叉烧评测室【声卡音质】分类打分系统

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作者: 飞飞

世界杯将至,不看球的老编

又要被逼和年轻人聊足球...

例如梅西和C罗谁牛逼

...这是一个教育问题(天赋 PK 努力)、是一个主观问题(老婆说当然是C罗)、是一个社会问题(长相对事业有多大影响)、是一个生意问题(你买了哪个队?)...不过,

也有可能是个数学问题

下图是【场均统计雷达图】

老夫夜观此图10秒,推测:

C罗是射手,场均“射门次数”高达8次,给对方球门造成极大压力,但功能单一;梅西的场均“突破”指标业内最高,可谓进攻的发动机,而且能传能射,能力全面;(Suarez 是谁?进球数和关键传球数比两位大明星还高...)

怎么样?说的有模有样吧...


没有人能瞬间成为大师

但全面的数据、直观的呈现

可以减少你判断的时间


2017 年我们开始给监听评测加入“音箱打分系统”,现在要给“声卡”(录音圈叫“音频接口”、HiFi 圈叫“解码器”等等)评测也加入这个系统。最新的 PreSonus Studio 68 评测已经加入了这个“雷达图”:


雷达图“五环”的数据参考

来自 Symphony I/O MKII

代表录音行业的最高标准

2017 年 $2000 美刀价位的专业声卡,基本能达到五环的水准;而 $600 ~ 1000 美刀价位的中端专业声卡基本拥有“四环”的水准;$99 美刀的入门级专业声卡大概会在三环上下。

本文只谈音质,“功能”和“性能”也是声卡重要的指标,这里不讨论。


下面解析一下每项指标


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频 率 响 应

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与谈论音箱的频响不同

声卡要求绝对准确

10万价位的监听音箱,最多能做到 ±1.5dB / -3dB 误差,而且下潜有限,但随便一个入门级专业声卡都能做到 ±0.5dB,而且是在 20Hz ~ 20kHz 范围内。

离“数字”越近越精确

数字的天性是精确,AD/DA 芯片通常可以做到 ±0.01dB(而且是 0 ~ 20kHz),很多初学者误以为准确的声音是“白开水”,那电视机、机顶盒、CD 机和手机全都是“白开水”...想要什么风格用 APP 自带的 EQ 调呗,QQ音乐/百度音乐/虾米全都带 EQ 功能。

如果离“物理世界”近,就很难控制了... 例如音箱要涉及振膜材料、空气阻力、箱体共鸣、声音衍射... 做不平是音箱的天性,臣妾做不到啊...

我们的 2017 年标准暂且规定:±0.05dB 为 5 分、±0.10dB 为 4 分、±0.15dB 为 3 分。



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操 作 电 平

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100多年前,人类学会了将物理振动转换为持续变动的电流/电压,再将电流转换为物理振动,这种“中介电流”被称为“Analog”(国内翻译成“模拟”,港台翻成“类比”),可以想到:

“Analog”本质是电流

“音质”一定程度是“电质”

在“模拟底噪”难以降低的情况下,增大电流/电压可以提高音量(信号的强度),也提高了 “信/噪比”,可以说电压决定了整体音质。如果把电路想象成河流,运行大电流、高电压的电路就是“大河流”,它会带来就更高的动态范围、更大的话放推力和耳放推力。

操作电平通常厂商会标注 “Max Input/Output Level”(最大输入/输出电平)、或者写 “0dBFS” 等于多少 dBu,万元级声卡常用 +24dBu 电平(大概 12V),中端声卡大概 +16 ~ +18dBu,入门声卡大概 +6 ~ +12dBu。

由于目前 USB 接口的限制以及发热和安全考虑,+12dBu 以上的声卡基本需要外置供电,便携性和音质不可兼得。不了解 dBu 单位可以看看《dB、dBFS、dBV、dBu...都是啥啊..》


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动 态 范 围

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最大声和最小声之比

“操作电平”能让你对音质判断个大概,不过精确判断需要“动态范围”,简称“动态”,目前采用 +18dBu 的专业声卡,动态通常会在 110dB ~ 120dB,这个参数越大越好,

