几款常见入门级数字调音台的性能测试对比

作者:曽山,周强生

数字音频时代的来临已经成为不争的事实,特别是近几年数字调音台价格大众化,迅速掀起了调音台数字化的大潮。在这股潮流中,各大厂家的市场竞争非常激烈,特别是在入门级数字台市场,是各大品牌的必争之地。如何定义入门级数字调音台?它们在功能上有什么特点?

首先,在通道能力上,以16路和32路输入通道为典型,通常同一系列有16通道和32通道两个型号。对于演出租赁市场,能够满足中小型乐队演出通道数量的32路数字台更受青睐。大多数入门级数字台能采用数字传输,连接接口箱或者实现多台设备联网。

在音频处理和操控上,通道增益、低切、均衡、动态处理、DCA编组、推子发送、机架效果器等功能已经成为标配,有些调音台厂家还联合第三方开发了机架的Plug-in插件效果。

此外,电脑离线编辑参数、iPad或手机无线控制、连接DAW进行同期多轨录音和重放,也是常见入门级数字调音台均能实现的功能。

总体而言,入门级数字调音台的功能同质化的趋势非常明显。用户在选购入门级数字调音台时,面临的选择众多,而在功能趋同的情况下,用户很难判断它们的差别,以至于千头万绪,无法抉择。

笔者也因此经常被选购调音台的客户询问,这些功能相近的调音台到底差别在哪里?该怎样选购?答案其实主要在于性能的差别上。性能的差别一方面体现在各项电气指标上,另一方面体现在核心部件的设计、用料、工艺上。在功能大同小异的情况下,用户在选购时应该将注意力集中在产品的性能上。

然而产品的性能指标专业性很高,单是弄清这些指标的定义就要花一番时间去研究查证,而理解这些指标,除了知道各项指标的定义,还要非常清楚这些指标的测量方法和测量条件,这样才能真正清楚指标参数的含义。

对于普通用户而言,通过官方的产品资料了解其性能指标,是唯一的途径,而在做产品横向对比时,常会发现各个品牌的产品资料,同一项性能参数的测试方法和测试条件不一致甚至不明确。举例来说,同样是THD+N比率,A品牌的资料测量方法经过A计权,而B品牌的测量方法是非计权,这时候比较二者的数值是没有太大意义的,不同品牌的产品资料的同一项性能的参数往往不具备可比性。

笔者以行业普遍采用的测试方法,在同样的测试条件下测量同类产品参数性能,是最直接可信的方法。我们采用音频专业测试标准Audio Precision AP515测试仪,对市面常见的三个品牌的数字调音台进行性能测试。

数字调音台的基本性能指标

数字调音台与数字处理器类似,都是数字信号处理设备,在性能参数的方面也比较接近。主要音频性能包括:频率响应、总谐波失真+噪音、最大电平、信噪比、共模抑制比、串扰。关于这些指标的含义,在我们2017年一月期中,在《数字处理器的功能与性能(下)》一文中有详细叙述,建议读者先阅读该文中各项性能指标的相关内容,我们在这里只做简要的说明。

一、频率响应(Frequency Response)

是所有电声设备的基本音频参数,对于数字调音台产品,至少要求在全频段(20 Hz – 20 kHz)具有平坦的频率响应,其幅度偏差应该在±0.5 dB之内。图1和图2分别是用AP515测试仪和Smaart v.7 软件测得三款调音台的频率响应图。调音台的所有参数为默认设置,输入输出通道推子均在0dB位置。

图1:三款调音台幅频响应图

图2:用Smaart v7测得的三款调音台频率响应图

由图可见三款产品的频率响应都能达到要求,幅频响应在±0.5dB之内,相频响应都在±30°之内,这其中还有一定的测量误差。而三者之间的幅频响应差别还是显而易见的,B型号的频率响应明显比A和C差一些。

二、总谐波失真及噪音(THD+N)

包含了总谐波失真和本底噪音两项关键指标,可以反映出设备的A/D,D/A和模拟电路的用料档次的设计水平。

图3a. 三款调音台的THD+N Ratio测试图

图3b. 三款调音台的THD+N Level测试图

对于数字调音台,我们不仅要关心话放增益在0dB时的THD+N比率,还需要了解到,话放增益在不同位置时的情况,因为这是使用中的实际情形。话放的增益在不同大小时,其引入的噪音和失真也是不同的,了解这一点对于用户正确设置增益也很有参考意义。

图4. A型号调音台话放增益在不同时的THD+N Level

图5. B型号调音台话放增益在不同时的THD+N Level

图6. C型号调音台话放增益在不同时的THD+N Level

可以看出,不论是哪个品牌的产品,随着话放增益的提高,THD+N的电平会随之增高,当增益接近最大值60 dB时,THD+N急剧升高。在使用调音台时,需要合理设置Gain值,才能实现最佳信噪比和足够的动态余量。过低的输入增益,会导致信噪比变差,而过高的输入增益会导致失真变大。太低的输入增益,因为本底噪声是恒定大小的,信号相对于本底噪声比值不够高。太高的输入增益,虽然信号和噪声都随之放大,信噪比可以认为变化不大,但是失真曲线发生了变化,某些频段的失真会明显增加!

