網友 krys 投稿的音效卡 DIY 檢測方法





前言

昂貴的測試儀器是我們買不起的,但是一張專業的音效卡,我們還能勉強負擔。利用一張夠好的音效卡,來錄下待測音效卡所發出的聲音,再交給專業軟體進行音質上的分析,亦不失為一個在低成本下的專業方法。以下這一篇,是由蒐集了上百張音效卡且親身經歷音效卡從 ISA→PCI 這段過程的超級大大 krys 所撰寫,閱讀價值極高,不看不可!

用 Cooledit 測訊噪比

一、必備的知識

  1. Cooledit測試結果有哪些?

    一般而言,一張卡擁有極佳的訊噪比,仍然不代表這是一張好卡;但是定義一張好卡,訊噪比則是其中一個重要條件。底下是Cooledit錄下來的波形:


    第一張圖:波形表示圖(waveform)


    第二張圖:分析表(statistics)


    第三張圖:頻率分析圖(frequency analysis)

    上面三張圖是用 CardDeluxe 靜錄音測試的結果,同時也表示了 16-bit 錄音解析度的極限所在,一般 1-bit 大約有 6dB 的解析度,16-bit 換算出來剛好有 96dB 的解析度。若是要正確的去測試這類的高階錄音卡,則必須要用 32-bit去錄音來測就可以了,若是我們用 32-bit 來測試 CardDeluxe,測試出來如下圖:

  2. 為何要有第一張圖?

    我們先由第一張圖講起,為何要第一張圖?靜錄音並不如我們平常所想像的,首先一般的娛樂音效卡幾乎一定會有中心偏移的情況發生,舉例如下面這張圖:

    這是用某一張 ESS688 錄了一段音樂後的結果,圖中的紅線(負無限大)各是左右聲道的中心線,若是我們沒有設定自動調整 DC(Direct Current) 的話,結果就如大家看到的這張圖一樣(程度視不同的卡而不同,這張卡是比較誇張一些)。若是要偏移率為零,正確的圖形應該是波形中心線和圖中紅線重疊,而向兩邊擴散。

    接下來因為偏移的發生,使得我們不能只看它的靜錄音測試所呈現的dB值,舉例如下圖:

    圖中最底下所表示的 dB 值,只能顯示出這時波形的最大值在何處,可以看到左聲道約在 -43dB、右聲道約在 -51.5dB 的位置,而且播放時這兩條可以說非常穩定,幾乎沒有任何變化,那麼結論是右聲道較好?但是由圖中,你可以看到左聲道雜訊非常細,其實是左聲道較好。

    其實由波形表我們可以看到許多料想不到的情況,例如下圖:


    偏移量竟然隨著時間而增加!?


    顯現出不穩定的現像….

  3. 第二張圖代表什麼意思?

    在圖表中有幾個名詞,我簡單解釋一下:

    Minimum/Maximum Sample Value:一般我們會把縱方向的波形振幅大小切成 65535 個等分 (16-bit),最小到最大值分別為 -32768 到 32767。所以這邊顯示出各聲道的上下方向最大振幅。我們可以看到第二張圖因為 16-bit 取樣的限制,數值無法再更小,才會顯示 -1 及 0 的數值。這兩個項目數值的差越小越好。

    Peak Amplitude:此項是不管振幅的上下方向,顯示出在最大振幅時,那時的dB值是多少。

    Possibly Clipped Samples:若上面一項 (Peak Amplitude) 顯示為 0dB 時,表示你錄的太大聲了,超過 0dB 的值會因為無法記錄而被切除,這樣子會有例如破音的問題存在,所以此項的值最好永遠為零。

    DC Offset:偏移率,由之前的說明相信大家已經理解了?其實由這一項我們也可以瞭解這張卡所能錄的「最大動態範圍」,也就是說實際測得的動態範圍只會小於或等於這個「最大動態範圍」。本項的值也是盡量等於零是最好的。

    在錄音的時候,若是把上圖中的紅色區域打勾,在錄音時,軟體會自動調整 DC Offset 歸零,也就是說不管用任何卡錄音,波形中心線會和那條紅色中心線重疊。當然「最大動態範圍」不會因此而改變,因為我們只是藉由軟體修正回來而已,硬體本身的問題是無法解決的。