动态越大,细节越多

真实世界有无数声音细节,包括谐波(泛音)和来自各方向的声音反射,如果动态不够——例如电话传输是 8-bit 标准,只能记录 8 x 6 = 48dB 动态,这时人声会不够逼真;“录音带”大概能记录 -72dB 细节,这时人声比较逼真,但空间细节不够,上到 CD 的 16-bit 才能“身临其境”。

动态是其他参数的底线

对于高端声卡,通常“信噪比”、“串音”和动态范围一致,入门级声卡有时没控制好底噪,“信噪比” 会比动态范围略小;而 THD 和 IMD 失真通常比音箱输出低一档,例如 Apollo Twin 的输出是 118dB,THD+N 只有 107dB;而 Scarlett 2i2 是 106dB 的输出和 94dB 的 THD+N。

目前行业最高水准大概 123dB / 126dB 输入/输出,我们以此为 5 分标准,中端声卡的 115dB 作为 4 分标准——iPhone 动态多少?接近入门专业声卡的 105dB(见实测),但 THD+N 的成绩不够理想,好好做音乐还是需要专业声卡。


THD 和 IMD 的百分比单位可以换算成 dB,详情点击《0.01% 的失真是多大?》


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话 放 E.I.N.

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专业声卡的输入接口主要有三种:Mic in / Line in / D.I.,厂商会为每种接口公布各自的参数,包括频响、信噪比和THD,不过有一项参数,只在 Mic in 上会有,Line in 从未出现、同样放大信号的 D.I. 接口也不公布,而且——

入门级声卡通常不敢公布

这就是 Equivalent Input Noise

“等效输入噪音”, 简称 EIN 

通常信噪比和 THD 都是话放将增益开到最小进行测试,而 EIN 是话放增益开到最大进行测试(外接 150Ω 阻抗模拟话筒),可以简单理解为增益最大时的信噪比。入门级声卡通常会出现 “最后 5dB 暴走”,底噪激增,导致无法完成 EIN 测量,因此也不会公布。 

噪音当然越低越好,但要留意厂商的套路,例如单位换成“dBV”(能降低 2dB),或用更低阻抗来测试,因此,严谨的厂商一定会标明测试阻抗(主流标准 150Ω,这时理论极限 -131dBu,我们以此作为 5 分标准,主流中端声卡目前在 -128dBu 左右)。

话放的其他指标...“推力”看增益范围和操作电平、频响不用管都很平...信噪比和失真貌似意义不大,因为圈内共识并不是越干净越好... “分立话放”其实主要是彰显厂商的话放设计经验,而集成话放芯片调节精确、功能多、参数也更高(万元级声卡其实用话放芯片较多)。

图为 PGA2500 话放芯片,30dB 增益开始 EIN 基本不变,但 THD+N 将随增益持续增加。


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左 右 串 音

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左右声道“在一起”

单通道输出时,你可以研究动态、信噪比、底噪、THD 和 IMD 失真,但唯独“串音/Crosstalk”不用考虑 ,因为这是多通道处理和传输时,通道间的相互电磁干扰。

“空间感”由无数细小的反射声构成,本质上由信噪比决定,但左/右声道“串”到一起也会造成空间感变小,假设一种极端情况——左声道 100% 串到右声道、右声道 100% 串到左声道,这时你听到的就不是立体声,而是单声道,没有空间感可言。

通道越密集,越容易相互干扰。有时多通道 D/A 芯片有多种设计模式,例如 ES9018,设计成单通道可达 135dB 动态,但设计成八通道只有 129dB,这是芯片层面,在模拟层面,耳机输出属于“非平衡 + 双通道”设计,串音通常比“平衡 + 单通道”的音箱输出低一档。对于专业声卡而言,音箱输出的串音已经不用考虑,通常会与动态范围一致。


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耳放动态与推力

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通常比音箱输出低一档

例如 Symphony I/O MKII 的音箱输出是 126dB 搭配 +24dBu 推力,但其耳放是 121dB 搭配 +19dBu 推力(大概 150mW@300Ω);中端声卡里,Studio 192 的音箱输出是 112dB 搭配 +18dBu 推力,而其耳放是 102dB 搭配 +12dBu 推力(大概 150mW@60Ω)。

为何厂商“歧视”集成耳放?

