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电容产品 音质评测解析 (下)如何从进阶的测试中协助找出产品的差异性
2015 2015-12-01

经过前两次测试的检讨,百佳泰测试团队发现在音响杂志上有针对一些歌曲中的唇齿声、换气声等评论,这种微弱似尾音却又没有低到像噪声般的声音,确实存在于歌曲之中。但正常的计算机音质评量测试中,测试人员习惯输入最大的讯号就是输入普通人说话的音量(-20dBFS),或是接近噪声一般低的电位(-60dBFS),测试的频率则大多以1KHz为主,这成为百佳泰测试团队进行第三次测试的灵感来源。

在这次的测试内容,百佳泰测试团队采用非制式的音质测试,完全以仪器提供的功能来设计组合相关的量测,我们分成三个部份来做介绍:

1. Level Sweep vs Frequency

2. -40dBFS THD+N vs Frequency

3. 90sec. Noise Recording

因为测试的需求,这次我们将仪器换成功能更为弹性的Audio Precision APX585,同时将讯号来源直接使用信号产生器来产生。

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图一:Audio APX585 vs SYS-2722

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图二:两种连结方式的不同

1. Level Sweep vs Frequency

我们选了几个不同频率的信号(10Hz, 20Hz, 100Hz, 500Hz, 1KHz, 5KHz, 10KHz, 20KHz, 40KHz),同时将每个讯号以0dB到-120dB的衰减变化输入受测物,来观察受测物的输出反应,以下为不同电容的表现图:

  
电解电容

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固态电容

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在这一项测试中,我们发现,当输入频率到达40KHz时,增幅往下降到-120dBFS,两个不同材质的电容呈现出些许的差异使用电解电容的情形,其输出会停留在-90dB不会再往下降,而固态电容一样可以一路从0dB到-100dB,彼此之间有着10dB的差异。这意味着在有40KHz讯号输入的情况下,使用电解电容的表现无法像固态电容那样好。

下图为将二种电容单独在40KHz的表现比较:

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2. -40dBFS THD+N vs Frequency

-40dBFS的讯号很少被用到,这次我们使用这个幅度的输入信号来仿真唇齿声,换气声(小声但又不到噪声的电位),来观察其输出信号在全频范围的失真表现。

从下方的图表我们可以清楚地看出,当使用-60dBFS输入时,二种电容的差异只有0.5 dB,所以当我们在测试动态范围(Dynamic Rang)时就会把这种差异当成误差而不去理会。

-60dBFS

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当其输入变成-40dBFS时,二者的差异扩大为1dB,这意味着二者存在者不同的失真程度(如下图),在信号微弱但又不会像噪声一样低时,才会有一些差异,所以在这个项目可以看到固态电容的失真程度较低1dB。

-40dBFS

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3.  90sec. Noise Recording

从下图上可以看到电解电容和固态电容其特性在系统状态转变时有最大的不同,电解电容在系统关机或开机那段时间内电位较高,同时产生的Pop Sound和电位差异不大。

电解电容

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而固态电容的电位较低但其产生的Pop Sound差异较大,但其实仔细看,二者产生的突波最高点其实是差不多的,尤其在系统开机时产生的Pop Sound来看,使用固态电容比起使用发烧电解电容所产生的Pop Sound整整少了5dB。

固态电容

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第三次测试结论

在第三次测试中,百佳泰团队采用自己的量测方式来比较固态电容和电解电容对产品输出音质是否有所影响。以量测结果来看,不同的电容特性的确有影响,综观以上测试的结果,我们不难发现固态电容用于声音音效的输出,有其相对的优势。

我们先从固态电容的本身特性开始说起,从以下的图片我们可以假想这个是电容的等效电路,而A和B为声音输出串接的点。

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虽然固态电容拥有较小的ESR,但是在这里的回路应用上,可以完全被忽略,即便固态电容大数倍(固态电容:电解电容 =0.5 Ohm : 2 Ohm),但是微小的差异并不会对声音质量有所影响。

另外一个比较容易让人联想到的就是固态电容的漏电流,原本我们担心漏电流会对相关测试造成输出负载空载或是当动作时会造成声音质量的影响。所幸测试的结果,并没有发现漏电流所造成的影响。

最后一个电容量vs. 频率的特性,可以发现电解电容的特性曲线在高频时,容值的变化相对剧烈。频率较高的时候 ,电容值衰减得相当大。反观固态电容,即使在频率较高的时候,电容值的变化相对稳定,甚至可以说比电解电容还好。

电解电容的特性曲线:

 

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固态电容的特性曲线:

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回顧這次音質測試的內容,百佳泰在整個測試的設計上,力求找出音質上的最佳解決方案,比較相同容值和耐壓的電解電容和固態電容對音質的影響,是我們思考上的一個重點。

第一次的測試是採用普遍上的音質測試項目,其測試內容定義了量測頻寬範圍在人耳可以接受的20Hz-20KHz頻率範圍,而系統解碼的音訊採樣率使用了最常見的44K和48K二種。實際的測試結果,我們無法實際測試出彼此的差異。

在第二次的測試我們使用了採樣率192KHz的數位音訊檔案做為訊源,192KHz的音訊理論上可以達到90KHz左右的頻率,針對此我們特別重新製作了可以達到80KHz的Sweep音訊檔案,同時將頻寬設定為80KHz。在更苛刻環境下確認產品的音質量測。結果顯示,在如此苛刻的測試條件中,產品仍然保持低失真、低衰減,低雜訊的品質,而固態電容對產品沒有造成任何的影響。

回顾这次音质测试的内容,百佳泰在整个测试的设计上,力求找出音质上的最佳解决方案,比较相同容值和耐压的电解电容和固态电容对音质的影响,是我们思考上的一个重点。

第一次的测试是采用普遍上的音质测试项目,其测试内容定义了量测带宽范围在人耳可以接受的20Hz-20KHz频率范围,而系统译码的音频采样率使用了最常见的44K和48K二种。实际的测试结果,我们无法实际测试出彼此的差异。

在第二次的测试我们使用了采样率192KHz的数字音频档案做为讯源,192KHz的音讯理论上可以达到90KHz左右的频率,针对此我们特别重新制作了可以达到80KHz的Sweep音讯档案,同时将带宽设定为80KHz。在更苛刻环境下确认产品的音质量测。结果显示,在如此苛刻的测试条件中,产品仍然保持低失真、低衰减,低噪声的质量,而固态电容对产品没有造成任何的影响。

第三次的测试,我们利用仪器提供的功能来做组合量测,主要是希望找出电容表现的差异, 分成三个部份:

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根据一系列的测量结果,百佳泰相信,无论是低频或是高频,把固态电容应用在音效的使用上,比音效专用的电解电容来得更好。我们都知道音响界常以Golden Ear做为判定音质好坏和声音质量的一种方式,百佳泰这次以量测的手法来证实所谓的音质好坏。从测试的结果中,我们似乎已经可以区分并证明出许多差异的存在。

百佳泰将会持续相关研究,经由测试的手法,协助验证及左证其优胜劣败以提供客户更多有效的测试。若对音质相关测试有任何疑问或是测试需求,欢迎径洽百佳泰: service@allion.com

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