作者qwnob (qwnob)
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标题[心得] 如何看懂 RMAA的测试报告
时间Sun Mar 22 17:30:41 2009
本篇文章参考DearHoney的文,再加以编修
http://www.dearhoney.idv.tw/RMAA_Report/techtalk.php
并以 电光火石 官网上,FubarII的 RMAA图为例,请搭配文章阅读
http://www.firestone.idv.tw/rmaa/Fubar_II.htm
若有侵犯到您的权益,请即刻通知我,谢谢。
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有在接触音效卡的人,应该或多或少有听过 RMAA 这套测试软体,
其全名为 RightMark Audio Analyzer (官网
http://audio.rightmark.org/),
目前最新版本为 6.2.2,本篇文章范例是 5.4版,
其差异主要在介面的部份,有兴趣的人可至官网查看。
基本知识
通常我们以
0dB 作为基准音量,在数位讯号上,最高只能纪录到 0dB,
不能再大声,否则会被剪(cut)掉,听起来就是破音的现象。
当在阅读关於声音品质分析的图形时,一般来说,
纵轴是音量,单位是 dB(分贝);
横轴是频率,单位是 Hz(赫兹),
这里有一个要特别注意的地方,这些图的座标并非常见的直角座标图,
而是
半对数座标图,它的X轴(频率)是对数座标,在看图时须特别注意这点。
频率范围又与
取样频率有关,例如以
音乐 CD 的品质来说,每秒取样 44100 次,
那麽
频率范围能够达到的理论上限就是 44100 的一半,也就是 22050Hz。
所以在阅读图形时,请
注意取样频率值,在 96000Hz 的图形中,
频率范围自然延伸到 48000Hz,所以
不要看到在右边部分衰减就以为成绩不好了,
要看它是在什麽值才衰减的。人耳对於高频的感受能力因人而异,
年纪越大,能够听到的频率也越低,一般来说能听到 18000Hz 就相当不错了,
因此,
过高的响应频率,对於人耳来说不会有直接的感受。
之所以说不会有直接的感受,是因为这些过高的频率虽然听不见,
但仍然会
对音色有影响。
音色的定义是,
即使在相同的基音频率(音高)和相同振幅(强度)的情况下,
也能分辨声音是由不同种类的乐器发出。
声音是由发声体震动产生的,当
其整体震动时发出基音,同时其各部分也有复合的震动,
这些各部分震动产生的声音组合成泛音。由於部分小於整体,
所有不同的泛音都比基音的频率高,但强度都相当弱。
而
音色的差异取决於泛音,所以这些过高的频率若不能完整呈现,
就会影响到音色,而这就是大家常说的音染。
这也是有些人会一直想要提高采样率的原因。
观看数据时,记得要
注意正负号。
进入正题,开始解释报告
一开始看到的表格是结论,这在下面会一一讲解。
Frequency response(频率响应)
好的频率响应,是在每一个频率点都能
输出稳定足够的讯号(0dB),
不同频率点彼此之间的讯号大小均一样。然而
在低频与高频部分,
讯号的重建比较困难,所以在这两个频段通常都会有衰减的现象。
输出品质越好的装置,这一条频率响应曲线就越平直,
反之不但在高低频处衰减的很快,在一般频段,也可能呈现抖动的现象。
例图
在范例中可见到曲线在 80 Hz以下有些微衰减,接下来在 5K Hz时开始出现衰减,
但大部分维持在0.5dB以下,直到接近极限时才下去,
在一般的情况下0.5dB以下就算及格了。
数据
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
在结论中是采用第二项数据,因为这个范围是大部分的人所能听到的范围,
而第一项计入的范围虽不一定能听到,但因为对音色会有一些影响,
所以也有参考价值。
Noise level(噪音值)
「噪音」的简单定义就是在
处理过程中自行产生的讯号,而这些讯号与输入讯号无关,
就可以定义为「噪音」。这一个值越小越好。
简单的说,就是
底噪。卡本身的电路设计、抗干扰能力及其他零件都会造成影响,
例图
在 100Hz及其倍数频率有较大的噪音,其余大部分在 -130dB左右,
不过在 100Hz以下有接近 -120dB的趋势,一般来讲最高峰低於 -110dB,
大部分低於 -120dB就算及格了。
注意 60Hz的地方有一不寻常的高峰,这应是受到电源的影响(台电送电频率为60Hz)。
另外在最右边有一高峰,成因我不清楚,但可透过改善电源的方式来降低。
数据
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,单位是 0dB
在这种计算方式下,
较高的数值有较大的加权,所以数值与图会有搭不起来的情形。
RMS power (A-weighted), dB 方均根功率(A加权),单位是dB
A加权是美国制定的标准,
以 1KHz为 0dB,频率增加则增加权重,反之则减少,
因为人耳对不同频率的声音的敏感度不同,同样是增加 20dB,
在 500Hz下,可能感觉上只增加 5dB,在 10000Hz下却增加 30dB。
(以上两行为举例,与实际情况不同)
所以在结论中采用这项数据,以表示人耳实际听到的感觉。
Peak level, dB FS 峰值,单位为 dB FS
Peak是指波型的最大振幅,Peak level则是
最大振幅与最大可纪录振幅的比值,
dB FS,FS为 full scale(全范围)的缩写,
是以系统能接受的最大电平为基准的分贝测量单位,
也就是系统在不切割(clipping)波型的前提下所能接受的最大讯号电平(此处为峰值),
因为是以最大值为基准点(0dB),所以dB FS都是小於零的负值,
当变成正值时代表已经超载(overload)了。
DC offset, % 直流偏移,单位为 %
直流偏移是指当数位讯号转换成类比讯号时,讯号偏移 0多少,
也就是当讯号该为 0时,接收到的却不是 0,这会形成噪音,
