百佳泰测试报告 - 平板装置音质表现大比拼

作者：Allion Test Labs, Inc

欢迎访问e展厅 展厅 1 电子产品展厅 平板电脑, 电子书阅读器, 笔记本电脑, IC卡设备, GPS/卫星导航系统, ... 随着平板装置这一年多来在消费电子产品市场的火速窜红，越来越多不论是传统电脑或是手机厂商都纷纷投入这块领域积极开发，而这项产品也成为越来越多现代人随身携带的配件之一，从网页浏览、阅读电子书、社群互动、收发邮件到游戏消遣等多种功能应用，俨然已在许多人的生活中扮演了密不可分的角色。 目前市面上的平板装置五花八门，命名方式从Tablet、Pad到Slate等不一而足，事实上，若是依据实际的架构与应用方向来看，可以简单区分为媒体平板（Media Tablet）与PC型平板（PC Tablet）两种类型。所谓的媒体平板，顾名思义是以多媒体资料的处理为核心应用，包括像是收听音乐、即时视讯、观看线上影片、游戏娱乐等等，使用方式较为简易直觉，像是iPad的产品定位就可以被归属于媒体平板这个类型；至于PC型平板则是近似于一般传统电脑的设计架构，在硬体规格上更接近电脑的配置，而能满足更多元的工作任务需求，但也因此在使用行为上更为复杂。不过值得注意的是，不论是媒体平板或PC型平板，多媒体影音播放的这项功能都是不可或缺、也持续是各厂商的开发重点。 然而市面上的平板装置规格五花八门，其硬体规格包括处理器、记忆体、储存容量、镜头像素等，消费者都能轻松查询、选择自己想要的规格，但提到与多媒体影音娱乐最直接相关的“音质”表现，则多半难以从其表面规格衡量该产品是否真能带给使用者所喜好的音效聆听体验。我们知道音质是影响使用者观感的一大重点、更是消费者难以自行判断选择的，因此为协助大众更明了目前市面上平板装置的音讯品质，百佳泰（Allion Test Labs, Inc）在此特别拣选了六款较具代表性的平板装置，包括目前所有市面上的主流操作系统版本，透过各种音质测量方式进行评比，包括有Apple出产的iPad与iPad 2、华为的IDEOS S7、Motorola的XOOM、Acer的A500与Asus的TF101，为将本文焦点聚焦于测试方式与实际的观察发现，所有受测产品的测试结果将以仅以代号方式显示。 音质测试概念释疑 在实际的测试上，我们使用音频分析测试系统，并依据现实生活中可能遇到的实际使用情况，设计出各种不同的测试情境，以进行受测产品音源讯号在各种测试项目上的测量观察、再根据测量结果来作音讯品质的比对与进一步分析，详细的测试项目及测试情境包括有：  测试项目 1. 最大输出不失真测试（Full Scale Test） 2. 动态范围测试（Dynamic Range Test） 3. 全频总谐波失真加噪声测试（THD + n vs. Frequency Test） 4. 频率响应测试（Frequency Response Test） 5. 串音测试（Crosstalk Test） 6. 声道平衡度测试（Gain Ratio between Channel Test） 7. 声道相位差测试（Interchannel Phase Difference Test）  测试情境 1. 44K音频输出（44K Audio Only） 2. 48K音频输出（48K Audio Only） 3. 44K蓝牙音频输出（44K Bluetooth Audio Only） 4. 44K音频及影像输出（44K Audio & Video） 5. 音量控制（Volume Level） 为协助读者更具体了解每个测试项目所代表的意义，以下仅就各个测试项目进行说明，以更清楚各项测试背后的逻辑及重点： 1. 最大输出不失真测试（Full Scale Test） 这个测项主要是在确认受测产品在不失真的情况下的最大输出电压，并观察是否产生截波现象。输出电压会影响产品可输出的最大音量，也就是会左右推动负载（像是耳机）的能力，当输出电压不足或是超出产品工作范围限制而导致推力不佳时，便会使得播放出来的音质显得生硬而干扁、或是截波（Wave Clipping）而造成声音失真的现象。 2. 动态范围测试（Dynamic Range Test） 这个测项主要是在了解受测产品的音质干净程度。所谓的动态范围所要量测的便是原始音频与背景噪讯的相对差距，以及噪讯在频域上的分布情形。讯噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）指的是讯号与噪讯的比例（SNR=Psignal/ Pnoise），由于产品在输出声音频号的同时也会同时输出杂讯，因此，讯噪比越高就代表杂讯越小，音质越干净；反言之讯噪比低则代表杂讯较大较多，因而直接或间接的影响到原始讯号的音质和音色。 3. 