智慧型手機之使用者體驗解析-音質篇(Audio)-下

業界很少有音質輸入測試的報導文章,因為音質輸入的測試技巧較為冷門及繁雜,百佳泰測試團隊多年來累積了許多音頻量測上的測試經驗,此篇文章將針對音質輸入部份做評測比較,其中包含耳麥孔的輸入音質評測和內建麥克風的部份功能檢查。

測試樣機:

DUTS

測試項目

Test Items

音質輸入測試

測試儀器:

– Audio Precision APX 585+AP500 v4.1

– 3RCA to 3.5 mm連結器及線纜 (為了啟動耳麥孔的輸入功能,會加上1K-1.5K歐姆的負載)

– 聲音紀錄應用程式WinMob 1.81803.0 Apps

 

測試設定及流程:

首先透過訊號產生器產生類比音頻訊號,將此訊號透過加掛假負載的3RCA to 3.5mm線纜,經由手機耳麥孔輸入同時執行數位錄音,檔案格式為非破壞壓縮的脈衝編碼調變格式(PCM, 44KHz, 16bit, 單聲道),最後再透過USB線纜傳輸錄音檔案至Audio Precision APX 585做分析。

其實要開啟耳麥孔的輸入功能,每一支手機所需的方法不盡相同,舉例來說等效電路負載或是耳麥指令的干擾都會影響到此功能。除非是該產品研發人員, 不然個中參數只能在不斷的錯誤以及嘗試中找到,百佳泰測試團隊在此花了一番苦心研究,終於成功打開每一支受測手機的輸入功能。

AD Test Setup

Figure 1 : A/D Test Setup

1. A/D – Full Scale Input Voltage and THD+n Ratio

測試目的: 找出可以讓數位錄音電平達到最大不失真(0dBFS)的類比輸入訊號電壓值,該值也會成為之後測試的參考值。

建議標準值: 錄音電平越接近0dBFS越好

執行上方介紹的測試流程,我們可以得知在可接受的失真範圍內,四台DUT分別須提供多少輸入電壓才可獲得最大的錄音電平。

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在此測試中,只有iPhone 6 及Android Phone 3錄下的檔案其電平接近0dBFS,而 Android Phone 3只需要13mV即可達到錄音電平的最大值,似乎在靈敏度上優於iphone6,而Android Phone 1 與 Android Phone 2不管輸入多大電壓,錄音電平只會停在-1dB不會再往上升,同時失真程度也略差於iPhone 6 及 Android Phone 3。

整體表現排名: Android Phone 3 > iPhone 6 > Android Phone 2 > Android Phone 1

2. A/D – THD+n Amp. vs Frequency

測試目的: 在全頻的範圍中,檢查輸入失真的程度。

建議標準值:在100Hz- 20KHz中,其值須≦-65dB

從我們的測試結果可以發現,iPhone6 除了在低頻有一點小雜訊,其他頻率範圍皆有小於-80dB的失真率,表現不錯。Android Phone 1 和Android Phone 2 失真表現差不多,但Android Phone 1在低頻部份表現較好,這二者看起來皆是只注重中頻部份的品質。Android Phone 3則介於-70至-80dB之間。

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列印列印

整體表現排名: iPhone 6 > Android Phone 3 > Android Phone 1 > Android Phone 2

3. A/D – Dynamic Range

測試目的: 在1KHz的頻率點上,測量最大錄音電平和噪訊之間的距離。

建議參考值: >= 70 dB,距離越大越好。

iPhone6 和Android Phone 3有80dB以上的表現,Android Phone 1表現則和Android Phone 2表現接近。

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整體表現排名: Android Phone 3 > iPhone 6 > Android Phone 1 > Android Phone 2

4. Frequency Response

測試目的: 在全頻範圍內,檢查錄音對原始訊號的衰減程度曲線。

建議標準值: 低頻部份 (200Hz),不要衰減超過3dB。高頻部份 (8KHz),不要衰減超過1dB。

頻率範圍一般來說越寬越好,但各廠商的訴求不同,有可能一開始就假設目標為提供語音(人聲)錄製的功能,所以頻率範圍較窄,僅侷限在中頻部份。

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iPhone 6低頻從160Hz開始衰減超過3dB,高頻可到18KHz衰減才會超過1dB。

Android Phone 1在全頻的表現能力也超越其他機種,但在5KHz部份有不正常波動(如下圖)。

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Android Phone 2及Android Phone 3 頻率範圍較窄,較適合語音錄製。

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整體表現排名:iPhone 6 > Android Phone 1 > Android Phone 2 > Android Phone 3

5. MIC- Full Scale Input Level and SNR

測試儀器:

-Audition 1.5 Audio Edition Software

-Larson Davis CAL200 Standard Audio Source

-聲音紀錄應用程式WinMob 1.81803.0 Apps

測試環境及流程:

首先將94dBspl的標準聲壓透過手機內建麥克風錄製下來,最後再透過Adobe Audition這套軟體分析其錄音電平。

Input Test Setup

透過錄制一段標準音源然後檢查其錄音電平大小的方式,可以比較出每一支手機其內建麥克風的靈敏度好壞。然後再利用錄下背景噪聲和標準音源做比較,此方法可推算出其訊噪比的數據。

從結果得知,雖然Android Phone 2錄下的電平較高,但相對背景噪音也較iPhone 6來的高,以常見錄音電位為-20dBV來看,似乎iPhone 6的設置較為理想。Android Phone 1和Android Phone 3錄音電平較低,可能有較小聲的疑慮。最後將每支受測手機的無聲錄音數據拿來分析後,得出Android Phone 2及iPhone 6二款手機的內建麥克風訊噪比較佳。

MIC Test

Rank: iPhone 6 > Android Phone 2 > Android Phone 3 > Android Phone 1

結語

綜觀手機音效輸入的評比(如下圖),可看到iPhone6在各項音效輸入測試的表現突出 (總分數越低,代表品質越好)。Android Phone 3及Android Phone 2的表現平平,兩者差距不大。Android Phone 1除了在頻率響應中的表現超過其他機種之外,其他各項皆還有很大的進步空間。我們在上一篇音質測試文章曾提到,音質好壞是非常主觀的,百佳泰藉由這次以儀器測量的報告,提供給讀者一個數據的品質評比。

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音訊傳輸有很多種形式,百佳泰在音質相關的量測經驗豐富,在音質輸入及輸出這塊,不僅是前述提到的手機,大部分的產品,如電腦、電視、機上盒、智慧裝置甚至是零組件等皆可進行測試。百佳泰擁有龐大的產品資料庫及專業技術資源,可提供廠商具競爭力的比較報告。

相關連結:

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