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幾款常見數字調音臺的性能測試對比

發布時間：2018-2-19 17:01:42

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幾款常見數字調音臺的性能測試對比

數字音頻時代的來臨已經成為不爭的事實，特別是近幾年數字調音臺價格大眾化，迅速掀起了調音臺數字化的大潮。在這股潮流中，各大廠家的市場競爭非常激烈，特別是在入門級數字臺市場，是各大品牌的必爭之地。如何定義入門級數字調音臺？它們在功能上有什么特點？
首先，在通道能力上，以16路和32路輸入通道為典型，通常同一系列有16通道和32通道兩個型號。對于演出租賃市場，能夠滿足中小型樂隊演出通道數量的32路數字臺更受青睞。大多數入門級數字臺能采用數字傳輸，連接接口箱或者實現多臺設備聯網。
在音頻處理和操控上，通道增益、低切、均衡、動態處理、DCA編組、推子發送、機架效果器等功能已經成為標配，有些調音臺廠家還聯合第三方開發了機架的Plug-in插件效果。
此外，電腦離線編輯參數、iPad或手機無線控制、連接DAW進行同期多軌錄音和重放，也是常見入門級數字調音臺均能實現的功能。
總體而言，入門級數字調音臺的功能同質化的趨勢非常明顯。用戶在選購入門級數字調音臺時，面臨的選擇眾多，而在功能趨同的情況下，用戶很難判斷它們的差別，以至于千頭萬緒，無法抉擇。
筆者也因此經常被選購調音臺的客戶詢問，這些功能相近的調音臺到底差別在哪里？該怎樣選購？答案其實主要在于性能的差別上。性能的差別一方面體現在各項電氣指標上，另一方面體現在核心部件的設計、用料、工藝上。在功能大同小異的情況下，用戶在選購時應該將注意力集中在產品的性能上。
然而產品的性能指標專業性很高，單是弄清這些指標的定義就要花一番時間去研究查證，而理解這些指標，除了知道各項指標的定義，還要非常清楚這些指標的測量方法和測量條件，這樣才能真正清楚指標參數的含義。
對于普通用戶而言，通過官方的產品資料了解其性能指標，是唯一的途徑，而在做產品橫向對比時，常會發現各個品牌的產品資料，同一項性能參數的測試方法和測試條件不一致甚至不明確。舉例來說，同樣是THD+N比率，A品牌的資料測量方法經過A計權，而B品牌的測量方法是非計權，這時候比較二者的數值是沒有太大意義的，不同品牌的產品資料的同一項性能的參數往往不具備可比性。
筆者以行業普遍采用的測試方法，在同樣的測試條件下測量同類產品參數性能，是最直接可信的方法。我們采用音頻專業測試標準Audio Precision AP515測試儀，對市面常見的三個品牌的數字調音臺進行性能測試。

數字調音臺的基本性能指標
數字調音臺與數字處理器類似，都是數字信號處理設備，在性能參數的方面也比較接近。主要音頻性能包括：頻率響應、總諧波失真+噪音、最大電平、信噪比、共模抑制比、串擾。關于這些指標的含義，在我們2017年一月期中，在《數字處理器的功能與性能（下）》一文中有詳細敘述，建議讀者先閱讀該文中各項性能指標的相關內容，我們在這里只做簡要的說明。
一、頻率響應（Frequency Response），是所有電聲設備的基本音頻參數，對于數字調音臺產品，至少要求在全頻段（20Hz–20 kHz）具有平坦的頻率響應，其幅度偏差應該在±0.5 dB之內。圖1和圖2分別是用AP515測試儀和Smaart v.7 軟件測得三款調音臺的頻率響應圖。調音臺的所有參數為默認設置，輸入輸出通道推子均在0dB位置。

圖1：三款調音臺幅頻響應圖

圖2：用Smaart v7測得的三款調音臺頻率響應圖
由圖可見三款產品的頻率響應都能達到要求，幅頻響應在±0.5dB之內，相頻響應都在±30°之內，這其中還有一定的測量誤差。而三者之間的幅頻響應差別還是顯而易見的，B型號的頻率響應明顯比A和C差一些。
二、總諧波失真及噪音（THD+N），包含了總諧波失真和本底噪音兩項關鍵指標，可以反映出設備的A/D，D/A和模擬電路的用料檔次的設計水平。

圖3a. 三款調音臺的THD+N Ratio測試圖

圖3b. 三款調音臺的THD+N Level測試圖
對于數字調音臺，我們不僅要關心話放增益在0dB時的THD+N比率，還需要了解到，話放增益在不同位置時的情況，因為這是使用中的實際情形。話放的增益在不同大小時，其引入的噪音和失真也是不同的，了解這一點對于用戶正確設置增益也很有參考意義。

