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音箱音質評估的客觀標準
文章來源: 更新時間:2010/7/28 23:56:00
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  音樂好不好聽,見仁見智,但是音質好不好,卻可以精確評估。一般所謂音質好,就是發聲裝置能夠真實重現上述4種聲音的物理特性。換句話說,無論以模擬或數字方式重現,都以音頻信號范圍越準確、失真度與干擾(例如噪訊)越少,聲音越能接近來源越好。
 
 以數字音效來說,又可分為語音類與音樂類重現。語音類相對較單純,通常以5個等級評估,一般只要與音頻率達到7Hz以上,并且使用者不察覺失真,即可評估為優良。
 
 但是IT/CE多媒體設備所播放的數字音樂,原音重現就相當困難,由于數字音樂本身通常就并非由來源100%轉換,因此數字音樂的取樣率,分辨率,壓縮格式都會影響聲音質量甚巨,再者如噪訊比(SNR)、總諧波失真(THD)等因素,也都會影響數字音樂質量。
 
 而且,數字音樂的質量評估,也較語音類困難許多,因為音樂重現質量優劣取決于多種因素綜合評量,如聲源(聲壓、頻率、頻譜等)、訊號(失真度、響度、動態范圍、噪訊比、瞬態響應、聲道分離度等)、音場與方位性(直接音、前期反射聲、混響聲、立體感、基準振動、吸聲率等)、聽覺特性(可聽范圍、各種聽感)等。
 
 
 
 由于評估的要點眾多,甚至連人聲與音樂評估都必須分開處理,因此評估方式也較為復雜,分主觀與客觀2種方式處理。主觀方式評估參數為立體感、定位感、空間感、層次感、厚度感等5大方向,由于主觀方式較無標準可言,因此詳細評估細節在此不多贅述。
 
 客觀評估方式多以儀器或是測試軟件評量,通常會有下列幾種標準:
 
 1、總諧波失真(THD)
 
 失真是檢驗數字音樂是否接近原音重現的關鍵,若失真度太大,則其它評估標準表現再優異也沒用。總諧波失真(Total Harmonic Distortion,THD)則是檢查的第一關。主要是評估數字音效是否有非線性失真(Nonlinear Distortion)產生。
 
 非線性失真是指輸入信號經過處理后,輸出時所產生的錯誤部分,而這個錯誤部分則與原本的輸入信號完全無關,例如不是因破壞性壓縮格式所造成,是在輸入信號以外的頻率產生的其它類錯誤信號。這些屬于非線性失真的頻率就稱為諧波(harmonics),諧波產生的位置是原始信號頻率的整倍數的位置,例如,1KHz的諧波就是2kHz、3kHz、4kHz。
 
 2、互調失真(IMD)
 
 互調失真(Intermodulation Distortion)是指2個頻率間,因為頻率混合所產生的和、差、乘積的失真頻率,例如輸入頻率為2KHz與6KHz的訊號后,產生8KHz、4KHz、16KHz的訊號,甚至原始輸入訊號2KHz與失真的8KHz,又可能產生10KHz的訊號,這些失真的訊號亦稱為諧波,以數字播放裝置來說,這些互調失真的諧波當然越少越好。
 
 3、相位失真(Phase Error)
 
 相位失真則是1種線性失真,系指音源信號在傳輸和放大過程中發生時間延遲。因為電子音訊設備,在其輸出信號與輸入信號之間一般是存在相位差,例如電容和電感對交流信號(電壓或電流)具延遲作用。當一個交流信號經過電容、電感和電阻時,或多或少造成延遲現象,這會導致這個交流信號的幅度變化時間向后推遲一段時間,造成聲音訊號不一致,對于需要定位性的聲音,如立體聲,影響更大。
 
 4、頻率響應(Frequency Response)
 
 頻率響應是對DAC/ADC轉換器頻率響應能力的評價標準之1。最佳狀態是在每1個頻率都能輸出穩定,換句話說,輸出質量越好的裝置,頻率響應曲線就越平直,反之則不但在高或低頻衰減得很快(因為高低頻訊號重建困難),在一般頻段,即人耳對聲音的可接收范圍20HZ-20KHZ內,亦可能呈現抖動的現象,無論是曲線突起(功率增益過大)或下滑(功率衰減)都是音質失真的表現。
 
 5、噪訊比(Noise Level)
 
 訊噪比是指最大不失真訊號與噪音之間的比例,噪音分為2種,首先在數字音效的轉換過程中,每個相關零件都可能產生噪聲,并成為處理中的數字音效的一部分,這些訊號與輸入信號無關,但卻會隨著訊號源進入下一個處理單元或是輸出成聲音,換言之,就是設備自己發出的噪音。此外,當有訊號發出時所伴隨的調變噪訊(Modulation Noise),也是噪音的一種。噪訊比以S/N或SNR(dB)表示。于音效播放裝置來說,比值當然越大越好,例如Hi-Fi音響的SNR>70dB,CD機要求SNR>90dB。在實際設計上,因為人耳對4~8kHz的噪聲最靈敏,所以這個范圍的噪聲對于實際聆聽的影響較大。
 
 6、動態范圍(Dynamic Range)
 
 動態范圍表示的是最大不失真信號與噪聲值的比例,此處的噪聲指的是沒有信號輸出時的噪聲值。如音頻信號無失真最強部分與最微弱部分之間的電平差,這個比值為越大越好。不過動態范圍跟響度有關,并不是無限制的,即從最小的響度到最大不失真響度間的范圍,以CD為例,其聲音采樣分辨率為16bit,因此動態范圍就算毫無瑕疵,也只有65,536種響度變化,不可能超過。
 
 7、立體聲分離度(Stereo Channels Crosstalk)
 
 單聲道基本上不可能創造出立體感的聲音,只有2聲道以上才能辦到,就是所謂的立體聲。所謂聲道分離度,就是指不同聲道間立體聲之間的隔離程度,通常用1個聲道的信號電平與串入另1聲道的信號電平差來表示,換句話說,就是數字播放器左(右)聲道的聲音,傳到相對應另一聲道的情況。這個數值越大越好。一般要求Hi-Fi音響分離度>50dB。。
 
 實際上,在數字信號中,要做到100%的左右聲道獨立是非常簡單的事情,然而實際能夠聽的聲音,卻是模擬信號,而能發出模擬信號的設備,本身就無法達到這一理想值,就是串音(Crosstalk)了,為一種訊號干擾,模擬在線相鄰訊號間的耦合干擾,會影響到彼此的訊號接收。例如在左聲道的信號,也能在右聲道取得一點點細微的相同信號,就會造成立體聲無法達到聽覺上的良好分離狀態。
 
 此外,還有聲道平衡度,是指2個聲道的增益、頻響等特性的一致性。否則,將造成聲道或聲相偏移。
 
 
 圖說:透過軟硬件設備與各種客觀標準,音效可以評估優劣以及加以調整。
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