HIFIDIY音频实验室在广州线下活动提供了DIY产品的DAC测试平台,为与会的DIYER提供参考与学习的机会。

当然,完整测试一个机器非常耗时耗力。展会期间由于时间的有限以及会员机器种类繁多,本着公平公正的原则,采用统一测试方法,测试会员较为熟知的参数,如THD+N等,大家条件相同。事后很多人对测试结果提出质疑, 因此HIFIDIY音频实验室专门花费半天时间重新测试一些质疑机器提供全面的技术参数,供给大家全面技术性的了解机器的综合性能。同样欢迎其他质疑测试结果的会员将机器邮寄过来重新测试。

解码器测试如果做到面面俱到恐怕一个机器要测试几百个项目,显然这是庞大工程,所以我们优选了一些关键而且大家容易理解的参数作为此次详细测试项目,并且规定了详细测试流程。

测试条件与方法

01: 使用1000赫兹频点标定0dBFS, 并且定义0dBFS=0dBr. 平衡输入, 100000欧输入阻抗.

02: 分别测试44.1k 和 88.2k 和 176.4k 和 48k 和96k 和192k 点频1000Hz在0dBFS时,THD+N参数. 22赫兹到22000赫兹测试带宽, 未使用记权滤波器. RMS检波. 24比特.

03: 针对性THD+N测试.(采样率根据机器实测情况设定)

THD+N ,10赫兹点频,小于10赫兹到22000赫兹带宽, 未使用记权滤波器. RMS检波.

THD+N ,100赫兹点频,22(10)赫兹到22000赫兹带宽, 未使用记权滤波器. RMS检波.

THD+N ,1000赫兹点频,22(10)赫兹到22000赫兹带宽, 未使用任权滤波器. RMS检波.

THD+N ,10000赫兹点频,22(10)赫兹到22000赫兹带宽, 未使用记权滤波器. RMS检波.

THD+N ,10000赫兹点频,22(10)赫兹到80000赫兹带宽, 未使用记权滤波器. RMS检波.

THD+N ,20000赫兹点频,22(10)赫兹到80000赫兹带宽, 未使用记权滤波器. RMS检波.

04: 噪声测试, S/PDIF (或者AES)发射静音信号, 收集模拟输出端噪声.22赫兹到22000赫兹,测试带宽, 未使用记权滤波器. RMS检波.

05: 线性度测试, 基于1000频点.

06: 频率响应测试, (22)10赫兹到22000赫兹.

07: 分离度测试, 20赫兹到20000赫兹.

08: 通道相位测试10赫兹到20000赫兹.

主测试仪器: Audio Precision SYS-ONE 322 (AP测试仪,下图)

主测试线缆: BELDEN 标准110欧AES线缆和同轴75欧线缆和模拟平衡线缆.(测试环境,本次参与测试的机器)

实测数据显示

仪器校正与本底测试:

01: FIG01,仪器频响.

02: FIG02, 仪器本底失真性能

03: FIG03, 仪器本底THD+N对幅度

04: FIG04, 仪器本底THD+N对频率.

05: FIG05, 仪器本底线性度. 1000赫兹点频.

本次测试机器参数说明:

01: 0dBFS= 0dBr = +14.489dBu = 4.107V RMS.(满幅输出状态)

02:频率响应 +0dB/-1.25dB 在20赫兹到22000赫兹之间

03:1000赫兹点频线性度测试.+/-3dB在-120dB.

04: 本底噪声. 17.47uV RMS.

05: 通道相位测试

06: 分离度测试.

07: THD+N = 0.00177%, 10赫兹点频, 10赫兹到22000赫兹带宽. 44100采样率.

08: THD+N = 0.00252%, 20赫兹点频, 10赫兹到22000赫兹带宽. 44100采样率.

09: THD+N = 0.01069%, 100赫兹点频, 10赫兹到22000赫兹带宽. 44100采样率.

10: THD+N = 0.11014%, 1000赫兹点频, 10赫兹到22000赫兹带宽. 44100采样率.

11: THD+N = 4.18888%, 10000赫兹点频, 10赫兹到22000赫兹带宽. 44100采样率.

12: THD+N = 27.9034%, 10000赫兹点频, 10赫兹到80000赫兹带宽. 44100采样率.

13: THD+N = 63.8291%, 16000赫兹点频, 10赫兹到80000赫兹带宽. 44100采样率.(20000赫兹AP无法正常识别信号, 经试验必须降低到16000赫兹方可正常测试)

14: THD+N = 0.00136%, 10赫兹点频, 10赫兹到22000赫兹带宽. 96000采样率.

15: THD+N = 0.00125%, 100赫兹点频, 22赫兹到22000赫兹带宽. 96000采样率.

16: THD+N = 0.00114%, 1000赫兹点频, 22赫兹到22000赫兹带宽. 96000采样率.

17: THD+N = 4.37984%, 10000赫兹点频, 22赫兹到80000赫兹带宽. 96000采样率.

