现在人对于智能型手机要求甚高，除了先前提到的屏幕、相机质量之外，越来越多人透过手机听音乐，对于音乐爱好者来说，手机的音质好坏才是最重要的。然而，若以单纯人耳判断音质好坏是非常主观的，因此百佳泰将以仪器测试的手法，解析智能型手机音质是否有衰减、失真、串音、噪声等问题，进而做出手机的差异性比较分析。
测试样机：
我们将音质(或音频)测试分为输出及输入两大类。
–输出的部分，指的是数字讯号转模拟讯号(Digital to Analog, D/A)的质量，像是耳机孔(前级)、扩大器(后级)，喇叭都是属于输出的范围。
–输入的部分，指的是模拟讯号转成数字讯号(Analog to Digital, A/D)的质量，手机的内建麦克风及耳麦孔皆属于输入的测试范围。
针对这两大类，我们分别制定了测试项目如下:
各测试项目的详细说明，请见: 电容产品 音质评测解析
音质输出测试
测试仪器:
– Audio Precision APX585 + AP500 v4.2
– 10K Ohm Loading (仿真后端扩大机之假负载)
测试设定及流程:
从手机拨放音讯档案，透过3.5mm并带有10K Ohm负载抗阻的线缆，连结至Audio Precision APX585，量测出数据后再做比较。
图一: D/A音效输出测试设定流程
1. D/A – Full Scale Output Voltage and THD + n Ratio
测试目的: 该音频测试主要是以最大音量为主要测试标准，但有些手机在最大音量时会有不稳定的现象，例如失真超过1%(截波) 会使得声音产生不好的听觉感受，像是破音，亦或是两声道level不同。因此在最大音量设定时，播放0dBFS档案，电压输出要在300mV以上，藉由此测试得知其最大不失真值，后续测试也将以此数据作为参考基准。
建议标准值:低于1%的失真率，且必需输出超过300mV以上的电压。
测试讯号: 0dBFS / 1KHz, 44KHz 16bit PCM Wav。
从测量的结果来看, iPhone6和Android Phone 2在输出1KHz频率时电压较大(超过1V)而且失真率较低。Android Phone 1和Android Phone3 的失真率差不多，但相较之下 Android Phone3输出稍大一点点。
整体表现排名: iPhone 6> Android Phone 2> Android Phone 3> Android Phone 1
2. D/A – THD+n Amp. vs Frequency
测试目的: 在全频范围内，检查各频率的输出失真量。
建议标准值: 在全频20Hz-20KHz中，须≦-65dB。
测试讯号: 采用44KHz以及48KHz采样的音讯文件来做测试，44KHz是音讯常用标准采样率，之所以外加48KHz采样率，主要是针对百佳泰团队曾发现Android系统在播放48KHz的音频档时出现过Resampling error，造成过大的失真和衰减，因此特别提出来在对应的项目中做检测。
首先来看在播放44KHz采样的音讯文件时，iPhone 6 及 Android Phone 2在中高频皆有-85dB到-90dB的低失真表现，但Android Phone 2在低频时，失真的幅度较iPhone 6大。然而，Android Phone 1在中频的表现，与iPhone 6和Android Phone 2 差距约5dB。Android Phone 3的失真率全频皆高于-80dB，为四支手机中表现最差。
在播放48KHz采样的音讯文件时，失真表现与44KHz雷同, 所有受测物皆无Resample error现象产生。
整体表现排名: iPhone6> Android Phone 2> Android Phone 1> Android Phone 3
3. D/A – Dynamic Range
测试目的: 在1KHz的频率点上, 测量参考讯号和噪讯之间的距离。从此测试项目可以看出受测物和连接环境中会产出多大的噪声总量。
建议标准值: 大于等于85dB, (44KHz 16 Bit的理想值是96dB)。
测试讯号: -60dBFS(微弱讯号) 1KHz 44KHz 16 bit PCM WAV。
所有DUT中除了Android Phone 1，其余皆有90dB以上的表现。iPhone6 和Android Phone 2则有接近16bit音频所能呈现最大动态范围(96dB)的表现，如下图: CH1为左声道、CH2为右声道。
整体表现排名: iPhone6> Android Phone 2> Android Phone 3> Android Phone 1
4. Frequency Response
