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电容产品 音质评测解析(上) 标准基础测试下的差异
2015 2015-11-02

随着PC产业渐趋饱和,越来越多主板业者开始往高音效质量的产品设计发展,也因此「高音效」产品的主板便逐渐普及于一般消费者市场,标榜着高音质专用的零件及配件也如雨后春笋般出现。

电解电容常与发烧音响做链接,而今天百佳泰要探讨的课题就是,音响业者常常说的「悦耳」、「干净」、「深厚」,是否可以透过某些特殊定义的测试呈现出来。百佳泰在这次的测试中,将使用仪器来做音质的量测,以不同角度来衡量不同特性的电容产品,进而测试其对于音质相关项目的差异性。

测试相关信息:

  • 测试仪器: AUDIO Precision SYS-2722& AP585
  • 代测物:相同规格容量之100uF/6.3V 电解电容和固态电容
  • Test Bed:Asus Z97-K主板

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测试重点以两种不同材质电容使用于高音质主板上,对音质的差异及影响。

测试项目共有七项,将于下方逐一介绍:

1. Full Scale Output Voltage

本项目旨在测试产品在可容许失真范围内的最大传输电压。通常失真程度在超出原始讯号的1%时,代表输出的强度超过产品的工作范围,音频的波形会产生截波的现象,而使得声音产生不好的听觉感受,例如破音。因为涉及到失真的检查,我们必须预防人耳听不到的频率范围外的失真或噪音也被计算进来,所以仪器上的高通和低通率波器会设定成限制带宽在10Hz-22KHz,而在此项以THD+N 1%以下测得的最大输出电压,当作是后续其他测试项目的参考电压。

2. Total Harmonic Distortion+ Noise Frequency

理论上讯号经过转换输出时,会产生非线性的失真。简单来说,当输入1KHz频率的讯号时,会在其倍数的频率(2KHz、4KHz)产生谐波,原始信号加上这些谐波一起输出时,自然不会和原始讯号一样,我们称为谐波失真

3. Range

动态范围指的是一个信号中最大信号强度(原始讯号)和最小失真或噪声的比率,在16bit的数字信号中,其理想的最大值为-96dB,此项目时常和信噪比(SNR)混在一起,通常两者的结果数据都差不多,但在测试方式有些许不同,音响界习惯输入-60Dbfs的微弱讯号,可能是因为输入微弱讯号比较贴近真实使用情况,然后观察其产生的失真(正常情况下如此微弱的讯号其产生的失真等同于噪讯),和最大不失真输出电压做比较,这个失真和参考值的距离比率,就是动态范围。除此之外,业界普遍会在量测数据上,额外透过一个”A加权”的过滤曲线,来过滤掉一些高低频的讯号能量。此曲线是针对人耳对频率的灵敏度而研究出来的曲线,透过该曲线,会扣除掉人耳不灵敏频率区域中的失真噪声,所以测量结果会相对美化不少。

4. Noise Level during system activity

噪音指的是产品本身自行产生,和输入的讯号无关。原本信噪比被量测的意义在于最大不失真讯号和噪声的比例,但在使用时大部份人都不会在实际聆听时遇到无讯号的情形,所以Dynamic Range相对SNR较为实际,但同样的量测手法用来监视系统是一个方便又多元的方式,检查系统在某个特定行为之下输出的电位有多高,相对参考值是多少dB?可以应用在许多不同的目的上(例如监视系统在重开机过程中会不会产生异常的爆音)。

5. Frequency Response

输入一个-20dBFS(Follow AES17)强度的全频讯号(20Hz-20KHz),然后使用仪器观察产品输出电压在各频率是否表现的稳定以及够力,是否有衰减或是抖动过大的情况,这是检查非线性最直接的方法。任何的零件或电路设计不良都有可能让讯号通过后,产生某个频率的衰减,同时,过大的失真也会造成另外的一种衰减,例如15KHz产生过大的失真噪声,则讯号加上失真的能量变大,相对之下15KHz以外的讯号变的较小,假如将15KHz的电位归零,则在图型上其他的频率相对的变成了一种衰减。