圖4. A型號調音臺話放增益在不同時的THD+N Level

圖5. B型號調音臺話放增益在不同時的THD+N Level

圖6. C型號調音臺話放增益在不同時的THD+N Level
可以看出，不論是哪個品牌的產品，隨著話放增益的提高，THD+N的電平會隨之增高，當增益接近最大值60 dB時，THD+N急劇升高。在使用調音臺時，需要合理設置Gain值，才能實現最佳信噪比和足夠的動態余量。過低的輸入增益，會導致信噪比變差，而過高的輸入增益會導致失真變大。太低的輸入增益,因為本底噪聲是恒定大小的，信號相對于本底噪聲比值不夠高。太高的輸入增益，雖然信號和噪聲都隨之放大，信噪比可以認為變化不大，但是失真曲線發生了變化，某些頻段的失真會明顯增加！
從上面三張圖可以看出:A、B兩張臺的話放是類似的設計，只是本底噪聲和失真不同; C調音臺雖然本底噪聲最低,但在高增益的情況下失真在整個中頻段增加明顯,說明C調音臺話放設計，不如A調音臺。
在不同增益情況下的失真曲線, 如何看出話放設計的水平呢? 不同增益情況下失真曲線不一樣,說明不同話放的失真線性度不同。好的話放應該是:失真曲線在不同增益情況下,隨著增益增加多少個dB,失真就平行增加多少個dB, 也就是說非常線性。不應該出現話放增益增加以后,失真增加的dB數，比增益增加的dB數要高; 也不應該出現某些頻段的失真增加特別多的情況。理想的話放失真曲線應該是:整個20Hz-20 kHz頻段，保持平直并且是線性變化的。

三、最大電平（Maximum Level），是指調音臺在不產生明顯失真前的最大輸入或輸出電壓，受通用元器件的耐壓限制。專業級調音臺的輸入輸出電平一般能達到+22 dBu，在這個電平范圍之內總諧波失真率（THD Ratio）能保持在標稱值之內，而達到最大電平的臨界值時，總諧波失真率急劇上升，遠遠超出標稱值。因而最大電平在AP測試儀中是以總諧波失真率的電平步進測試（Stepped Level Sweep）來體現的。圖7為三款調音臺在不同測試電平下的總諧波失真率。

圖7.三款調音臺的THD Ratio vs Measured Level圖
圖中可見，三款調音臺的最大電平基本都在+21dBu—+22 dBu左右，差別不大，都可以達到專業級設備的要求。我們也應注意到，B型號調音臺的總諧波失真率總體高于A和C調音臺。
四、信噪比（SNR）主要取決于測試時的驅動電平和設備本底噪音之間的比值。因此測試電平的大小對測試結果影響較大，在標注參數時必須要明確測試電平。

圖8. A型號調音臺的信噪比 1 kHz，0 dBu

圖9. B型號調音臺的信噪比 1 kHz，0 dBu

圖10. C型號調音臺的信噪比 1 kHz，0 dBu

五、串擾（Crosstalk）
串擾是兩個相鄰信號通道之間的互感和互容引起的噪音，體現了通道之間的隔離度。這項指標的數值越低越好，能達到-90 dB已經是很好的表現了。

圖11. 三款調音臺的串擾對比
六、共模抑制比（CMRR）
共模抑制比是指差分放大器對同時加到兩個輸入端上的共模信號的抑制能力，代表了平衡放大電路（由差分電路組成）的平衡度，當完全平衡時，信號傳輸過程中感應到的外界噪音可以得到最大的抑制。這個指標的數值越高越好，一般能達到60 dB已經很不錯了。

圖12. A調音臺的共模抑制比

圖13. B調音臺的共模抑制比

圖14. C調音臺的共模抑制比
需要指出的是，CMRR的測量值，容易受到測試激勵信號電平和調音臺增益設置的影響。三張調音臺的實測參數與官方資料參數有所出入，主要是因為測試電平和調音臺的增益設置不一致造成的。上圖可見，三款調音臺的共模抑制比的差別非常明顯。
通過上述測試對比，我們可以基本判斷，在各項性能上，C的指標最高，A其次，B型號最低。這些指標對用戶的意義是什么呢？——是音質的差別，而這背后是電路設計和電路元器件的選用上差別。對于數字調音臺來說，話放的電路設計和元器件選用，A/D、D/A轉換芯片，這些很大程度上決定了其性能。入門級的調音臺為了實現大眾化的價格，往往不得不在音質和成本之間折中。我們分別將手頭的3個型號的調音臺的進行拆機，分別看看其電路設計和元器件用料。

圖15. 輸入電路模塊對比圖

圖16. 輸出電路模塊對比圖
我們看到，三款產品的電子元器件的選用還是有所區別的。
接插件的選用上，A和C都選用Neutrik品牌的XLR插頭插座，B型號則采用普通的XLR接插件。
輸入模塊的元器件選擇上，A和C都選用了大量的JAMICON電解電容，A型號還選用了DECON音頻耦合電容，而B型號選用的電容則較為一般；A型號的輸入電路選用了特制音頻電阻，而B型號選用普通的貼片電阻；
在A/D轉換芯片的選用上，三款調音臺不約而同地選用了CIRRUS LOGIC CS5368八通道ADC芯片；輸出部分的DAC則有所區別，A型號選用的CIRRUS LOGIC雙通道DAC芯片在性能指標上優于B型號選用的CIRRUS LOGIC八通道DAC芯片。
總體來說，電子元件的檔次和音頻性能是呈正相關的。用戶在選擇產品時，也應該清楚功能相近的產品，在性能上的差異的原因所在，根據自己的投資定位來把握性能和價位的平衡。

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