TWS(True Wireless Stereo,真无线立体声)耳机,受惠于2016年起Apple iPhone取消 3.5mm耳机孔与推出Air Pods的影响,在市场上的需求及销售大幅成长。耳机无线化是TWS耳机最明显的特征,其朝向多功能发展也是本次的重点之一。尽管耳机功能愈来愈多,但最重要的指标还是在于好的电声性。

因此,我们这次评比聚焦在声学的表现上。透过客观的数据分析来评价五款性能的表现!
我们挑选了市面上五款不同等级,功能也不尽相同的TWS耳机,价格从新台币一千多元到近一万元皆有。
五款特性比较总表如下:

本文隐去品牌及型号名称,以B1, B2, B3, B4, B5代表不同品牌;以M1, M2, M3, M4, M5代称不同型号。
在这次受测的TWS耳机中,没有ANC功能将不列入该项目受测。此外,均衡器功能亦不在本次的测试项目中。

本次评比量测项目分成以下三类:
1. 耳机扬声器的电声性能 (FR, THD, THD+N, Crosstalk)
2. 耳机麦克风的电声性能 (FR, THD, Noise Floor)
3. ANC电声性能 (Passive NC, Active NC, Transparency)

扬声器电声性能
频率响应(Frequency Response):
所谓的TWS耳机扬声器在各个频率下的响应大小。人耳的听觉范围一般为20 ~ 20 kHz,故我们的评估也着重在20 ~ 20 kHz这个频率范围内。下图中纵轴的数值愈大,表示该频率点的灵敏度愈高;图中同一颜色,一条实线与一条虚线,分别表示左右声道。这两个曲线相互迭在一起是最好的,这表示两边发声的音量相同(也就是Channel Balance);若有差异,差异是愈小愈好。从下图测量结果看出:M1及M3的响应比较大。

总谐波失真比(Total Harmonic Distortion Ratio,THD)
此为信号失真的一项指针。用以表达耳机实际输出的声信号,除了激发频率的成份之外,其谐波成份与激发信号的比例关系,数值低表示失真低。但THD的大小无法直接代表的音质的好与坏。
总谐坡失真加噪音(Total Harmonic Distortion Ratio with Noise)
所谓的总谐波失真加上背景噪音与基本频率信号的比值。背景噪音的来源可能来自于电流的干扰、音源噪声等。曲线低表示失真及背景噪音低。在这个项目中,M2机种的THD+N 曲线明显偏高。

左右声道串音(Crosstalk)
单独声道的讯号干扰到另外一个声道,过多的串音干扰会降低空间感与声音方向性,声音较无立体感。曲线低表示串音影响低。在这个项目中,M2的Crosstalk偏高。
★ 麦克风电声性能
频率响应(Frequency Response)
所谓的TWS耳机麦克风在各个频率下的响应大小。此处的麦克风,主要目的是拾取识别语音;人类语音大约从100Hz开始,最高到8kHz左右。
https://www.dpamicrophones.com/mic-university/facts-about-speech-intelligibility
故此处我们量测100 ~ 20 kHz的频率范围。
在下面实际量测结果中,看出大部份产品的频率响应落在200Hz ~ 7 kHz间。而8 ~ 20 kHz之间响应较低。也就是那些对于语音没有帮助的声音,是会被抑制下来的。

总谐波失真比(Total Harmonic Distortion Ratio)
从下图可看出这个项目的量测结果,M4机种的THD是偏高的。而7 kHz以上的感度是刻意压来的,故相对应的频率,其THD也偏高。本底噪音(Noise floor)
所谓的麦克风在完全无声的环境中收音转换成数字档案后,其本体所产生的噪音大小;底噪越低越能捕捉到微小的声音。我们各别录制10秒钟,比较其数值。图表中可见到M4的底噪最低,但是其变异量较大。

★ ANC 电声性能
被动降噪(Passive NC)
被动降噪的性能,是由“ANC Off"时及“未配戴耳机"时,量测到的响应相减得到的,也就是由耳机结构与材质决定的被动降噪量;其影响区域通常为高频。一般来说,入耳式耳机在这项性能会比塞耳式耳机来得好。在这个项目中,M2和M5是表现最好的。
主动降噪(Active NC)
主动降噪的性能,是由“ANC Off”时及““ANC On”时量测到的响应相减得到的,也就是由耳机电路或算法决定的主动降噪量。其影响区域通常为低频。由下图结果可看出,M1的主动降噪效果是最好的。

总降噪(Total NC)
总降噪的性能,是由“ANC On”时及“未配戴耳机”时量测到的响应相减得到的,也就是综合了被动降噪及主动降噪两项因素的结果。从结果来看,M1和M2的总降噪是最好的。

这项性能是将TWS耳机“开启Transparency”功能时,与“未配戴耳机”时两者的响应相减而得的。从这张图看来,大部份耳机在1 kHz以下的Transparency都和“未配戴耳机”时相差不多;但M2及M5在1 kHz以下的通透性能并不理想。至于3 kHz 以上的频率,因为机构设计缘故,仍然有一定程度的降噪量。

测试后结论:
     我们将以上每个测试项目当成评比指针,该项目表现最好者5分,最差者为1分,无该功能者为0分。整理加总后,可以看到在扬
声器部分:M1表现得最好,M3则因为功能取向上没有主动降噪和穿透模式因而得分偏低。
在麦克风性能部分:M2表现最佳,M1的成绩依旧不俗。M5在扬声器及麦克风的性能表现上尚未有明显突出之处。

整体评比后,M1是综合评比的首选,各个项目都有不错的表现。但同时参考产品订价后,M4会是性价比最好的选择;而M5性价比最低,消费者也许要从多个面向,找到符合期待、愿意购买的理由。
结语:
本次测试仅从电声性能的角度,试着将 TWS 耳机的效能量化,让消费者可以依此评比项目从 Cost Performance Ratio 中,挑选出符合自己生活所需的产品。
但购买 TWS 耳机仍有其他需要考虑的点,如:配戴舒适感、机构设计、外观、操作体验、续航力…等,不一而足。就心理层面来看,不管清粥小菜或山珍海味,都有各自喜好的人。在音质的评价上,还有丰满、明亮、清晰、柔和、力度、平衡、真实等指针会影响音色的呈现。因此除本文提供的客观质量分析外,建议实际亲身体验,找到最适合自己的产品!