18: THD+N = 12.2708%, 20000赫兹点频, 22赫兹到80000赫兹带宽. 96000采样率.

19: THD+N = 0.01503%, 1000赫兹点频, 22赫兹到80000赫兹带宽. 192000采样率.

20: THD+N = 0.16131%, 10000赫兹点频, 22赫兹到80000赫兹带宽. 192000采样率.

21: THD+N = 0.38710%, 20000赫兹点频, 22赫兹到80000赫兹带宽. 192000采样率.

22: THD+N = 0.11029%, 1000赫兹点频,22赫兹到22000赫兹带宽, -0dBr电平. 44100采样

23:THD+N =0.05877 %, 1000赫兹点频,22赫兹到22000赫兹带宽, -0dBr电平. 48000采样

24: AP无法正常识别信号, 88200采样无法正常测试.

25: THD+N = 0.01005%, 1000赫兹点频,22赫兹到22000赫兹带宽, -0dBr电平. 176400采样.

26: THD+N = 0.00104%, 1000赫兹点频,22赫兹到22000赫兹带宽, -0dBr电平. 192000采样.

参考解码器1, prismsound orpheus (基于CS4398)

01: THD+N = 0.00054%.0dBFS = +17.890dBu. 22赫兹到22000赫兹带宽, 1000点频. 96000采样率.

02: NOISE = 12.43uV.22赫兹到22000赫兹带宽, 未使用记权滤波器, 96000采样率.

参考解码器2, 某H(基于ES9018)

01: NOISE = 11.37uV. 22赫兹到22000赫兹带宽, 未使用记权滤波器, 192000采样率

02: NOISE = 21.61uV.22赫兹到500000赫兹带宽, 未使用记权滤波器, 192000采样率

03: THD+N = 0.00122%, 22赫兹到80000赫兹带宽, 未使用记权滤波器.通道相位 -0.75度在10000点频.

04:THD+N = 0.00284%, 22赫兹到500000赫兹带宽, 未使用记权滤波器.通道相位 -0.5度在80000点频.

05:分离度测试-136.502dB在1000赫兹.

06:分离度测试-123.681dB在80000赫兹.

从这些详细的图表中,我终于可以推断出此次测试中间的问题到底出在哪里了。

1, 我们先从奈奎斯特采样定理说起,采样率的一半称为奈奎斯特频率,被采样的频率需要低于奈奎斯特频率,否则就会有混叠的现在。这就是为什么20-20K的信号需要44.1K的采样率才能重新的道理。

2,我们知道FFT可以把时域信号转成频域信号,也可以把频域信号再转回时域信号。在做FFT运算后,会在奈奎斯特频率点为中心,产生一个镜像的频域信号。也就是说,奈奎斯特频率点以上的频域信号是无用的,需要被去除,这一点也验证了前面第一条说的奈奎斯特定理

3,所以说,在奈奎斯特频率点以上的频域信号是需要被去除的。

4,过采样的用意,就是用来把奈奎斯特频率点推高

5,我的PCM1704解码器的一个很重要的特点是NOS,也就是没有过采样。因为数字滤波器的不完美性,会在中心频率两端产生类似于振铃一样的瞬态失真。这个以后我有时间会来和你们讲解这是怎么回事,总之,用来过采样的数字滤波器并不像你们想象中那么完美。

6,在这些测试的解码器中就只有我一台是NOS的,也就是说我那台的实际采样率要远远低于其他的解码器,当然,奈奎斯特频率点是采样率的一半,所以,奈奎斯特频率点也远远的低于其他的解码器。

7,那么我们回来再说说数字音频的测试的规范,也就是AES-17标准,标准规定了需要采用复合参数指标的滤波器,我们一般称为AES17滤波器,这个滤波器就是用来滤掉20K以上的频率,以免测试出现错误。

8,由于现今绝大部分的解码器都是过采样的,奈奎斯特频率远远的高于ADC的频率,所以,用不用AES17滤波器对这些解码器来讲没有什么区别。

9,所以,可能久而久之大家就忘了这个细节了。据说这次现场的DS3装备有这个滤波器,但是为什么会出现问题,这我就不太清楚了,可能是故障,可能未激活。。。

10,这里是两个图片,采样率是48K,奈奎斯特频率为24K,可以看到当输入频率为5K时,以奈奎斯特频率点为中心的镜像处,也就是43K处出现了一个镜像频域信号。同样,当输入频率为1K时,就会在47K出出现一个镜像。

11,当这个镜像不被去除掉的话,就会极大的影响测试结果,因为,分析软件会把这个作为失真来进行计算

12,在以上那些出现异常的结果中都会发现一个特点,就是分析频域超过了奈奎斯特频率点

13,在一些比较正常的结果中都会发现一个特点,就是分析频域低于奈奎斯特频率点

14,所以,这是未严格按照AES-17规范测试的结果,当然,在这个过采样满地跑的时代,可能早就忘了这个老古董的细节了,可以原谅。

这是一个很好案例的,让我们彼此都充实了一些专业知识。