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電容產品 音質評測解析 (下)如何從進階的測試中協助找出產品的差異性
2015 2015-12-01

經過前兩次測試的檢討,百佳泰測試團隊發現在音響雜誌上有針對一些歌曲中的唇齒聲、換氣聲等評論,這種微弱似尾音卻又沒有低到像雜訊般的聲音,確實存在於歌曲之中。但正常的電腦音質評量測試中,測試人員習慣輸入最大的訊號就是輸入普通人說話的音量(-20dBFS),或是接近雜訊一般低的電位(-60dBFS),測試的頻率則大多以1KHz為主,這成為百佳泰測試團隊進行第三次測試的靈感來源。

 

在這次的測試內容,百佳泰測試團隊採用非制式的音質測試,完全以儀器提供的功能來設計組合相關的量測,我們分成三個部份來做介紹:

1. Level Sweep vs Frequency

2. -40dBFS THD+n vs Frequency

3. 90sec. Noise Recording

 

因為測試的需求,這次我們將儀器換成功能更為彈性的Audio Precision APX585,同時將訊號來源直接使用信號產生器SYS-2722來產生。

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圖一:Audio APX585 vs SYS-2722

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圖二:兩種連結方式的不同

 

1. Level Sweep vs Frequency

我們選了幾個不同頻率的信號(10Hz, 20Hz, 100Hz, 500Hz, 1KHz, 5KHz, 10KHz, 20KHz, 40KHz),同時將每個訊號以0dB到-120dB的衰減變化輸入受測物,來觀察受測物輸出反應,下方為兩種不同電容的表現圖:
電解電容

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固態電容

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在這一項測試中,我們發現,當輸入頻率到達40KHz時,增幅往下降到-120dBFS,兩個不同材質的電容呈現出些許的差異(如下圖)。使用電解電容的情形,其輸出會停留在-90dB不會再往下降,而固態電容一樣可以一路從0dB到-100dB,彼此之間有著10dB的差異。這意味著在有40KHz訊號輸入的情況下,使用電解電容的表現無法像固態電容那樣好。

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2. -40dBFS THD+N vs Frequency

-40dBFS的訊號很少被用到,這次我們使用這個幅度的輸入信號來模擬唇齒聲,換氣聲(小聲但又不到雜訊的電位),來觀察其輸出信號在全頻範圍的失真表現。

從下方的圖表我們可以清楚地看出,當使用-60dBFS輸入時,二種電容的差異只有0.5 dB,所以當我們在測試動態範圍(Dynamic Range)時就會把這種差異當成誤差而不去理會。

-60dBFS

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當其輸入變成-40dBFS時,二者的差異擴大為1dB,這意味著二者存在者不同的失真程度(如下圖)。在信號微弱但又不會像雜訊一樣低時,才會有一些差異,所以在這個項目可以看到固態電容的失真程度較低1dB。

-40dBFS

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3.  90sec. Noise Recording

如前述,百佳泰做了很多的測試,但人耳能聽見的不一定是影音播放,任何耳朵聽到的聲音都會影響使用者對產品的評價,所以在測試的最後,我們監視著輸出孔的電位然後做系統狀態的轉變。

從下方圖表可以看到電解電容和固態電容其特性在系統狀態轉變時有最大的不同,電解電容在系統關機或開機那段時間內電位較高,同時產生的Pop Sound和電位差異並不大。。

電解電容

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而固態電容的電位較低但其產生的Pop Sound差異較大,但其實仔細看,二者產生的突波最高點其實是差不多的,尤其在系統開機時產生的Pop Sound來看,使用固態電容比起使用發燒電解電容所產生的Pop Sound整整少了5dB。

固態電容

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第三次測試結論

在第三次測試中,百佳泰團隊採用自己的量測方式來比較固態電容和電解電容對產品輸出音質是否有所影響。以量測結果來看,不同的電容特性的確有影響,綜觀以上測試的結果,我們不難發現固態電容用於聲音音效的輸出,有其相對的優勢。

我們先從固態電容的本身特性開始說起,從下方的圖片我們可以假想這個是電容的等效電路,而A和B為聲音輸出串接的點。

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雖然固態電容擁有較小的ESR,但是在這裡的迴路應用上,可以完全被忽略,即便固態電容大數倍(固態電容:電解電容 =0.5 Ohm : 2 Ohm),但是微小的差異並不會對聲音品質有所影響。

另外一個比較容易讓人聯想到的就是固態電容的漏電流,原本我們擔心漏電流會對相關測試造成輸出負載空載或是當動作時會造成聲音品質的影響。所幸測試的結果,並沒有發現漏電流所造成的影響。

最後一個電容量vs. 頻率的特性,可以發現電解電容的特性曲線在高頻時,容值的變化相對劇烈。頻率較高的時候 ,電容值衰減得相當大。反觀固態電容,即使在頻率較高的時候,電容值的變化相對穩定,甚至可以說比電解電容還好。

電解電容的特性曲線:

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固態電容的特性曲線:

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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。

 

第三次的測試,我們利用儀器提供的功能來做組合量測,主要是希望找出電容表現的差異, 分成三個部份:

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根據一系列的測量結果,百佳泰相信,無論是低頻或是高頻,把固態電容應用在音效的使用上,比音效專用的電解電容來得更好。我們都知道音響界常以Golden Ear做為判定音質好壞和聲音品質的一種方式,百佳泰這次以量測的手法來證實所謂的音質好壞。從測試的結果中,我們似乎已經可以區分並證明出許多差異的存在。

百佳泰將會持續相關研究,經由測試的手法,協助驗證及佐證其優勝劣敗以提供客戶更多有效的測試。若對音質相關測試有任何疑問或是測試需求,歡迎逕洽百佳泰: service@allion.com

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