    Minimum/Maximum/Average/Total RMS Power:RMS (Root Mean Squared) 是均方根的意思,均方根理論雖然簡單,但在這裡理論並不是我們要看的重點,重點在於 Average/Total RMS Power。到底 Average 及 Total 有何不同,這似乎有點難解釋,一般而言,若兩個值越接近,則表示波形穩定,起伏不會太大。在圖的下方有一個 Window Width 的選項 (50ms=0.05sec),這會影響到前三個 (Minimum/Maximum/Average) 結果的不同,而並不影響 Total RMS Power 的結果,一般建議看 Total RMS Power 就可以了。

    Account for DC:這項若是勾選,表示假設波形已經把前面所提及的紅色區域打勾後錄音,再分析結果。測試時,紅色區域不打勾,我們才能得到 DC Offset 值;本項則要打勾,因為 DC Offset 可以被修正。

  4. 第三張圖做什麼用?

    第三張圖是我們把波形全選起來後,得到的結果。我們可以找到這張卡的雜訊頻率 (波形較高的地方),如下圖是一個很明顯的例子,淡藍色是左聲道,粉紅色是右聲道。

二、測靜錄音訊噪比

專業音響的測試幾乎都是採用 Audio Precision System (Two) 這套配備,而 APS 在音效卡的訊噪比測試上,是採用由 Line in 輸入訊號,Line out 接收訊號再分析結果。在這裡我們並不採取這樣的方式,我認為訊噪比可分為兩個部分,一個是錄音 (類比到數位),一個是放音 (數位到類比),這兩個應該是獨立的。

利用Cooledit來測靜錄音訊噪比,測試步驟如下,所用的方法土了點:

  1. 選定一個固定訊源,先用 CardDeluxe 錄一小段音樂下來(卡的設定在-10dB)。
  2. 對於要測試的卡,錄音來源只選擇 Line-in,其他關閉。
  3. 對於要測試的卡也錄一段音樂下來,和 CardDeluxe 所錄的做比較,波形的振幅若是較大或較小,就調整卡上的 Line-in 大小後再錄一次,盡量和 CardDeluxe 錄下的波形大小一樣。若開到最大(小) 仍然比 CardDeluxe小(大),那只好將就用最大(小)來測。
  4. 調整好後關機把連接 Line-in 的線及所有其他接在卡上的線都拔除。
  5. 用 cooledit 錄數秒鐘的靜音,我自己習慣錄十秒鐘。
  6. 錄完後會顯示波形出來,把畫面擷取下來及紀錄(我會隨自己喜好放大)。
  7. 有些音效卡可能在一開始(或結束)錄音時,有著不穩定的現像,把前後不穩定的秒數去掉,因為錄音時開始或結束時的不穩定是可以克服的。
  8. 在上面那一排選擇 Analyze 的 Statistics 看結果並紀錄。
  9. 在上面那一排選擇 Analyze 的 Frequency Analysis,把這段錄音重新播放或選擇全部,我們可以看出這張卡到底雜音主要發生在哪一段頻率。(要擷取圖的話當然是選擇全部後再擷取下來,會取平均值)。

三、測靜輸出訊噪比

在這邊我們讓待測的音效卡放一段靜音的 wave 檔 (dB= -inf),卡上的 Line out 連接到 CardDeluxe,CardDeluxe 同時作錄音的工作,我們再對錄下來的 wave 檔作分析。對於要注意的事情我們可以模仿前面的靜錄音測試,舉一反三,在此不再多談。作法上大致上有兩個圖,一個是只把 Wave (音波) 裝置開啟,其他的輸出裝置都關閉,不能關閉者則調到最小,音波裝置輸出盡量接近 0dB (有許多的音效卡都無法到達0dB,這時只好音波及主音量都調到最大來測);另外一個圖則是除了前述的條件外,我們再把 Line in 及 CD 裝置開啟,音量都調在中間,看看輸入的線路好壞。

在測試文中,靜輸出訊噪比就是指 Wave/CD/Line-in 都開啟,純靜輸出訊噪比則是只開啟 Wave 裝置。

四、其他事項:

頻率分析圖是屬於選擇性的,除非有特別的情況,否則一般就不放了,因為差異不大。

在靜輸出訊噪比方面,因為 CardDeluxe 會自動修正一些問題如偏移現像,在此波形表示圖顯的意義不大,所以不放上去。

最後要強調的是,除非是比較不受干擾的錄音卡,如果是一般的錄音卡或音效卡,都無法避免因為整個配備的不同如主電源、電源供應器、主機板、顯示卡而受到的干擾,必須還要研究如何搭配一個良好的環境及配備。所以就算是同樣的一張卡,到不同的電腦上去測可能也會有落差很大的結果發生。我必須承認在我的環境下,所測得的數值有偏高的現像,舉個例子:之前借得TBS Pinnacle一張,把LINE in調到最大,靜錄音測得的兩聲道皆為-95dB;而在日本有個網頁讀者投”圖”中看到的數值為-89dB,而這張卡原主人在他的機器上測得的數據約在 -83dB 左右,這種高階卡還可以差到十幾 dB?小弟覺得這實在很誇張 ⊙⊙||

Cool Edit 為 Syntrillium Software Coporation 所有,並不是一個免費軟體,有試用版,詳細請參考這裡 http://www.syntrillium.com/

用 SpectraLAB 測得的響應頻率及總諧波失真及雜音

我們沒有辦法用專業配備來作測試,因為實在是太貴了,退而求其次,希望利用 CardDeluxe 及 SpectraLAB 這個軟體來完成測試。測試音效卡時一般的廉價測法,乃是利用受測卡的 Line out 輸出到受測卡的 Line in 作一個迴圈來錄音,這種方式似乎是普遍被接受的方式。這樣的方式受限於音效卡必須是真正的全雙工,而且絕大部分的音效卡錄音方面都是不及格的,這樣的測試方式把錄音及放音都混在一起了,畢竟當我們在聽音樂的時候,錄音部分根本就用不到,所以應該要分開測才對。

音效卡就是用來聽的,在此我們對錄音暫時沒有多大興趣,只作放音的測試。我們利用預設的 wave 檔,由待測卡放音,CardDeluxe 錄音,對錄下來的 wave 檔作分析。


響應頻率圖 (FFT=8192pts Blackman)

如上圖,理想的狀況下,當然是直線最好。最左邊的綠線及最右邊的綠線,分別代表 20Hz 及 20KHz,若左邊或右邊衰減得很厲害,簡單的講就是代表這張卡沒低頻或高頻。一般而言,在這個範圍內,衰減或增加不超過 3dB 為合格。當然,在判斷的時候,不應該以直不直為依據,必須還要注意縱座標所代表的 dB 值,看看這張圖到底是被放大到什麼程度;因為被放大的關係,不直是難免的,很直才是有問題。


總諧波失真(及雜訊) (FFT=8192pts Blackman)

上圖是我們用軟體所產生的 1KHz 正弦波,利用它我們可以測出諧波失真。簡單的講即是我們不希望在 2k/3k/4k…Hz也有突起的波形存在波形越小越好;在數據上,總諧波失真及雜訊 (THD+N) 以低於 0.1% 為標準,因為一般來說,超過 0.1% 人耳就可能可以辨別。


互調失真(250Hz:8020Hz=4:1 @ FFT=4096pts Blackman)

上圖是由軟體在 250Hz 及 8020Hz 各產生一個 0dB 及 -12dB 的波形,來測試兩個不同的波形互相影響的情況。我們以下圖較差的例子來和上圖比較,大家就可以知道我們不希望產生其他多餘的波形,否則人耳可能會直接聽到。


互調失真較差的例子

在數值上,同樣的也希望不超過0.1%為標準。

先看看大家的反應,討論一下,以後可能會增加一些其他測試項目…..大概吧^^;

SpectraLAB 為 Sound Technology Inc. 所有,並不是一個免費軟體,有 30 天試用期限,詳細請參考這裡 http://www.soundtechnology.com/home.htm

2001/11/25 v1.0 by krys
版權所有,可以轉載但是請註明「出處」及「作者」

相關文章

相關網站

相關討論

歷史上的今天...


您可能也會喜歡…

發佈留言

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。

:D 
:) 
:( 
:| 
(H) 
:P 
:$ 
:\ 
*-) 
;) 
:-.-: 
:!: 
:S 
:!!: 
[B01] 
[B02] 
[B03] 
[B04] 
[B05] 
[B06] 
[B07] 
[B08] 
[B09] 
[B10] 
[B11] 
[B12] 
[B13] 
[B14] 
[XP] 
:XD 
(Y) 
(N) 
:-O 
:@ 
8o| 
:-# 
(L) 
(U) 
^o) 
|-)