测试目的: 在全频范围内，检查输出对原始讯号的衰减程度曲线。
建议标准值: 低/高频的衰减不能超过±1dB且中间波动部分不能超过±0.25dB。
测试讯号: 输入-20dBFS强度的全频讯号(20Hz-20KHz Sweep)以及44KHz和48KHz 16 bit PCM WAV采样的音讯文件。
一般来说，我们人耳可以听见的评响范围是在20Hz-20,000Hz，超出这个范围的声音，大部分的人耳是没办法听得到，但可能可以感觉得到。一般在市面上看到的频率响应规格，仅展现出耳机可以发出的声音，但是并不能呈现该副耳机在高频(高音)/低频(低音)表现的质量，百佳泰这次将以仪器来测量其高低频的质量。
在播放44KHz采样的音讯文件时，Android Phone1全频如一直线，完全没有任何衰减，表现最好。其他机种在中段部份虽算平顺，但iPhone6在还原20KHz频率时，有极微小的衰减。Android Phone 2回放能力只能到19KHz，而Android Phone 3到17.6KHz频率就不支持了，表现最差。
在播放48KHz采样的音讯文件时，所有受测物表现皆十分相近，都能良好回放全频音讯文件并无Resample Error情况。
整体表现排名: Android Phone 1>iPhone6> Android Phone 2> Android Phone 3
5. D/A – Crosstalk vs Frequency
测试目的: 在全频范围内，检查无声声道对有声声道电位的比例。此举为用来判断声道和声道之间是否有串音的现象。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。
建议标准值: 至少≧50dB，差距越大越好。(此项目数据取绝对值)。
测量结果将分为两种检查点来看，分别为传统检查点10KHz以及表现最差的频率点。从下方数据及图表可看出Android Phone 2表现较佳，全频有近80dB左右的表现。Android Phone 1全频表现约在75dB，iPhone在70dB上下，然而Android Phone 3则低于60dB，表现较差。
整体表现排名: Android Phone 2> Android Phone 1>iPhone6> > Android Phone 3
6. SPK- Full Scale SPL vs Frequency
测试目的: 了解受测物的喇叭在还原不同频率时的能力。
测试讯号: 100Hz-15KHz, 0dBFS, 44KHz 16 bit Wave。
SPK测试仪器: 分贝机TES-1357 Sound Level Meter。
测试环境: 此测试进行于一个安静的房间，环境噪音为38dBspl(Slow, A-weight)。Slow代表仪器变化取值的间隔为一秒，量测值会扣除A-weight的加权值。藉由播放23种不同频率中最大值的数字讯号档案，再利用分贝机量测不同频率时的个别音压，进而得知喇叭在还原不同频率时的能力。
在测量的过程中，我们设定受测物的喇叭和分贝计之间的距离为10cm，透过近距离可以取得直接音，减少反射音的干扰。有些受测物内建有二颗喇叭，为求公平，所有的测量数据皆是以测量单颗喇叭质量为主。
图二: Sound Pressure Level 测试设定及流程，这边的Fast Setting指的是分贝机测量DUT喇叭时的设定(100 millisecond取值)，用来监测实时变动的情形。
根据我们的量测结果显示，Android Phone 2曲线在高频衰减较少，低频则与iPhone 6的表现接近，因此整体看来声压较完整，在此项目中表现最佳。
iPhone 6 及Android Phone 3则表现的差不多。Android Phone 1和Android Phone 2一样为双喇叭设计， 但表现没有像Android Phone 2优秀，很明显单颗喇叭的能量不如其他机种，同时在高频的衰减严重。
整体表现排名: Android Phone 2> iPhone 6> Android Phone 3> Android Phone 1
結語
综观手机音效输出的评比，可发现各家厂商着重的部分不尽相同。下方的统整评比，分数越低，代表质量越好，可得知iPhone 6在整体音质输出的表现优于其他手机， Android Phone 2表现平平，Android Phone 1在失真以及背景噪音这部分表现较差。Android Phone 3在各项目的表现都不及其他手机，有很大的进步空间。百佳泰将于下篇文章介绍音质输入的评测比较。
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