耳朵聽不出聲音的好壞,百佳泰實測智慧音箱給你看!

Allion Labs / Omar Huang

智慧音箱在近年來逐漸成為許多家庭中的智慧小管家;使用者無需動手便可以即時查詢天氣、撥號、以及播放音樂等。然而,當智慧音箱內建的喇叭發出的音質無法滿足音樂愛好者時,從音箱上的輸出這時就能派上用場。基於單純以人耳判斷音質的好壞是非常主觀的,百佳泰搜集目前市面上較熱門的4款智慧音箱,透過專業儀器的測試手法,分析智慧音箱數位訊號轉類比訊號的品質以及輸出的音質是否有衰減、失真、串音、雜訊等問題。

智慧音箱該怎麼測?

累積多年測試經驗的百佳泰,擁有專業的聲學驗證測試經驗,可針對音質與音量提供相對應的解決方案。透過測試數據的累積,我們發現智慧音箱經常會發生以下問題:

  1. 最大電壓輸出不足,喇叭無法推動
  2. 智慧音箱開機過程中產生異常的噪音
  3. 左右聲道分離度太差,如看電影右邊爆破聲跑到左邊

針對上述問題,我們選用市面上熱門的4款智慧音箱作為此次的測試DUT,並設計出7大測試項目,分析每款智慧音箱在輸出音質上的差異性。

測試儀器:

Audio Precision APx585 + 10K Ohm Loading

測試設定及流程:

從雲端撥放48K音訊測試檔案,接著透過3.5mm並帶有10K Ohm負載抗阻的線材,連結至Audio Precision APx585,量測出數據後再做比較。

註:Onkyo 因不支援雲端撥放所以是透過電腦輸入來撥放測試檔案。

7測試項目,讓您的智慧音箱擁有高品質保證

Full Scale Test

測項主要是在確認受測產品在不失真的情況下的最大輸出電壓,並觀察是否產生截波現象。輸出電壓會影響產品可輸出的最大音量,也就是會左右推動負載的能力;當輸出電壓不足或是超出產品工作範圍限制而導致推力不佳時,會使播放出來的音質顯得生硬、乾扁、或是截波,而造成聲音失真的現象。

Dynamic Range Test

測項主要是在瞭解受測產品的音質乾淨程度。動態範圍所要量測的便是原始音訊與背景噪訊的相對差距,以及噪訊在頻域上的分佈情形。訊噪比越高就代表雜訊越小,音質越乾淨;反之,訊噪比低則代表雜訊較大、較多,會直接或間接的影響到原始訊號的音質和音色。

Noise Level during system activity

測項主要是在測噪音。噪音通常由智慧音箱自行產生,和輸入的訊號無關。這一個值越低越好;和 Dynamic Ranger 最大不同是編解碼器(Codec) 會一直處於工作狀態。

Inter-channel Phase Difference Test

測項主要是量測產品的相位,兩聲道的相位差距過大時,會造成音像定位不準確而導致聲音模糊。這個測試項目可觀察兩聲道相位間的時間延遲;時間差越小就代表相位差越小,音像定位越準確。左右聲道的時間差會直接影響到正確的聲音相位,因不同相位的互相抵消原理,因此會對原始音頻產生很大的影響。

THD + N vs. Frequency Test

測項指的是輸入音訊經過受測裝置處理後在原始訊號頻率倍數位置產生的非原始訊號,稱之為諧波。諧波失真的發生會使聲音訊號的品質下降、以及一些音訊細節的損失;而當諧波失真過大時則會相當程度改變原始的音色,而這個測項便是在觀察受測產品諧波失真及噪訊在頻域分佈的情形。

Magnitude Response Test

測項主要量測聲音在各個不同頻率的位準,並評估其漣波值是否平順、以及觀察受測產品在高頻與低頻時的音訊重現能力;通帶漣波值代表的是音頻震盪的幅度,峰值與谷值間的距離越接近,代表漣波值越平穩。

Crosstalk Test

測項主要量測串音,指的是來自不同聲道的干擾噪訊和原始訊號的比值。由於左右聲道相位不同,因此串音有可能造成聲道分離度不足、音場模糊、造成無法準確定位原始訊號要傳達的訊息,通過觀察受測產品防治串音的能力可評估其聲道分離度。

測試結果

Full Scale Test

DUT Level L Level R THD+N L THD+N R Ranking
Echo Dot Gen 2nd 925 mV 896 mV 0.019% 0.009% 1
Eufy 916mV 916 mV 0.018% 0.013% 2
Echo Dot Gen 3rd 892 mV 896 mV 0.017% 0.018% 3
Onkyo 1.972V 2.006V 0.166% 0.498% 4

