高保真測(cè)試規(guī)范

Microsoft 于2007年6月1日開始強(qiáng)制要求系統(tǒng)廠商如果想要拿到Vista 的Logo，就必須通過Windows Logo Program（WLP3.0X）中針對(duì)聲音質(zhì)量的規(guī)范SYSFUND-0118(Premium)，SYSFUND-0127(Basic)。

因此業(yè)界首次有了針對(duì)電子/計(jì)算機(jī)產(chǎn)品訂下聲音質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，也因?yàn)镸icrosoft在產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位使其能成為廠商愿意配合和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的聲音規(guī)范。

圖1：Microsoft規(guī)范的八項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容

Audio Precision

Microsoft 在Policy中指定使用Audio Precision的SYS-2722 Audio Analyzer做為Program的測(cè)試儀器，連Test Kits 也針對(duì)SYS-2722開發(fā)撰寫，使得這家公司一下子有名了起來。

這家位于美國(guó)奧勒岡州的專業(yè)聲音測(cè)試儀器公司是在1984年時(shí)一群原本任職于泰克的工程師所創(chuàng)立，其開發(fā)的儀器也是首先使用計(jì)算機(jī)圖型界面來取代傳統(tǒng)老式表頭型式的儀器，其產(chǎn)品不只多年來廣受各家消費(fèi)性電子廠商指定使用，同時(shí)也是美國(guó)杜比實(shí)驗(yàn)室的長(zhǎng)期合作廠商，目前杜比所推出的各項(xiàng)認(rèn)證測(cè)試也大多指定其儀器做為訊號(hào)測(cè)量的專用設(shè)備，其在專業(yè)聲音訊號(hào)測(cè)量的領(lǐng)域的地位可以說是全世界公認(rèn)的首席公司。

SYS-2722是一臺(tái)二聲道的多功能的聲音測(cè)量?jī)x器，本身除了聲音的分析之外還支持最高達(dá)192KHz的聲音產(chǎn)生器以及俱備了大部份數(shù)字模擬的輸出和輸入界面。儀器本身無任何控制功能，必需連接至計(jì)算機(jī)透過專有的軟件來做控制，目前大部份的消費(fèi)性?shī)蕵樊a(chǎn)品廠商都會(huì)利用此來測(cè)試產(chǎn)品聲音輸出的失真度，信噪比，分離度…..等大家所熟悉的基本測(cè)試。

圖2：SYS-2722連結(jié)方式 和AP2700控制界面

WLP規(guī)定了八項(xiàng)聲音輸出質(zhì)量的測(cè)試以及聲音輸入、麥克風(fēng)輸入和耳機(jī)輸出的測(cè)試。而目前Microsoft 提供的自動(dòng)測(cè)試使用之Test Kits (DTM)，提供了其中五項(xiàng)測(cè)試支持聲音輸出的測(cè)試。

倘若開發(fā)人員想要了解自己的產(chǎn)品是否能符合Windows Logo Program里所訂定的所有的規(guī)范，除了利用Test Kits控制儀器來自動(dòng)完成某些項(xiàng)目外，還需利用AP SYS-2722儀器來手動(dòng)測(cè)量其它目前Test Kits未支持的項(xiàng)目。

圖3：DTM目前支持的測(cè)試項(xiàng)目

什么是Audio Performance?

本文章的目的，就是帶著大家一項(xiàng)一項(xiàng)的去了解每一個(gè)測(cè)試，雖然無法見文就上手，最起碼能夠有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。所謂的Fidelity Test 或是Audio Performance 在PC上而言，簡(jiǎn)而言之就是測(cè)試他的D/A，A/D 轉(zhuǎn)換的質(zhì)量，牽i到板子上電容引起的失真和其它任何引起噪聲的原因。整體來說通過了任何可能性的不良影響后，被轉(zhuǎn)換的聲音訊號(hào)輸出的質(zhì)量，便稱乎這個(gè)輸出的質(zhì)量為該產(chǎn)品的Audio Performance，也就是Microsoft 所稱的Fidelity。

