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本篇文章參考DearHoney的文,再加以編修 http://www.dearhoney.idv.tw/RMAA_Report/techtalk.php 並以 電光火石 官網上,FubarII的 RMAA圖為例,請搭配文章閱讀 http://www.firestone.idv.tw/rmaa/Fubar_II.htm 若有侵犯到您的權益,請即刻通知我,謝謝。 ---------------------------------------------- 有在接觸音效卡的人,應該或多或少有聽過 RMAA 這套測試軟體, 其全名為 RightMark Audio Analyzer (官網 http://audio.rightmark.org/), 目前最新版本為 6.2.2,本篇文章範例是 5.4版, 其差異主要在介面的部份,有興趣的人可至官網查看。 基本知識 通常我們以 0dB 作為基準音量,在數位訊號上,最高只能紀錄到 0dB, 不能再大聲,否則會被剪(cut)掉,聽起來就是破音的現象。 當在閱讀關於聲音品質分析的圖形時,一般來說, 縱軸是音量,單位是 dB(分貝)橫軸是頻率,單位是 Hz(赫茲), 這裡有一個要特別注意的地方,這些圖的座標並非常見的直角座標圖, 而是半對數座標圖,它的X軸(頻率)是對數座標,在看圖時須特別注意這點。 頻率範圍又與取樣頻率有關,例如以音樂 CD 的品質來說,每秒取樣 44100 次, 那麼頻率範圍能夠達到的理論上限就是 44100 的一半,也就是 22050Hz。 所以在閱讀圖形時,請注意取樣頻率值,在 96000Hz 的圖形中, 頻率範圍自然延伸到 48000Hz,所以不要看到在右邊部分衰減就以為成績不好了, 要看它是在什麼值才衰減的。人耳對於高頻的感受能力因人而異, 年紀越大,能夠聽到的頻率也越低,一般來說能聽到 18000Hz 就相當不錯了, 因此,過高的響應頻率,對於人耳來說不會有直接的感受。 之所以說不會有直接的感受,是因為這些過高的頻率雖然聽不見, 但仍然會對音色有影響。 音色的定義是, 即使在相同的基音頻率(音高)和相同振幅(強度)的情況下, 也能分辨聲音是由不同種類的樂器發出。 聲音是由發聲體震動產生的,當其整體震動時發出基音,同時其各部分也有複合的震動, 這些各部分震動產生的聲音組合成泛音。由於部分小於整體, 所有不同的泛音都比基音的頻率高,但強度都相當弱。 而音色的差異取決於泛音,所以這些過高的頻率若不能完整呈現, 就會影響到音色,而這就是大家常說的音染。 這也是有些人會一直想要提高採樣率的原因。 觀看數據時,記得要注意正負號。 進入正題,開始解釋報告 一開始看到的表格是結論,這在下面會一一講解。 Frequency response(頻率響應) 好的頻率響應,是在每一個頻率點都能輸出穩定足夠的訊號(0dB), 不同頻率點彼此之間的訊號大小均一樣。然而在低頻與高頻部分, 訊號的重建比較困難,所以在這兩個頻段通常都會有衰減的現象。 輸出品質越好的裝置,這一條頻率響應曲線就越平直, 反之不但在高低頻處衰減的很快,在一般頻段,也可能呈現抖動的現象。 例圖 在範例中可見到曲線在 80 Hz以下有些微衰減,接下來在 5K Hz時開始出現衰減, 但大部分維持在0.5dB以下,直到接近極限時才下去, 在一般的情況下0.5dB以下就算及格了。 數據 Frequency range Response From 20 Hz to 20 kHz, dB -0.29, +0.01 From 40 Hz to 15 kHz, dB -0.12, +0.01 在結論中是採用第二項數據,因為這個範圍是大部分的人所能聽到的範圍, 而第一項計入的範圍雖不一定能聽到,但因為對音色會有一些影響, 所以也有參考價值。 Noise level(噪音值) 「噪音」的簡單定義就是在處理過程中自行產生的訊號,而這些訊號與輸入訊號無關, 就可以定義為「噪音」。這一個值越小越好。 簡單的說,就是底噪。卡本身的電路設計、抗干擾能力及其他零件都會造成影響, 例圖 在 100Hz及其倍數頻率有較大的噪音,其餘大部分在 -130dB左右, 不過在 100Hz以下有接近 -120dB的趨勢,一般來講最高峰低於 -110dB, 大部分低於 -120dB就算及格了。 注意 60Hz的地方有一不尋常的高峰,這應是受到電源的影響(台電送電頻率為60Hz)。 另外在最右邊有一高峰,成因我不清楚,但可透過改善電源的方式來降低。 