 聲道相位差測試（Interchannel Phase Difference Test）

 測試情境

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)測試項(xiàng)目所代表的意義，以下僅就各個(gè)測試項(xiàng)目進(jìn)行說明，以更清楚各項(xiàng)測試背后的邏輯及重點(diǎn)：

 

圖一  截波現(xiàn)象
 
1. 最大輸出不失真測試（Full Scale Test）

這個(gè)測項(xiàng)主要是在確認(rèn)受測產(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。輸出電壓會影響產(chǎn)品可輸出的最大音量，也就是會左右推動負(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)，便會使得播放出來的音質(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. 動態(tài)范圍測試（Dynamic Range Test）

這個(gè)測項(xiàng)主要是在了解受測產(chǎn)品的音質(zhì)干凈程度。所謂的動態(tài)范圍所要量測的便是原始音頻與背景噪訊的相對差距，以及噪訊在頻域上的分布情形。訊噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）指的是訊號與噪訊的比例（SNR=Psignal/ Pnoise），由于產(chǎn)品在輸出聲音頻號的同時(shí)也會同時(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的音質(zhì)和音色。

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

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

4. 頻率響應(yīng)測試（Frequency Response Test）

圖二 頻率響應(yīng)示意圖，可見在高頻處的訊號衰減
 
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)際的測試上需透過輸入一個(gè)振幅不變而頻率變化的訊號，觀察其輸出端的響應(yīng)，若是頻率響應(yīng)功能不佳，則會影響到裝置重現(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，不過由于在高低頻訊號重建困難，所以在這兩個(gè)頻段通常都會出現(xiàn)衰減現(xiàn)象。這個(gè)測試項(xiàng)目主要就在量測聲音在各個(gè)不同頻率的位準(zhǔn)并評估其漣波值（Passband Ripple）是否平順、以及觀察受測產(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 左右聲道音場示意圖
 
5. 串音測試（Crosstalk Test）

串音（Crosstalk）是指來自不同聲道的干擾噪訊和原始訊號的比值，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、音場模糊、而無法準(zhǔn)確定位原始訊號要傳達(dá)的訊息。。因此這個(gè)測試項(xiàng)目主要就在觀察受測產(chǎn)品防治串音的能力，以及評估其聲道分離度（Channel Separation）。

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

左右兩聲道的輸出電壓不同時(shí)，會影響到立體聲的平衡度、造成音場偏左或偏右，而使發(fā)出的聲音產(chǎn)生落差，這個(gè)測試項(xiàng)目就在檢視兩聲道間輸出電壓的差異和比值。

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

兩聲道的相位差距過大時(shí)，會造成音像定位不準(zhǔn)確而導(dǎo)致聲音模糊，而這個(gè)測試項(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，因此會對原始音頻產(chǎn)生很大的影響。

平板裝置音質(zhì)測試結(jié)果分析

在了解了前述基本的測試?yán)碚摶A(chǔ)之后，我們便可根據(jù)不同的測試情境進(jìn)行測試執(zhí)行與結(jié)果分析，本次測試所設(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)者生活中最常見的可能使用情境，包含了對本機(jī)DAC的音質(zhì)量測、不同音源格式的量測、透過藍(lán)牙傳輸?shù)牧繙y、影音同時(shí)播放的量測、以及音量控制的安全性驗(yàn)證等。同時(shí)，由于各個(gè)測試情境的環(huán)境條件不相同，因此在不同的測試情境中，即使是執(zhí)行相同的測試項(xiàng)目，我們也設(shè)定出不同的評斷標(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)測試情境下所測得的測試結(jié)果。

1. 44K音頻輸出（44K Audio Only）

44K是音頻播放所常見的采樣率，因此也是常見的使用情境，像是一般的音樂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)會延用原始的44K設(shè)定來避免二次采樣。這個(gè)測試情境是在觀察在44K音頻輸出時(shí)，受測產(chǎn)品本機(jī)DAC/ AMP的表現(xiàn)能力。

在總共八項(xiàng)的測試評量項(xiàng)目中，有其中兩個(gè)受測品（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，至于受測品F則在高頻頻率響應(yīng)衰減明顯，連帶導(dǎo)致漣波值過大，而受測品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)，從表二簡單的評量結(jié)果便可看出，這六臺平板裝置產(chǎn)品在音質(zhì)處理能力的迥異。

