如何测试你的音频系统

上一篇 / 下一篇 2007-01-17 18:33:24 / 个人分类：转载类

文/图夏松

显而易见，测量仪器的质量必须高于待测系统才能确保测试结果的准确性。下面就让我们先简单地认识一下业界主要使用哪些高质量的专业音频测试设备以及一些应用较为广泛的准专业级的音频测试软件。

1.音频精度测试系统1或2(Audio Preci-sion System one or two)

该套设备在音频测试中比较出名，它使用PC作为音频输入及显示设备，能进行模拟及数字信号并测量；系统中内建了许多的程序用于测试A-D、D-A、D-D以及A-A系统，所有的设置及最终结果都可在磁盘中保存并可将结果以图形输出，还能通过编程实现自动测试；整体超过100dB的动态范围同样适用于专业级音频设备的测试(图1)。价格大概在28000美元左右。

2.Audio Precision Portable One Plus

这套设备其实就是音频分析器(图2)，能进行A-A以及A-D-PC-D-A的测试分析，内建各种控制程序和显示设备，还可产生扫描波以及提供测试THD、DR、FR可能使用的滤波器。最终的结果使用点阵打印方式输出。价格大概为7000美元。

3.Automatic Self Test

这类测试系统其实是软件层上的应用，由各个音频产品厂商或第三方软件公司开发，能够在待测PC系统内自动运行并对测试样品进行分析输出测试结果。目前具有代表性的软件就是常用的RMAA(RightMark Audio Analyzer)和SpectraLAB。当然，从软件层面上实现的测试在性能和功能以及应用范围上与硬件测试设备相比肯定存在差距，但如果以成本和易用性为前提，它还是极具吸引力的，所以也为玩家广泛应用。其主要的局限在于只能测试连接在电脑上的音频设备。

我们应该选择哪种测试方法？

诚然，专业的音频测试设备能给出详尽而准确的结果，但是抛开高昂的价格不谈，仅测试所需的一些专业知识也是众多用户所缺乏的。因此人们在寻求一种更为简单、易用、价廉的测试手段来评测自己的PC音频设备(主要是声卡性能)，这就是各种的音频测试软件，其中最具代表性的就是RightMark公司的RightMark Audio Analyzer(RMAA)以及Sound Technology公司的SpectraLAB。

和专业的音频设备繁琐的测试设置不同，使用这些音频软件只需在软件内对其作出相关的设置就可自动测试出声卡的相关性能参数。当然，由于测试过程完全由软件控制而不使用外部设备，因此极为方便。接下来我们以声卡为例说明如何应用软件测试相关性能参数。

使用RMAA测试你的声卡性能

RMAA是一个可对PC声卡或一些连接在电脑上的音频接口进行测试的软件。它能够测试出包括频率响应(Frequency Response)、信噪比(Noise level＋interference)、动态范围(Dynamic range)、总谐波失真＋噪声(THD＋Noise)、声道分离度(Stereo crosstalk)以及互调失真(Intermodulation Distortion)在内的一些参数。由于使用、测试过程简单，而且可自动分析测试结果以及几乎为零的设备成本，RMAA迅速地成为大众首选的音频设备(主要是PC声卡)测试软件。

1. 测试前必要的声卡和电脑系统的设置

使用RMAA测试PC声卡的性能，一个重要的环节就是测试前的设置。由于通常采用的是LoopBack的测试路径(即是LineOut-Line In，然后在电脑内记录数据分析，PC-D-A-D-PC)，我们需要将待测的模拟输出通道(Line Out或多声道声卡的某个模拟输出接口)和声卡本身的模拟输入通道(LineIn)用带有屏蔽层的线缆连接，通常使用3.5mm立体声插头的优质线缆(图3)。(当然，有条件还可以使用一些业界公认的质量高的专业声卡作为录音装置，将待测通道分离，这样更能增加测试结果的准确性。)

此处需要注意的是我们需要将声卡的录音通道设置为静音，否则会因回馈效应(Feedback，就是当麦克风太靠近音箱时产生的那种刺耳噪音)而严重影响测试结果。同时尽可能关闭其余不参与测试的通道，以测试声卡的模拟输出接口性能。另外，在测试进行中最好关闭其余无关的应用程序，尤其是涉及音频调整的程序，以确保得到公正的测试结果。

2. 运行RMAA，测试声卡性能参数

现在RMAA的最新版本是5.2版，大家可以到http://audio.rightmark.org下载。和前版相比，5.2版增加了不少的新功能，比如测试路径和模式的选择等等。当我们设置好声卡之后，就可以运行RMAA开始测试了。下面笔者以手中的SB Live！5.1为例说明如何应用RMAA测试声卡性能。

程序运行后首先看到的是它的主界面(图4)

下面对这些功能做一个简单的介绍，以便大家能更好地理解后文。

－Playback/recording setting:设置分别用于录音和回放的声卡。当然，我们只有一张待测声卡的话，两个设置就应该选定同一设备。

－Select types of the tests to perform:设置想要测试的参数，通常是选择全部。

－Run tests:开始测试。此处有多个选项，从左到右依次为“Loop back路径测试”、“独立回放测试”、“独立录音测试”、“保存上次测试结果”，以及“载入上次测试结果”。

－WIZARD:测试设置向导。这个功能将引导我们一步步地设置测试所需要的各项参数，直到测试完成。对于新手来说，笔者推荐使用该功能进行测试的设置。

－Adjust I/O levels:调节满幅值。这是一个比较关键的设置步骤，RMAA需要使用一定信号输出的电平，正确的设置是调节音量至-1dB左右。当然，在WIZARD中也有对其进行设置的步骤。

