RMAA测试指导.docx

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RMAA测试指导

音频虚拟仪器软件系列

（一）-----音频硬件测试软件RMAA综述

主界面安装后打开程序，显示图1所示的对话框，很简洁明了是吧？

对话框可分成四个功能区，分别是：

1：

设备选项区；2：

测试项目区；3：

测试操作区；4：

功能设置区。

图1

2. 设备选项软件最初的目的和最基本的功能就是测试声卡性能，因此设备选项区选项都是针对声卡的。

左边两栏选择放音和录音的设备，一般我们只用一块声卡，而且现在的声卡都是全双工的，即放音的同时可以录音，互不干扰，因此选同一设备即可。

但如果你要用高档专业声卡测试别的声卡，就需要分别选择两块声卡。

中间两栏选择声卡的分辨率位数和取样频率，一般声卡取16Bit/48KHz，高档声卡可以达到24Bit/96KHz，而目前最好的专业声卡可以达到24Bit/192KHz的取样频率和极其优秀的频率响应以及各项失真极其微小的高指标，不过价格可就高得很了。

如果你不清楚声卡的参数，程序可以为你测试，点击右边两栏的“Modes...”和“Ping”和按扭，即可弹出对话框指示你的声卡支持的分辨率位数、取样频率、 全双工工作状态正常与否。

不过需要指出，目前许多主板集成的“软”声卡可以由数字变换来处理24bit/96KHz以上的信号，给出虚假的高性能。

实际的Codec（AD/DA芯片）不过是16bit/48KHz的，模拟信号受此限制而不可能更高。

3. 测试项目测试项目包括六项，分别是“Frequency response”（频率响应）、“Noise level” （噪声水平）、“Dynamic range”（动态范围）、 “Total harmonic distortion” （THD） （总谐波失真）、“Intermodulation distortion （IMD）”（互调失真）、“Stereo crosstalk” （立体声串扰，通道分离度）， “Check/uncheck all”选项可以快速选取或清除全部选项。

这些项目涵盖了音频设备的大多数重要指标，对于业余爱好者一般都够用。

4. 测试操作测试操作区有五个操作按扭，从左到右分别是：

1）回路测试，即从声卡输出并录入测试信号。

直接将声卡的输出输入对接即可测试声卡指标，这当然也是最简单的，而在回路中接入其它设备如功放、音箱、麦克风等，就可以测量其它设备，推而广之，在回路中接入电阻、电容、电感，即可测试其音频传输特性，从而使器件评价和分频器的设计测试变得很简单。

2）放音测试，即只从声卡输出测试信号。

这时我们可以测试其它录音设备，比如录音机、MD机、MP3录音机等等，只要将信号录制完后传回电脑并转为WAV文件，即可由软件读取分析。

3）录音测试，即只从声卡录入测试信号。

假如我们要测试CD机的输出性能怎么办？

这个选项就可以让你做到。

将测试信号刻成光盘让CD（VCD、DVD、卡座等等）播放，输出的模拟信号由声卡录入，结果如何，很快就知道了！

4）保存测试信号，将测试信号以WAV文件格式保存起来，便于转换和刻录光盘。

如果我们要测试MD、MP3等数字录音设备的输出性能，可以将测试信号WAV文件直接转换为需要的格式，然后传给设备即可，不必经过其模拟输入转换，防止信号劣化，而对于CD、DVD等，只好刻光盘啦！

5）读取测试信号，即读取第2）选项生成的WAV文件，进行分析，显示结果。

五个按扭上方有一个点选框“Adjust playback/recording levels”（调节放音/录音电平），选中它，可以在回路测试和录音测试前进行电平调节，使信号电平合适，不至于过低而无法准确测量或过高而产生削波失真。

5. 功能设置在功能设置区有四个选项，分别是“WIZARD”（向导） 、“Adjust I/O levels”（输入输出电平调节）、“Test options... ”（测试选项）、“Load results...”（读入结果）。

使用向导可以让我们轻松学会测试的操作步骤，它将上述五种测试操作项目分步提示你如何操作和选择，从而正确完成测试。

具体过程你试试就会了，挺简单的！

值得一提的是测试选项的内容。

点击打开，显示图2所示的对话框。

图中显示的是“Test signals”（测试信号）子对话框，这里我们可以自由选择测试信号的特征，“Calibration tone and sync tone”（校准/同步信号）可选30至15000Hz，总谐波失真测试信号可选50至7000 Hz，互调失真测试信号则可选50至21000 Hz，范围之广，是传统的模拟仪器难以比拟的！

