高保真測試規范

Microsoft 于2007年6月1日開(kāi)始強制要求系統廠(chǎng)商如果想要拿到Vista 的Logo，就必須通過(guò)Windows Logo Program（WLP3.0X）中針對聲音質(zhì)量的規范SYSFUND-0118(Premium)，SYSFUND-0127(Basic)。

因此業(yè)界首次有了針對電子/計算機產(chǎn)品訂下聲音質(zhì)量的標準規范，也因為Microsoft在產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導地位使其能成為廠(chǎng)商愿意配合和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的聲音規范。

圖1：Microsoft規范的八項標準內容

Audio Precision

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

這家位于美國奧勒岡州的專(zhuān)業(yè)聲音測試儀器公司是在1984年時(shí)一群原本任職于泰克的工程師所創(chuàng )立，其開(kāi)發(fā)的儀器也是首先使用計算機圖型界面來(lái)取代傳統老式表頭型式的儀器，其產(chǎn)品不只多年來(lái)廣受各家消費性電子廠(chǎng)商指定使用，同時(shí)也是美國杜比實(shí)驗室的長(cháng)期合作廠(chǎng)商，目前杜比所推出的各項認證測試也大多指定其儀器做為訊號測量的專(zhuān)用設備，其在專(zhuān)業(yè)聲音訊號測量的領(lǐng)域的地位可以說(shuō)是全世界公認的首席公司。

SYS-2722是一臺二聲道的多功能的聲音測量?jì)x器，本身除了聲音的分析之外還支持最高達192KHz的聲音產(chǎn)生器以及俱備了大部份數字模擬的輸出和輸入界面。儀器本身無(wú)任何控制功能，必需連接至計算機透過(guò)專(zhuān)有的軟件來(lái)做控制，目前大部份的消費性?shī)蕵?lè )產(chǎn)品廠(chǎng)商都會(huì )利用此來(lái)測試產(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試。

圖2：SYS-2722連結方式 和AP2700控制界面

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

倘若開(kāi)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范，除了利用Test Kits控制儀器來(lái)自動(dòng)完成某些項目外，還需利用AP SYS-2722儀器來(lái)手動(dòng)測量其它目前Test Kits未支持的項目。

圖3：DTM目前支持的測試項目

什么是Audio Performance?

本文章的目的，就是帶著(zhù)大家一項一項的去了解每一個(gè)測試，雖然無(wú)法見(jiàn)文就上手，最起碼能夠有一個(gè)基本的認識。所謂的Fidelity Test 或是Audio Performance 在PC上而言，簡(jiǎn)而言之就是測試他的D/A，A/D 轉換的質(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(lái)說(shuō)通過(guò)了任何可能性的不良影響后，被轉換的聲音訊號輸出的質(zhì)量，便稱(chēng)乎這個(gè)輸出的質(zhì)量為該產(chǎn)品的Audio Performance，也就是Microsoft 所稱(chēng)的Fidelity。

認識測試項目

Full Scale

Full Scale 又叫最大輸出電壓，整個(gè)圖表會(huì )呈現一個(gè)連續的曲線(xiàn)，在聲音訊號的領(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，因此在規范當中則定義了產(chǎn)品最大的輸出要超過(guò)0dB / 1V。雖然是說(shuō)最大輸出電壓，但嚴格說(shuō)起來(lái)應該是最大不失真的輸出電壓，因為根據經(jīng)驗，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(xiàn)性失真的情形。這時(shí)他的最大輸出是不被認可的，反而要調低音量到無(wú)截波情形時(shí)才能決定他的最大不失真的能力。

圖4：連續波型上不能有任何截波，不然上下看起來(lái)是方型的。

在此項測試時(shí)，我們會(huì )從待測物輸出一個(gè)0dB 48KHz Sample Rate 1KHz 的聲音然后輸入到儀器去分析。之后調整計算機的音量到最大，看是否有諧波失真（有關(guān)諧波失真后述），接著(zhù)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(lái)，后續的測試都會(huì )用到。

另外一個(gè)測試項目〔Sampling frequency accuracy〕通常也會(huì )在此時(shí)同時(shí)測到，測試信號的Sample Rate 在進(jìn)入D/A前后的精準度并比較信號原本的Sample Rate和實(shí)際測量到的比值，通常會(huì )用第一個(gè)測試的信號一起測試，Microsoft 規范為0.02%。

THD+n

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

其原理在于當信號轉換輸出時(shí)，在原信號會(huì )有非線(xiàn)性的失真也就是會(huì )額外加上非原始的信號成份。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，當我們輸入1KHz的訊號時(shí)，就有可能在其倍數如2K,4K 會(huì )額外多出非原本訊號的不正常信號。

圖5：只有1K部份是原始的訊號，其它倍數部份都是諧波。

此不正常的諧波當然也就會(huì )影響原始信號的重現，此項測試為檢測諧波的增益對比上原始訊號的差異值，假設原始訊號為0dB，諧波最大為-60dB，則諧波相對于原始訊號的距離為60dB。

在做此測試時(shí)，我們在Full Scale測到的值就會(huì )在此被采用為參考值也就是當做最大輸出信號。

而此項測試采用的信號一般來(lái)說(shuō)習慣采用-3dB 1KHz 的信號來(lái)做為實(shí)際測量信號，然后量出的諧波值再和之前的Full Scale值做差異比較。

Microsoft所要求的測試比原始廠(chǎng)商要求的還要嚴格，他要求的不是只有1KHz的訊號量測而是在全頻的信號下做量測，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(chēng)為T(mén)HD+N VS Frequency。