量測結果顯示,左右聲道的失真率(THD+N)應是越低越好。而Onkyo 在輸出1KHz頻率時,左右聲道的失真落差高達 0.3%,與其他智慧音箱有十倍的差距,

整體表現排名: Echo Dot Gen 2nd> Eufy> Echo Dot Gen 3rd> Onkyo

Dynamic Range Test

DUT Left Channel Right Channel Ranking
Echo Dot Gen 2nd -94.604 dBrA -95.280 dBrA 1
Eufy -94.606 dBrA -94.167 dBrA 2
Echo Dot Gen 3rd -91.141 dBrA -91.030 dBrA 3
Onkyo -84.285 dBrA -84.354 dBrA 4

上述結果顯示,所有智慧音箱中除了Onkyo,其餘都符合建議標準:在A加權後的數據小於 -90 dB。而Echo Dot Gen 2nd 和 Eufy 則有接近16bit 音訊,擁有可呈現最大動態範圍(96dB)的表現(動態範圍的值越大越好)。

整體表現排名: Echo Dot Gen 2nd> Eufy> Echo Dot Gen 3rd> Onkyo

Noise Level during system activity Test

DUT Left Channel Right Channel Ranking
Echo Dot gen 2nd -94.290 dBrA -94.805 dBrA 1
Eufy -92.597 dBrA -92.349 dBrA 2
Echo Dot gen 3rd -90.907 dBrA -90.886 dBrA 3
Onkyo -84.728 dBrA -84.924 dBrA 4

測試結果顯示,所有智慧音箱中除了Onkyo 都符合建議標準:在A加權後的數據小於 -90 dB(所代表的值為噪音值越小越好)。

整體表現排名: Echo Dot Gen 2nd> Eufy> Echo Dot Gen 3rd> Onkyo

Inter-channel Phase Difference Test

透過數據圖顯示,所有智慧音箱都符合建議標準:在20Hz-20KHz的頻率範圍內、二聲道彼此的相位角度差異小於30deg。只有 Onkyo在20Hz-100Hz 頻率範圍稍微有差異 1 deg 左右。

整體表現排名: Echo Dot Gen 2nd = Echo Dot Gen 3rd > Eufy> Onkyo

THD + N vs. Frequency Test

量測結果顯示,所有智慧音箱都未符合建議標準:20Hz-20KHz的頻率範圍內,總諧波失真加噪訊小於 -80dBFS。其中,Echo Dot Gen 2nd 在18-19K 左右就失去訊號,而 Echo Dot Gen 3rd 在15K-20K頻率範圍大於 -40 dBFS,Eufy 跟 Onkyo 則是在各頻段內有較差的失真表現。

整體表現排名: Echo Dot Gen 2nd = Echo Dot Gen 3rd > Onkyo> Eufy

Magnitude Response Test

由上圖所示,除了Echo Dot Gen 2nd 符合建議標準:Low band的衰減小於3dB、High band衰減小於1dB、Passband的Ripple小於正負0.25dB。其餘三款的表現如下:Echo Dot Gen 3rd 在高低頻有些許衰減,Eufy 在 15kHz 就開始衰減,而 Onkyo 也是在 20Hz 頻率開始衰減,待頻率上升才趨近穩定。

整體表現排名: Echo Dot Gen 2nd>Echo Dot Gen 3rd >Onkyo > Eufy

Crosstalk Test

最後一項的測試結果顯示,除了 Onkyo未符合建議標準:在20Hz-15KHz的頻率範圍內,二聲道互相洩漏電量小於 -60dBFS。其餘智慧音箱皆符合建議標準;Onkyo 在低頻完全落在 -40 dB 之外,而 Echo Dot Gen 3rd 跟 Eufy 則是會在中高頻段有不穩定的情形。

整體表現排名: Echo Dot Gen 2nd > Echo Dot Gen 3rd > Eufy > Onkyo

綜合結果評比

本文針對「音質」這項常被一般大眾忽略的重要功能為例,點出在目前市場上智慧音箱輸出所會出現的音質問題。針對上述智慧音箱輸出的7大測試結果,我們製作出下方的分數雷達圖:分數越高,代表品質越好。其中,Echo Dot Gen 2nd 在整體音質輸出的表現優於其他智慧音箱,Echo Dot Gen 3rd 則表現平平。而Eufy在THD + N vs. Frequency以及Magnitude Response這部分表現較差,Onkyo在各項目的表現都不及其他智慧音箱,著實有進步的空間。對於開發商及品牌商日後在商品開發時可針對測項及測試結果作為參考依據,避免因產品的音質不良或各種問題造成使用者不良體驗。

檢測智慧音箱的聲音品質——就交給百佳泰

百佳泰多年來深耕專業測試領域,並不斷鑽研與專精各種不同產品項目的客製化測試與驗證分析。我們打造Audio聲學實驗室,可協助廠商釐清產品根本問題,針對音質與音量提供相對應的測試解決方案,大幅降低產品於市場上退貨的可能性以及使用者體驗不佳的反應,確保您的智慧音箱擁有良好的輸出音訊品質。