6. Crosstalk vs Frequency

串音,也有人叫它分离度,主要是检查二个声道彼此泄漏信号的程度。在模拟的信号输出上,串音是不可避免的一种情形,对使用者带来的困扰在于所谓的立体声在每声道传递的信息和相位皆不同,若是信号有某种程度的混合,则立体感和音场定位将大为模糊。我们需要准备二个讯号,-20dB全频左声道有声,右声道无声的立体声档案,和另外一个内容相反的档案,因为Mono的声音被输入后会被复制到二个声道,所以我们需要的是立体声的档案,只是其中一个声道没有任何信息,或是信号十分微弱。

7. Inter-channel Phase Delay

理想的音频系统应该保持各声道相位信号的一致性。相位测量是代表检查一个波型的信号,相对于另一个波型的信号,在某个时间周期间内的时间差,相位差有很多情形,在这里是代表通道间的相位差,以度为单位。本测试的重点为信号在进入和输出时,在不同声道是否产生延迟不同步。检查相位和电位关系不大,我们依照Audio Precision对测试计算机产品的模板内的设定,采用的是-6dBFS全频的信号,全面性的检查相位差在各频率产生的情形。

了解各测试项目后,百佳泰即开始进行第一次测试,测试结果如下。

1. Full scale and Sampling Frequency Accuracy

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本產品符合規範定義1%失真以下要有1Vrms以上的輸出,事實上輸入0dBFS的訊號後音量開到最大也只會量測到0.012%的失真,精確一點來說,不用到1%,0.2%以上的失真,在波形上就可以很明顯的感受到不同,採樣頻率精確度也在規範0.02%以下,因此電容的更換在本項目明顯看不出差異。

2. Total Harmonic Distortion Amplitude Plus Noise vs Frequency

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電解電容 with 48K audio

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固態電容 with 48K audio

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電解電容 with 44K audio

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固態電容 with 44K audio

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本产品符合规范定义20Hz-20KHz的频率范围内,总谐波失真加噪讯小于-80dBFS以下,同时没有发现Re-sample error的情形,而电容的更换在本项目看不出差异。

3. Dynamic Range (A-Weighting)

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本产品符合规范定义在A加权后的数据小于-90dB,而电容的更换在本项目小于1个dB,若算上量测资料跳动的误差,等于没有差异。

4. Noise Level during system activity (A-Weighting)

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本产品符合规范定义在加权后的数据小于-90dB,而电容的更换在本项目小于1个dB,若也计算量测数据跳动的误差,等于没有差异。

5.Frequency Response

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電解電容 with 48K audio

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固態電容 with 48K audio

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電解電容 with 44K audio

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固態電容 with 44K audio

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本产品符合规范定义Low band的衰减小于3dB,High band衰减小于1dB,Passband的Ripple小于正负0.25dB,更换电容在本项没有明显的差异。

6. Crosstalk vs Frequency

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電解電容 with 48K audio

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固態電容 with 48K audio

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電解電容 with 44K audio

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固態電容 with 44K audio

技術前線

本产品符合规范定义在20Hz-15KHz的频率范围内,二声道互相泄漏电量小于-60dBFS,更换电容在本项没有明显的差异。

7.Inter-channel Phase Delay

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電解電容 with 48K audio

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固態電容 with 48K audio

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電解電容 with 44K audio

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固態電容 with 44K audio

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量测结果显示,本产品符合规范定义在20Hz-20KHz的频率范围内,二声道彼此的相位角度差异小于30deg.,更换电容在本项没有明显的差异。

第一次测试结论

从量测的过程中和测试所得到的结果,不难发现受测试的所谓高音质主板,的确呈现出高质量的测试结果,即符合Windows Logo Program中对Premium Desktop等级的音质规范(最高要求)。

在针对电解电容以及固态电容相关音质测试的部份,在这一次的测试过程中,每一个项目的测试资料都相当接近,并不足以让我们分辨出其中的差异,意味着我们想要从中提出测试的手法来证明音质的部份,在这一次的测试并没有达到。

要如何从测试中去发现电解电容和固态电容的差异?要在什么情况下才看的出差异?百佳泰将改变标准测试的条件以及手法,让音质的差异性,从新的测试手法中被萃取和分离出来。

第二次测试结果将于电容产品 音质相关评测解析() 非标准化进阶测试的差异公开。

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