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几款常用数字调音台的性能测试对比

发布时间：2018-3-11 21:28:56

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几款常用数字调音台的性能测试对比

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《关于数字处理器的功能和性能（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。
1频率响应
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（20Hz–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。
2总谐波失真及噪音
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。过低的输入增益,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。
3最大电平
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+21dBu~+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。
4信噪比

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
5串扰
串扰（Crosstalk）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
6共模抑制比
共模抑制比（CMRR）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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