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幾款常用數字調音臺的性能測試對比
發布時間：2018-3-11 21:28:56
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幾款常用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《
關于數字處理器的功能和性能（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。
1頻 率 響 應
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。
2總諧波失真及噪音
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。過低的輸入增益,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。
3最 大 電 平
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。
4信 噪 比
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
5串 擾
串擾（Crosstalk）
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
6共 模 抑 制 比
共模抑制比（CMRR）
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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數字功放與模擬功放的區別
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數字音頻處理器在現代專業音響系統中的應用
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