數據 Parameter Left Right RMS power, dB: -93.7 -93.8 RMS power (A-weighted), dB: -95.8 -96.1 Peak level, dB FS: -77.8 -79.8 DC offset, %: 0.00 0.00 RMS power, dB 方均根功率,單位是 0dB 在這種計算方式下,較高的數值有較大的加權,所以數值與圖會有搭不起來的情形。 RMS power (A-weighted), dB 方均根功率(A加權),單位是dB A加權是美國制定的標準,以 1KHz為 0dB,頻率增加則增加權重,反之則減少, 因為人耳對不同頻率的聲音的敏感度不同,同樣是增加 20dB, 在 500Hz下,可能感覺上只增加 5dB,在 10000Hz下卻增加 30dB。 (以上兩行為舉例,與實際情況不同) 所以在結論中採用這項數據,以表示人耳實際聽到的感覺。 Peak level, dB FS 峰值,單位為 dB FS Peak是指波型的最大振幅,Peak level則是最大振幅與最大可紀錄振幅的比值, dB FS,FS為 full scale(全範圍)的縮寫, 是以系統能接受的最大電平為基準的分貝測量單位, 也就是系統在不切割(clipping)波型的前提下所能接受的最大訊號電平(此處為峰值), 因為是以最大值為基準點(0dB),所以dB FS都是小於零的負值, 當變成正值時代表已經超載(overload)了。 DC offset, % 直流偏移,單位為 % 直流偏移是指當數位訊號轉換成類比訊號時,訊號偏移 0多少, 也就是當訊號該為 0時,接收到的卻不是 0,這會形成噪音, 但現在的音效卡幾乎都能處理了。 Dynamic range 動態範圍 動態範圍(Dynamic Range)測試的是最大不失真訊號與噪音值的比例, 此處的噪音指的是沒有訊號輸出時的噪音值,也就是上面的噪音值。 動態範圍的值越大越好。 音響界習慣用 -60dB/1k Hz來檢測這一個數值。因為輸出音量接近滿載時, THD的表現會比較差一點,而此時產生出來的諧波,會蓋掉原本就存在的背景噪音, 使得我們要測試的最大不失真音量與沒有訊號輸出時的噪音值之間的落差與比例縮小, 造成成績下降。 例圖 可能有人發現圖和上面的噪音值的圖有些像,因為動態範圍是與噪音值比, 所以圖中的一部分會與噪音值的圖幾乎一樣。 我們要看的部份是 1000Hz右邊產生的諧波,愈少愈好。 數據 Parameter Left Right Dynamic range, dB: +94.4 +94.7 Dynamic range (A-weighted), dB: +96.1 +96.3 DC offset, %: 0.00 0.00 THD + Noise (at -3 dB FS) 總諧波失真 Total Harmonic Distortion,簡稱 THD。Harmonic Distortion(諧波失真), 是用來表示檢測非線性失真(Nonlinear Distortion)的結果 ,非線性失真的定義是輸入訊號經過處理後,輸出時所產生的錯誤部分, 這個錯誤部分與原本的輸入訊號無關,通常會在輸入訊號以外的頻率產生其他錯誤訊號。 總諧波失真則是用來測試每一個從原始訊號產生出來的新頻率, 也就是剛才定義的非線性失真,這些屬於非線性失真的頻率就稱為諧波(harmonics), 而且這些諧波的產生位置是原始訊號頻率的整數倍位置, 例如 1000Hz的諧波就是 2kHz、3kHz、4kHz等。 測試 THD 時,是發出 1000Hz(-3 dB FS)的聲音來檢測, 所以圖形中在 1000Hz的位置會有峰波,在 -3dB的位置, 我們要觀察的是 1000Hz右邊產生出來的諧波多寡。這一個值越小越好。 在真空管的機器上,THD 通常相當的多,大部分是偶次諧波, 但是這卻讓聲音產生溫暖和諧的感覺,不過一般的電晶體裝置, 例如解碼器、音效卡,其上的奇次諧波(以 1000Hz 來說,3k、5k、7k 就是 它的奇次諧波)不會讓聲音變好聽,所以其 THD 值還是要越低越好, 通常高品質的裝置都會低於 0.002%。 例圖與數據 Parameter Left Right THD, %: 0.0015 0.0006 THD + Noise, %: 0.0047 0.0044 THD + Noise (A-weighted), %: 0.0041 0.0036 因為是比值,所以是以 %為單位。 Intermodulation distortion(IMD) 互調失真 IMD,Intermodulation Distortion 的縮寫。IMD 也是一種測量非線性失真的方式。 互調失真是來自於兩個頻率 F1與 F2在 F1+F2與 F1-F2(取絕對值)所產生的諧波, 這些諧波彼此之間又能繼續組合出和、差、積。