全频总谐波失真加噪声测试（THD + n vs. Frequency Test） 谐波失真（Total Harmonic Distortion）是一种非线性失真（Nonlinear Distortion）的结果，指的是输入音频经过受测装置处理后在原始讯号频率倍数位置产生的非原始的讯号，称之为谐波。谐波失真的发生会使声音频号的品质下降、以及一些音频细节的损失，而当谐波失真过大时则会相当程度改变原始的音色。谐波失真产生的主因可能来自主动元件（例如CODEC、Amplifier）或被动元件（例如Capacitor、Ferrite Bead）等。而这个测项便是在观察受测产品谐波失真及噪讯在频域分布的情形，而由于音源在透过蓝牙传输时受到的高频干扰较大，因此在此测试情境下我们设定了不同标准，以符合实际情境。 4. 频率响应测试（Frequency Response Test） 频率响应（Frequency Response）指的是一个装置重现原始音频的精度，也就是完整复制（重播）原始音色的能力。在实际的测试上需透过输入一个振幅不变而频率变化的讯号，观察其输出端的响应，若是频率响应功能不佳，则会影响到装置重现声音频率范围的能力。好的频率响应能力，是在不同频率点都能输出稳定的讯号，不过由于在高低频讯号重建困难，所以在这两个频段通常都会出现衰减现象。这个测试项目主要就在量测声音在各个不同频率的位准并评估其涟波值（Passband Ripple）是否平顺、以及观察受测产品在高频与低频时的音频重现能力，通带涟波值代表的是音频震荡的幅度，峰值与谷值间的距离越接近，代表涟波值越平稳。 5. 串音测试（Crosstalk Test） 串音（Crosstalk）是指来自不同声道的干扰噪讯和原始讯号的比值，由于左右声道相位不同，因此串音有可能造成声道分离度不足、音场模糊、而无法准确定位原始讯号要传达的讯息。。因此这个测试项目主要就在观察受测产品防治串音的能力，以及评估其声道分离度（Channel Separation）。 6. 声道平衡度测试（Gain Ratio between Channel Test） 左右两声道的输出电压不同时，会影响到立体声的平衡度、造成音场偏左或偏右，而使发出的声音产生落差，这个测试项目就在检视两声道间输出电压的差异和比值。 7. 声道相位差测试（Interchannel Phase Difference Test） 两声道的相位差距过大时，会造成音像定位不准确而导致声音模糊，而这个测试项目就在观察两声道相位间的时间延迟（时间差），时间差越小就代表相位差越小、音像定位越准确。左右声道的时间差会直接影响到正确的声音相位，由于不同相位的互相抵消原理，因此会对原始音频产生很大的影响。 平板装置音质测试结果分析 在了解了前述基本的测试理论基础之后，我们便可根据不同的测试情境进行测试执行与结果分析，本次测试所设计的五个情境，都是百佳泰根据我们的专业测试经验，挑选出五个最具代表性、也是在一般消费者生活中最常见的可能使用情境，包含了对本机DAC的音质量测、不同音源格式的量测、透过蓝牙传输的量测、影音同时播放的量测、以及音量控制的安全性验证等。同时，由于各个测试情境的环境条件不相同，因此在不同的测试情境中，即使是执行相同的测试项目，我们也设定出不同的评断标准，以符合实际使用环境的要求。在下列图表中，数字越大者代表分数越佳、表现越好，以下便是在各个测试情境下所测得的测试结果。 1. 44K音频输出（44K Audio Only） 44K是音频播放所常见的采样率，因此也是常见的使用情境，像是一般的音乐CD都是采用44K采样率，因此大多数的使用者将CD转为MP3时会延用原始的44K设定来避免二次采样。这个测试情境是在观察在44K音频输出时，受测产品本机DAC/ AMP的表现能力。 在总共八项的测试评量项目中，有其中两个受测品（B及D）的整体表现为最佳，其余四者则水准各有落差，受测品B并在总谐波失真这个项目表现最为突出，可惜的是观察到串音变大的现象，至于受测品F则在高频频率响应衰减明显，连带导致涟波值过大，而受测品C则是在总谐波失真、声道增益与相位差等三个项目较需改进，从表二简单的评量结果便可看出，这六台平板装置产品在音质处理能力的迥异。 2. 48K音频输出（48K Audio Only） 48K也是另一个音频播放所常见的采样率，主要应用在影像串流和DVD上，由于44K与48K两者取样频率不同，因此在相同装置上播放也可能会有不同的表现。这个测试情境是在观察在48K音频输出时，受测产品本机DAC/ AMP的表现能力，我们选择了在44K与48K音频输出可能会产生差异的五个测试评量项目来进行实际的测试。 从表三可以看出，受测品A与B在五个测项中的表现与前一个测试情境（44K音频输出）相似，但其余四台受测品则在总谐波失真这个项目的表现则明显产生落差，失真程度较为严重，为什么会普遍出现这样的现象呢？