但现在的音效卡几乎都能处理了。
Dynamic range 动态范围
动态范围(Dynamic Range)测试的是
最大不失真讯号与噪音值的比例,
此处的噪音指的是没有讯号输出时的噪音值,也就是上面的噪音值。
动态范围的值越大越好。
音响界习惯用
-60dB/1k Hz来检测这一个数值。因为输出音量接近满载时,
THD的表现会比较差一点,而此时产生出来的谐波,会盖掉原本就存在的背景噪音,
使得我们要测试的最大不失真音量与没有讯号输出时的噪音值之间的落差与比例缩小,
造成成绩下降。
例图
可能有人发现图和上面的噪音值的图有些像,因为动态范围是与噪音值比,
所以图中的一部分会与噪音值的图几乎一样。
我们要看的部份是
1000Hz右边产生的谐波,愈少愈好。
数据
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) 总谐波失真
Total Harmonic Distortion,简称 THD。Harmonic Distortion(谐波失真),
是用来表示检测
非线性失真(Nonlinear Distortion)的结果
,非线性失真的定义是
输入讯号经过处理後,输出时所产生的错误部分,
这个错误部分与原本的输入讯号无关,通常会在输入讯号以外的频率产生其他错误讯号。
总谐波失真则是用来
测试每一个从原始讯号产生出来的新频率,
也就是刚才定义的非线性失真,这些属於非线性失真的频率就称为
谐波(harmonics),
而且这些谐波的
产生位置是原始讯号频率的整数倍位置,
例如 1000Hz的谐波就是 2kHz、3kHz、4kHz等。
测试 THD 时,是发出 1000Hz(-3 dB FS)的声音来检测,
所以图形中在 1000Hz的位置会有峰波,在 -3dB的位置,
我们要观察的是 1000Hz右边产生出来的谐波多寡。这一个值越小越好。
在真空管的机器上,THD 通常相当的多,大部分是偶次谐波,
但是这却让声音产生温暖和谐的感觉,不过一般的电晶体装置,
例如解码器、音效卡,其上的奇次谐波(以 1000Hz 来说,3k、5k、7k 就是
它的奇次谐波)不会让声音变好听,所以其 THD 值还是要越低越好,
通常高品质的装置都会低於 0.002%。
例图与数据
Parameter Left Right
THD, %: 0.0015 0.0006
THD + Noise, %: 0.0047 0.0044
THD + Noise (A-weighted), %: 0.0041 0.0036
因为是比值,所以是以 %为单位。
Intermodulation distortion(IMD) 互调失真
IMD,Intermodulation Distortion 的缩写。IMD 也是一种
测量非线性失真的方式。
互调失真是来自於
两个频率 F1与 F2在 F1+F2与 F1-F2(取绝对值)所产生的谐波,
这些谐波彼此之间又能继续组合出和、差、积。举例来说,
14kHz与 15kHz的谐波失真就包括了 1kHz与 29kHz,
而透过其中的 1kHz,又能与 14kHz 组合出 13kHz,依此类推。
测量这些位置的谐波大小,就是互调失真。
测试时是发出
-5dB/60Hz与 -17dB/7kHz两个频率的声音,
所以图形上在 60Hz与 7kHz的位置会有峰波,
我们可以藉此观察在 60Hz左边的图形是否有过多的谐波产生出来。这一个值
越小越好。
例图与数据
Parameter Left Right
IMD + Noise, %: 0.0054 0.0051
IMD + Noise (A-weighted), %: 0.0044 0.0042
没什麽好讲的,大家有问题请推文。
Stereo crosstalk 立体声分离度
检测
左(右)声道的声音,漏到右(左)声道的情况。虽然在数位讯号上,
要做到 100% 的左右声道独立是非常简单的事情,然而我们实际要听的是类比讯号,
而能够发出类比讯号的器材,就无法达到此一理想状况,可能在左声道的讯号,
也能够在右声道取得一点点细微的相同讯号,这就是
串音(crosstalk)现象了。
图形的意义表示在
每一个频率点时声音的分离度,通常都会有高频的分离度较差的情况。
这一个值越小越好。
测试时会发现,这一个值的不稳定状况比较严重,也就是说,同一产品每一次测试,
这个成绩都可能相差 2 至 3 个 dB 以上,所以要与其他产品比较此项数值的优劣时,
如果
彼此差距不大,其实并不需要强制分出高下,因为多测试个几次,
会在此项上互有输赢的,我们了解个大概即可。
如果之前几项不太会看也没关系,这项很简单,最好数值小到看不到线,
通常这项做的好,其他项也不会差到那。
有在玩 FPS类型游戏的人,请特别注意,这项对於听音辨位有很大的影响。
例图
很明显的看到左声道再接近 2k Hz的时候,就开始不断升高,
直到 -68dB,才因到达极限而骤降,其余几乎都在 -90dB以下。
数据
Parameter L <- R L -> R
Crosstalk at 100 Hz, dB: -95 -95
(低频)
Crosstalk at 1 kHz, dB: -94 -93
(中频)
Crosstalk at 10 kHz, dB: -76 -94
(高频)
「L <- R」
声音从右边漏到左边,反之亦然。
IMD (swept tones) 互调失真(扫频讯号)
这项测试是使用两个相差 1k Hz的讯号进行扫频,因为是对各个频率进行测试,
所以能更真实的表示其效能,特别是在高频的部份。
数据愈低愈好。
例图与数据
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
也没什麽好讲的,一样有问题请推文。
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终於打完了,这篇文章如果有任何问题或错误,欢迎大家推文或回文。
谢谢大家。
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