舉例來說, 14kHz與 15kHz的諧波失真就包括了 1kHz與 29kHz, 而透過其中的 1kHz,又能與 14kHz 組合出 13kHz,依此類推。 測量這些位置的諧波大小,就是互調失真。 測試時是發出 -5dB/60Hz與 -17dB/7kHz兩個頻率的聲音, 所以圖形上在 60Hz與 7kHz的位置會有峰波, 我們可以藉此觀察在 60Hz左邊的圖形是否有過多的諧波產生出來。這一個值越小越好。 例圖與數據 Parameter Left Right IMD + Noise, %: 0.0054 0.0051 IMD + Noise (A-weighted), %: 0.0044 0.0042 沒什麼好講的,大家有問題請推文。 Stereo crosstalk 立體聲分離度 檢測左(右)聲道的聲音,漏到右(左)聲道的情況。雖然在數位訊號上, 要做到 100% 的左右聲道獨立是非常簡單的事情,然而我們實際要聽的是類比訊號, 而能夠發出類比訊號的器材,就無法達到此一理想狀況,可能在左聲道的訊號, 也能夠在右聲道取得一點點細微的相同訊號,這就是串音(crosstalk)現象了。 圖形的意義表示在每一個頻率點時聲音的分離度,通常都會有高頻的分離度較差的情況。 這一個值越小越好。 測試時會發現,這一個值的不穩定狀況比較嚴重,也就是說,同一產品每一次測試, 這個成績都可能相差 2 至 3 個 dB 以上,所以要與其他產品比較此項數值的優劣時, 如果彼此差距不大,其實並不需要強制分出高下,因為多測試個幾次, 會在此項上互有輸贏的,我們瞭解個大概即可。 如果之前幾項不太會看也沒關係,這項很簡單,最好數值小到看不到線, 通常這項做的好,其他項也不會差到那。 有在玩 FPS類型遊戲的人,請特別注意,這項對於聽音辨位有很大的影響。 例圖 很明顯的看到左聲道再接近 2k Hz的時候,就開始不斷升高, 直到 -68dB,才因到達極限而驟降,其餘幾乎都在 -90dB以下。 數據 Parameter L <- R L -> R Crosstalk at 100 Hz, dB: -95 -95 (低頻) Crosstalk at 1 kHz, dB: -94 -93 (中頻) Crosstalk at 10 kHz, dB: -76 -94 (高頻) 「L <- R」 聲音從右邊漏到左邊,反之亦然。 IMD (swept tones) 互調失真(掃頻訊號) 這項測試是使用兩個相差 1k Hz的訊號進行掃頻,因為是對各個頻率進行測試, 所以能更真實的表示其效能,特別是在高頻的部份。數據愈低愈好。 例圖與數據 Parameter Left Right IMD + Noise at 5 kHz, %: 0.0062 0.0059 IMD + Noise at 10 kHz, %: 0.0080 0.0077 IMD + Noise at 15 kHz, %: 0.0094 0.0094 也沒什麼好講的,一樣有問題請推文。 ------------------------------ 終於打完了,這篇文章如果有任何問題或錯誤,歡迎大家推文或回文。 謝謝大家。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 123.240.220.176
AXby:有看有推,感謝! 03/22 18:04
ping1777:對不起,我看不懂˙˙˙˙囧> 03/22 18:16
x652001:這篇文章值1000銀...原po很認真,可是我看不懂XDDD 03/22 18:39
Ws804:好啦,我承認我沒看完...太專業了...雖然電子學要上>///<.. 03/22 19:01
comipa:這不是電子學了, 某方面來說這應該算是通訊. 03/22 20:17
pirrysal:專業推!! 03/22 20:21
Ws804:可能吧~只是我最近上的電子學都要講到類似東西~還接觸不深~ 03/22 20:23
nctuce99:不推不行阿!!! 03/22 20:30
AJwithU:這應該算訊號系統的部份 03/22 20:42
kevinau:有看有推 03/22 21:11
sai25:太棒了 03/22 21:32
pirrysal:樓上是分享大咖XD 再推一次這篇 03/22 22:10
Anesa:有看有推~ 03/22 23:19
oceanBOYO:只能給推 03/22 23:48
wingzc:看不懂還是要推XD 03/23 17:31
MB618:想看例圖@@" 03/23 19:30
scott29:有看有推 03/23 20:39