由于这四台受测品均是采用Android操作系统，而Android的原始码是预设为会对48K音源进行重取样（Re-sampling）成44K，因此会造成明显谐波失真的现象。由此观之，Android系统会对48K音源进行重取样而影响音质的现象并未被相关厂商注意到，也才会使这样的问题普遍出现在不同品牌的Android平板装置中。 3. 44K蓝牙音频输出（44K Bluetooth Audio Only） 蓝牙在目前已是各种行动装置不可或缺的规格之一，档案传输以及即时音频串流都是经常被应用的方向。由于透过蓝牙音频传输等于利用蓝牙发送器（Bluetooth transmitter）进行输出的动作，因此这个测试情境就是在观察蓝牙传输会不会对音质产生影响，总共有五个测试评量项目。 从表四的测试结果可以看出，虽然受测品C在前面两个测试情境中表现不甚突出，但在透过蓝牙传输时，反而是在所有受测品中表现最佳、最无失真影响的装置，由此便可归纳出受测品C所选用的蓝牙发送器在音频处理的能力上较其他受测产品来的优秀。从上述的例子我们也可以了解到，任何一个零组件的选用都有可能大大影响到最终的产品品质功能，因此透过完善的前期验证测试与比对，选择出最合适的零组件是至关重要的课题。 4. 44K音频及影像输出（44K Audio & Video） 除了单纯的音频播放外，影片的播放也是常见于平板装置的应用中，因此这个测试情境就是在观察产品同时处理影音频号时，本机DAC/ AMP的音质表现能力，共有六个测试评量项目。在与第一个测试情境（44K音频输出）比较后可以发现到，加上了影像档的播放后，受测品A出现了串音变大的现象，受测品E则产生较多的谐波失真，相较之下受测品B与D则是不论是否加入影像档播放，都能维持相同的音质表现，因此可以得知在实际的影音娱乐享受（同时播放音频与影像）上，这两台产品能提供较稳定的声音效果。 5. 音量控制（Volume Control） 除了前述的几个测试情境外，另外一个必须注意的便是音量大小的控制，由于过大的音量会造成对使用者听觉上的损害，因此设计这个测试情境的重点就在观察受测产品的各个可能声音来源是否能输出较接近的音量大小。试想，当使用者原本正在观看网路串流影片，突然转而聆听本机中存放的音乐时，音量若是突然变大许多，极有可能会造成使用者听觉上的不适，长此以往严重者更可能造成对听力的危害。因此，厂商在设计上，便应注意到对不同声音来源的音量大小控制。 在这个测试情境中我们便列出四种可能声音来源，来量测所产生的输出音量，并进一步比较这四种来源间音量的差距，差距越小代表越不会对使用者产生音量差异的冲击。根据表六可以看出，以受测品C的音量差距为最小，仅有30.3mV，受测品在播放44K本机音频档与播放Youtube内容时差距最大，达到104 mV，这样的差距就有可能对使用者在音源切换时造成聆听时的不舒适。 追求好用、好看也”好听”的平板装置 从前述的测试结果可以观察到，我们这次选择的六台平板装置出现的音质状况各不相同，像是有的受测品在本机DAC就产生明显失真，有的则是在透过蓝牙传输时影响音质，有的是因为软体设计重采样而导致音质降低、有的则在播放影片档时失真变大，也有在处理不同音源时音量差异过大而影响使用者感受。 这些状况背后的原因各有不同，有可能是由于硬体的选择不适当，像是DSP（数位讯号处理器，Digital Signal Processor）、DAC（数位类比转换器，Digital to Analog Converter）、线缆、或其他主动、被动元件或扩大线路的影响；也可能是因为软体面的问题，像是前面提到的Android系统原始设计会对48K音源进行重采样所造成的问题，而厂商未能注意并加以修正；此外，装置软硬体间的整合不当，也会造成使用者感受上的极大差异。这些所有潜在的问题风险，都需要靠多样化的测试情境设计，并经过反复的测试验证，才能找出问题所在、进而改善并提升品质。 百佳泰多年来在专业测试领域不断钻研，专精于各种不同产品项目的客制化测试与验证分析，也积极将研究方向拓展到更多更新的技术领域，以平板装置这项晚近才推出的新式产品为例，百佳泰便积极投入研发，目前已能提供从软体到硬体的全面性整合验证。本文仅以”音质”这项常被一般大众忽略的重要功能为例，点出在目前市场上平板装置所会出现的音质问题，希冀能作为相关厂商在开发时的一个参考指标，不论是媒体平板或是PC型平板，相信音质表现都是影响产品在多媒体效能的重要环节，而也唯有持续推动这项产品的技术进步、成熟，才能让消费者享受到更好、更方便的产品。 备注：本文所呈现的测试结果，其评分标准涉及百佳泰所开发研究所得的评断指标，因此在此不予详细列出，如欲了解更详细的测试计划，请洽询百佳泰。 （本文由测试服务暨咨询顾问公司百佳泰Allion Test Labs, Inc提供）

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