－Test options:测试相关选项，在该选项中我们可以选择设置是否使用声卡WDM驱动、选择测试音频信号、选择最终结果输出方式等高级选项(图5)。对于普通用户，笔者推荐采用软件默认值。

－Load results:对以前保存的测试结果进行分析或比较。

接下来，我们利用测试设置向导(WIZARD)来一步步的完成我们的测试，在这个过程中大家也可以了解到使用RMAA测试声卡性能的步骤和需要设置或调试的参数。按下“WIZARD”，首先会要求你选择测试方法(图6)，几个选项依次是：

Loop back路径测试:用于单声卡测试，即声卡的Line Out接到声卡本身的Line In。这是应用最广的一种测试方法，本文的例子也是基于该路径。

Playback only:单独回放路径测试，即使用另外的声卡作为录音设备(通常是专业声卡)。

Recording only:单独录音路径测试。即声卡录入的是其余设备播放的音频信号。

注:后两个选项分别是保存上次测试为WAV文件以及对保存的WAV文件进行分析。

选择“Loop back”路径后，接下来就是声卡的设置选项(SoundCard Setting)(图7)，在此选择回放和录音的设备并选择相应的采样率和位数，对于采样率和位数建议一般情况下使用软件的默认设置(44.1kHz，16位)。在此还可以测试你的声卡所能支持的采样率和位数(Test Supported Modes)。

设置好声卡后，会出现一个提示界面，系统提示你需要将Line out连接到Line In，同时按下“Next”键后就进入下一个比较关键的步骤—调节满幅值(Adjust I/O Levels)电平(图8)。

在此需要在播放控制中调节输出音量(Wave)，使其尽量逼近－1dB，在调节到－1dB左右之前，按钮“Done”呈灰色不可用状态(如上图所示)，当调节到软件允许范围内(大概在－0.5到－3.5之间，理论上数值越低测试成绩就越好，但客观的做法是刚好调节到－1左右)时，“Done”按钮才显示为可用状态(图9)，此时我们按下“Done”，RMAA才开始自动播放测试音轨并开始测试，并会自动显示测试进度。

测试完毕之后(图10)，RMAA会要求你选择一个空栏来显示测试结果(RMAA总共可以一次性显示4个测试结果用于比较分析)，选择一个为“Empty”的栏位装载测试结果就可以看到RMAA测试的声卡成绩了(图11)。

3. RMAA测试成绩分析

当测试成绩显示出来之后，你可以选择保存该测试结果，也可以将测试结果制成HTML格式的报告，该报告可以包含详细的测试数据、软件对测试参数的评价以及测试项目的频谱图(图12)。

此时你也可以点击成绩列表右面的小图标查看详细的频谱分析图，如果有多个的测试结果，则可以通过测试成绩显示界面下方的“select”选框分别查看。下面以笔者测试创新SoundBlaster Live！5.1声卡的Line Out－Line In的Loop back路径为例，结合频谱图对主要测试参数及其评价标准做一些介绍。

注:由于笔者使用的并非专业音频接头，而且尚未更新声卡驱动程序，故以下测试结果分析并不能客观地代表该声卡的性能，只是向大家介绍应如何分析测试结果。

● Frequency response(频率响应40～15kHz)

好的频率响应是在每一个频率点都能输出足够稳定的信号，不同频率点彼此之间的信号大小均一样，也就是说越逼近0dB是越好的。在上面的测试图中我们可以看到在这次测试中声卡在大约200Hz以下以及5kHz以上的位置频率响应的衰减非常快而且幅度大，所以该声卡在此次测试中的频率响应成绩非常糟糕，RMAA给予了“Very Poor”的评价。(图13)

为便于大家能更直观地理解FR，笔者在此插入来自RMAA网站的一幅AUDIGY声卡的FR测试结果图，RMAA对其的评价是“Very Good”。(图14)

当然，理想状态的FR曲线应该是一条直线。

● Noise level(噪声电平，NL)

图15中显示了从低频到高频噪音的分布情况，图形位置越低，振幅越小，成绩就越好。RMAA对这次测试的评价是“Average”，一般。

● Dynamic range(动态范围)

动态范围(Dynamic Range)测试的是最大不失真信号和噪音值的比例，此处指的是没有信号输出时的噪音值，动态范围的值当然是越大越好。此测试值为76.7dB，RMAA评价是“Good”，好。(图16)

● THD(总谐波失真，at -3dB FS)

通常采用的是-3dB、1000Hz的声音来检测THD，所以1000Hz的位置处会出现一个很大的波峰，通过查看1000Hz波峰右侧的谐波多少以此判断THD＋N。一款优秀的产品，在1000Hz波峰右边的谐波数是越少越好。(图17)

● IMD(互调失真)

互调失真(Intermodulation Distortion)指的是来自两个频率A和B在A＋B与A－B之间所产生的谐波数量以及振幅大小，举个例子说，如果RMAA采用19kHz和20kHz的两个频率来测量IMD，就可能产生1kHz到39kHz之间的谐波，测量这些位置的谐波大小，就是互调失真。从图18看到，SB Live ！5.1在两个波峰(A＋B以及A－B)之间产生了一些小振幅谐波，说明其IMD性能不是特别好，RMAA给予的评价是“Average”。