表二 44K音頻輸出測試結(jié)果

2. 48K音頻輸出（48K Audio Only）

48K也是另一個(gè)音頻播放所常見的采樣率，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有不同的表現(xiàn)。這個(gè)測試情境是在觀察在48K音頻輸出時(shí)，受測產(chǎn)品本機(jī)DAC/ AMP的表現(xiàn)能力，我們選擇了在44K與48K音頻輸出可能會產(chǎn)生差異的五個(gè)測試評量項(xiàng)目來進(jìn)行實(shí)際的測試。

從表三可以看出，受測品A與B在五個(gè)測項(xiàng)中的表現(xiàn)與前一個(gè)測試情境（44K音頻輸出）相似，但其余四臺受測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，為什么會普遍出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？由于這四臺受測品均是采用Android操作系統(tǒng)，而Android的原始碼是預(yù)設(shè)為會對48K音源進(jìn)行重取樣（Re-sampling）成44K，因此會造成明顯諧波失真的現(xiàn)象。由此觀之，Android系統(tǒng)會對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，也才會使這樣的問題普遍出現(xiàn)在不同品牌的Android平板裝置中。

表三 48K音頻輸出測試結(jié)果

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裝置不可或缺的規(guī)格之一，檔案傳輸以及即時(shí)音頻串流都是經(jīng)常被應(yīng)用的方向。由于透過藍(lán)牙音頻傳輸?shù)扔诶盟{(lán)牙發(fā)送器（Bluetooth transmitter）進(jìn)行輸出的動作，因此這個(gè)測試情境就是在觀察藍(lán)牙傳輸會不會對音質(zhì)產(chǎn)生影響，總共有五個(gè)測試評量項(xiàng)目。

從表四的測試結(jié)果可以看出，雖然受測品C在前面兩個(gè)測試情境中表現(xiàn)不甚突出，但在透過藍(lán)牙傳輸時(shí)，反而是在所有受測品中表現(xiàn)最佳、最無失真影響的裝置，由此便可歸納出受測品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產(chǎn)品來的優(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，因此透過完善的前期驗(yàn)證測試與比對，選擇出最合適的零組件是至關(guān)重要的課題。

除了單純的音頻播放外，影片的播放也是常見于平板裝置的應(yīng)用中，因此這個(gè)測試情境就是在觀察產(chǎn)品同時(shí)處理影音頻號時(shí)，本機(jī)DAC/ AMP的音質(zhì)表現(xiàn)能力，共有六個(gè)測試評量項(xiàng)目。在與第一個(gè)測試情境（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，受測品A出現(xiàn)了串音變大的現(xiàn)象，受測品E則產(chǎn)生較多的諧波失真，相較之下受測品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)際的影音娛樂享受（同時(shí)播放音頻與影像）上，這兩臺產(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，由于過大的音量會造成對使用者聽覺上的損害，因此設(shè)計(jì)這個(gè)測試情境的重點(diǎn)就在觀察受測產(chǎn)品的各個(gè)可能聲音來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)而聆聽本機(jī)中存放的音樂時(shí)，音量若是突然變大許多，極有可能會造成使用者聽覺上的不適，長此以往嚴(yán)重者更可能造成對聽力的危害。因此，廠商在設(shè)計(jì)上，便應(yīng)注意到對不同聲音來源的音量大小控制。

在這個(gè)測試情境中我們便列出四種可能聲音來源，來量測所產(chǎn)生的輸出音量，并進(jìn)一步比較這四種來源間音量的差距，差距越小代表越不會對使用者產(chǎn)生音量差異的沖擊。根據(jù)表六可以看出，以受測品C的音量差距為最小，僅有30.3mV，受測品在播放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使用者在音源切換時(shí)造成聆聽時(shí)的不舒適。

        從前述的測試結(jié)果可以觀察到，我們這次選擇的六臺平板裝置出現(xiàn)的音質(zhì)狀況各不相同，像是有的受測品在本機(jī)DAC就產(chǎn)生明顯失真，有的則是在透過藍(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、被動元件或擴(kuò)大線路的影響；也可能是因?yàn)檐涹w面的問題，像是前面提到的Android系統(tǒng)原始設(shè)計(jì)會對48K音源進(jìn)行重采樣所造成的問題，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)，也會造成使用者感受上的極大差異。這些所有潛在的問題風(fēng)險(xiǎn)，都需要靠多樣化的測試情境設(shè)計(jì)，并經(jīng)過反復(fù)的測試驗(yàn)證，才能找出問題所在、進(jìn)而改善并提升品質(zhì)。

        百佳泰多年來在專業(yè)測試領(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)出在目前市場上平板裝置所會出現(xiàn)的音質(zhì)問題，希冀能作為相關(guān)廠商在開發(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。