認(rèn)識(shí)測(cè)試項(xiàng)目

Full Scale

Full Scale 又叫最大輸出電壓，整個(gè)圖表會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)連續(xù)的曲線，在聲音訊號(hào)的領(lǐng)域里我們通常會(huì)定義0dB 為最大音量的定義，而通常0dB也等于1V電壓，因此在規(guī)范當(dāng)中則定義了產(chǎn)品最大的輸出要超過0dB / 1V。雖然是說最大輸出電壓，但嚴(yán)格說起來應(yīng)該是最大不失真的輸出電壓，因?yàn)楦鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)，許多的產(chǎn)品到了最大輸出時(shí)，他的波型上緣和下緣會(huì)有被砍掉的情形，也就是所謂的截波，產(chǎn)生了非線性失真的情形。這時(shí)他的最大輸出是不被認(rèn)可的，反而要調(diào)低音量到無截波情形時(shí)才能決定他的最大不失真的能力。

圖4：連續(xù)波型上不能有任何截波，不然上下看起來是方型的。

在此項(xiàng)測(cè)試時(shí)，我們會(huì)從待測(cè)物輸出一個(gè)0dB 48KHz Sample Rate 1KHz 的聲音然后輸入到儀器去分析。之后調(diào)整計(jì)算機(jī)的音量到最大，看是否有諧波失真（有關(guān)諧波失真后述），接著放低音量到諧波失真率低于0.2后，顯示在屏幕上的電壓值即為此產(chǎn)品的Full Scale，此值必須記錄下來，后續(xù)的測(cè)試都會(huì)用到。

另外一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目〔Sampling frequency accuracy〕通常也會(huì)在此時(shí)同時(shí)測(cè)到，測(cè)試信號(hào)的Sample Rate 在進(jìn)入D/A前后的精準(zhǔn)度并比較信號(hào)原本的Sample Rate和實(shí)際測(cè)量到的比值，通常會(huì)用第一個(gè)測(cè)試的信號(hào)一起測(cè)試，Microsoft 規(guī)范為0.02%。

THD+n

Total Harmonic Distortion with Noise也就是總諧波失真加上噪音值。

其原理在于當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出時(shí)，在原信號(hào)會(huì)有非線性的失真也就是會(huì)額外加上非原始的信號(hào)成份。
簡(jiǎn)單來說，當(dāng)我們輸入1KHz的訊號(hào)時(shí)，就有可能在其倍數(shù)如2K,4K 會(huì)額外多出非原本訊號(hào)的不正常信號(hào)。

圖5：只有1K部份是原始的訊號(hào)，其它倍數(shù)部份都是諧波。

此不正常的諧波當(dāng)然也就會(huì)影響原始信號(hào)的重現(xiàn)，此項(xiàng)測(cè)試為檢測(cè)諧波的增益對(duì)比上原始訊號(hào)的差異值，假設(shè)原始訊號(hào)為0dB，諧波最大為-60dB，則諧波相對(duì)于原始訊號(hào)的距離為60dB。

在做此測(cè)試時(shí)，我們?cè)贔ull Scale測(cè)到的值就會(huì)在此被采用為參考值也就是當(dāng)做最大輸出信號(hào)。

而此項(xiàng)測(cè)試采用的信號(hào)一般來說習(xí)慣采用-3dB 1KHz 的信號(hào)來做為實(shí)際測(cè)量信號(hào)，然后量出的諧波值再和之前的Full Scale值做差異比較。

Microsoft所要求的測(cè)試比原始廠商要求的還要嚴(yán)格，他要求的不是只有1KHz的訊號(hào)量測(cè)而是在全頻的信號(hào)下做量測(cè)，也就是20Hz – 20KHz 分成31個(gè)頻段，所得到的值會(huì)有31個(gè)，再取最差的值，所以稱為THD+N VS Frequency。