一方面,录音师的监听工具主要是音箱(录音师每天工作七八小时,用耳机比音箱累很多);另一方面,工作室通常会搭配外置“耳机分配器”(歌手用)和带耳机输出的“监听控制器”(录音师用,下图),没有必要将集成耳放做到极致。

对于入门级声卡,由于要携带外出工作,这时耳放会更重要,例如入门级销量王 Focusrtite Scarlett 2i2,音箱输出与耳机输出都是 +10dBu,动态范围分别是 106dB 和 107dB。



——— Q & A ———

大家有疑问请回帖,我们一起研究


0、有人说“参数高不一定音质好”,真的吗?
如果有人这么说,他要么想证明自己的耳朵牛逼、要么想卖给你参数低的设备;中国的音乐爱好者大多不懂音响技术,这让厂商有了欺诈的土壤,可以看我们的《那些年被手机厂商玩坏的音质》,玩弄你们的都是国产手机行业里一线的品牌,别说二三线了。
但对于欧美录音行业,录音师客户不光耳朵好、自己还能测音质、还有同行监督(有次我去某耳机厂商参观,研发室里有上百个其他品牌耳机...),造假的风险太高,加上欧美的法律系统健全,一堆律师等着开工... 这时全面的参数一定能判断音质。

 

1、精度和采样率不用考虑吗?
现在连 $99 美刀的入门级专业声卡都普及了 24-bit/96 kHz,中端声卡都能做到 24-bit/192 kHz,而且 AES 录音协会的主流观点反对使用 192kHz(别说 384kHz 了);有部分软件开始支持 32-bit 精度,但目前声卡硬件的极限连 24-bit 的理论值(144dB)还没达到。


2、不是有 >130dB 的数模芯片吗?为啥专业声卡还做不到 130dB?
D/A 芯片的行业记录是 140dB 动态的 ES9038 ,但 Symphony I/O MKII 的 ES9018 参数已经很高(单通道 135dB、八通道 129dB),而 Apogee 没有采用其单通道设计,因为除了数模转换,模拟电路也有动态范围,SPL 用 120V 高压电路和自主研发的分立运放才将“模拟动态” 提升到 >130dB,上 130dB 的物料成本和设计成本对录音行业都太高,而且录音师清楚——120dB 以上很难带来听感提升,只是厂商们的军备竞赛。


3、很多声卡的输入/输出动态不一样,我该怎么选?
需要输出音质的主要是音乐爱好者,而需要输入音质的,基本是专业音乐人,毕竟声音在处理的过程中会损失一些细节,输入的动态理应比输出要高;这也能看出厂商的选择,Apogee 之前无论高/低端都喜欢把输出动态做得比输入高 6 ~ 9dB,很受发烧友欢迎,但 Symphony I/O 升级到 MKII 之后输入/输出差距就不大了,更受音乐人的青睐。


4、CD 的理论动态只有 96dB,据说已经是人耳极限了?
正常的环境下,普通成年人戴上耳机用手机播放粉噪,将音量拉到 -72dB 时,已经很难听到声音;如果环境安静、你还在上高中,也许能听到 -80dB 以下。但录音棚更安静、音乐人的耳朵更敏感、而且声卡输出的声音要经过后级功放或有源音箱的处理,我们认为至少要比人耳极限高两档(12dB)才行。


5、推力(电压)是越大越好吗?
在模拟时代,芯片底噪较大、设备灵敏度不高、人们也不常出门,这时推力越大越好。现在集成芯片技术已大有进展,iPhone 和入门声卡的动态范围都能超过20年前最牛逼的 D/A 设备 Digidesign 882(96dB),耳机的主流是低阻耳机,功放也都逐渐升级到能效更高的 D 类,推力的重要性越来越小 —— 在移动互联网时代,小电压、低发热、低能耗才是大趋势。


关于声卡的一些“毒鸡汤”: 

• 《声卡盲听,真能听出区别吗?》

• 《那些年被手机厂商玩坏的音质》

《什么叫 TM 的“模拟模拟插件”》

《140dB 动态范围要来了?》

• 《0.01% 的失真是多大?有影响吗?》

《AoIP 音频设备是什么鬼?》

  • 叉烧会回溯之前测过的声卡一一配上这个雷达图吗?
    nannanpa 评论道
  • @nannanpa 之前评过的声卡都还给厂商了
    飞飞 评论道
  • 如果能搞部测试设备贴数据就更好啦,比如AP2722这种,全方位的测试多好
    getter 评论道