从上面三张图可以看出:A、B两张台的话放是类似的设计,只是本底噪声和失真不同; C调音台虽然本底噪声最低,但在高增益的情况下失真在整个中频段增加明显,说明C调音台话放设计,不如A调音台。

在不同增益情况下的失真曲线, 如何看出话放设计的水平呢? 不同增益情况下失真曲线不一样,说明不同话放的失真线性度不同。好的话放应该是:失真曲线在不同增益情况下,随着增益增加多少个dB,失真就平行增加多少个dB, 也就是说非常线性。不应该出现话放增益增加以后,失真增加的dB数,比增益增加的dB数要高; 也不应该出现某些频段的失真增加特别多的情况。理想的话放失真曲线应该是:整个20Hz-20 kHz频段,保持平直并且是线性变化的.

三、最大电平(Maximum Level)

是指调音台在不产生明显失真前的最大输入或输出电压,受通用元器件的耐压限制。专业级调音台的输入输出电平一般能达到+22 dBu,在这个电平范围之内总谐波失真率(THD Ratio)能保持在标称值之内,而达到最大电平的临界值时,总谐波失真率急剧上升,远远超出标称值。因而最大电平在AP测试仪中是以总谐波失真率的电平步进测试(Stepped Level Sweep)来体现的。图7为三款调音台在不同测试电平下的总谐波失真率。

图7.三款调音台的THD Ratio vs Measured Level图

图中可见,三款调音台的最大电平基本都在+21 dBu —+22 dBu左右,差别不大,都可以达到专业级设备的要求。我们也应注意到,B型号调音台的总谐波失真率总体高于A和C调音台。

四、信噪比(SNR)

主要取决于测试时的驱动电平和设备本底噪音之间的比值。因此测试电平的大小对测试结果影响较大,在标注参数时必须要明确测试电平。

图8. A型号调音台的信噪比 1 kHz,0 dBu

图9. B型号调音台的信噪比 1 kHz,0 dBu

图10. C型号调音台的信噪比 1 kHz,0 dBu

五、串扰(Crosstalk)

串扰是两个相邻信号通道之间的互感和互容引起的噪音,体现了通道之间的隔离度。这项指标的数值越低越好,能达到-90 dB已经是很好的表现了。

图11. 三款调音台的串扰对比

六、共模抑制比(CMRR)

共模抑制比是指差分放大器对同时加到两个输入端上的共模信号的抑制能力,代表了平衡放大电路(由差分电路组成)的平衡度,当完全平衡时,信号传输过程中感应到的外界噪音可以得到最大的抑制。这个指标的数值越高越好,一般能达到60 dB已经很不错了。

 图12. A调音台的共模抑制比

 图13. B调音台的共模抑制比

 

 图14. C调音台的共模抑制比

需要指出的是,CMRR的测量值,容易受到测试激励信号电平和调音台增益设置的影响。三张调音台的实测参数与官方资料参数有所出入,主要是因为测试电平和调音台的增益设置不一致造成的。上图可见,三款调音台的共模抑制比的差别非常明显。

通过上述测试对比,我们可以基本判断,在各项性能上,C的指标最高,A其次,B型号最低。这些指标对用户的意义是什么呢?—— 是音质的差别,而这背后是电路设计和电路元器件的选用上差别。对于数字调音台来说,话放的电路设计和元器件选用,A/D、D/A转换芯片,这些很大程度上决定了其性能。入门级的调音台为了实现大众化的价格,往往不得不在音质和成本之间折中。我们分别将手头的3个型号的调音台的进行拆机,分别看看其电路设计和元器件用料。

图15. 输入电路模块对比图

 图16. 输出电路模块对比图

我们看到,三款产品的电子元器件的选用还是有所区别的。接插件的选用上,A和C都选用Neutrik品牌的XLR插头插座,B型号则采用普通的XLR接插件。输入模块的元器件选择上,A和C都选用了大量的JAMICON电解电容,A型号还选用了DECON音频耦合电容,而B型号选用的电容则较为一般;A型号的输入电路选用了特制音频电阻,而B型号选用普通的贴片电阻;在A/D转换芯片的选用上,三款调音台不约而同地选用了CIRRUS LOGIC CS5368八通道ADC芯片;输出部分的DAC则有所区别,A型号选用的CIRRUS LOGIC双通道DAC芯片在性能指标上优于B型号选用的CIRRUS LOGIC八通道DAC芯片。

总体来说,电子元件的档次和音频性能是呈正相关的。用户在选择产品时,也应该清楚功能相近的产品,在性能上的差异的原因所在,根据自己的投资定位来把握性能和价位的平衡。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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