由此可见电脑测试的先进性。

图2

“General”子对话框包含两个选项，其一是“Save resulting WAV files”，即将测试结果保存为WAV文件。

选中该选项，测试完成后会弹出一个对话框，提醒你将录制的WAV文件保存到某一目录。

利用该WAV文件，你可以用别的软件进行显示、分析、对比，以得出更加可信的结论。

另外一个选项是“Analyze noise and distortion only in 20Hz-20KHz”，即只分析音频范围的噪声和总谐波失真。

因为现代声卡取样频率越来越高，高档的已经达到192KHz，可能产生不少超声噪音，因此用软件滤除带外噪声可以得到好的实用结果。

不过对于顶级声卡，带外噪音很小，而且超声波可以精确输出。

“Sound card” 子对话框的选项只有一个，即选择是否使用WDM驱动程序。

WDM驱动程序是随着WINDOWS2000而产生的新一代硬件驱动程序标准，其特点是操作系统对硬件的控制能力大大加强，使大多数硬件工作更可靠。

但事情总是一分为二的，对有些声卡来说，WDM驱动程序可能会使其反应速度减慢，例如使用MIDI时按下音符键要延时一会才能发声，破坏了弹奏的实时效果，这当然是最好避免的。

另外有些老声卡在WDM驱动程序下表现不好，具体情况可以经过对比测试来决定。

 “Display”子对话框有四个选项。

“Smaller spectrum windows”是用小的窗口显示频谱分析结果。

“Display full frequency range （up to Fs/2）”是显示全频带范围，直到1/2取样频率。

“Draw only tops of spectrum on comparison”即比较曲线时只显示顶部。

“Invert spectrum graph colors（for print）”即以补色显示波形窗口，背景为白色，打印更方便。

不过观察时还是黑背景更悦目。

该对话框还有两个输入条，可以输入“Graph line pixel”（图示曲线点数）为1至3，以改变显示的曲线粗细。

另一个可以选用自定义的颜色显示曲线，但补色显示时不起作用。

点击“Set all colors to default”即可恢复默认颜色。

“Acoustics tests”（声学测量）子对话框包含三个选项，即“Enable acoustics testing mode”（开通声学测量模式）、“Thorough frequency response test”（全频带测量）、“Subwoofer test”（超低频测试）。

另外有一个点选框，可以选择THD分析模式为“2-nd and 3-rd harmonics only”（只计算2、3次谐波）或“THD+Noise”（总谐波失真加噪声）。

以前版本的声学测量THD实际上都是THD+N。

声学测量是最近的版本新增的功能，它采用扫频信号测试频率响应，而另一模式用的是类白噪声（不是真正的白噪声，但特性类似，具体知识见下期）。

声学测量模式只能测试频率响应，在此模式下主对话框的测试项目区其它选项将变灰不可选取。

该软件最大的特色是声学测量模式给出了全频带的THD（总谐波失真）曲线，这可是很有价值的功能，可以更清楚地显示器材的性能。

要知道别的软件，即便是价格数千美元的专业软件也无此功能。

要测量得出该曲线，需要用到“动态滤波”功能，即跟踪测试信号实时改变滤波频带，一方面记录频率响应，另一方面滤除中心频率而记录其它频率的谐波响应，最后将结果叠加显示，这需要高超的编程技巧。

图3给出了声学测量结果的示例。

图中THD曲线即只计算2、3次谐波。

可以看到100Hz以下的THD太高，是典型的低频特性差的例子。

到约11KHz处即降到无法显示，可以理解，因为取样频率有限，该频率以上的谐波都超出了频带。

图3

6.结果显示测试完成后弹出图4所示的对话框指示放置测试结果。

（如果你选择了“Save resulting WAV files”选项，会先弹出保存文件对话框）。

将测试结果放置在图5所示的对话框中。

图4

图5

该对话框可以存放四个测试结果以便互相比较，六项测试的结果精确数值一目了然。

点击右边的图示按扭，即可弹出一个图形结果窗口，将测试结果曲线显示出来，参见图3。

在此窗口中你可以将曲线放大到很大，频率以1/10/100Hz精度、分贝值以精度显示。

怎么样，够精确了吧？

不仅如此，左下方的数值条更可以以1Hz 、的精度显示数值！

如果你要比较曲线，可以装载多个测试结果，将其下方的“Select”点选框都选中，再点击图示按扭即可。

该对话框左下角有四个操作按扭，从左到右分别是打开测试结果、保存测试结果、制作HTML报告、频响校准。

这里的打开和保存测试结果与上述的保存WAV文件是不同的，这里指的是软件分析的结果，与功能设置区的“Load results...”（读入结果）是一致的，文件格式为.sav（普通模式）和.sac（声学测量模式），以及传声器的校准文件.mdf，都是很小巧的。

“制作HTML报告”按扭可以让你轻松地将测试结果制作成网页，便于浏览、交流、发布。

“频响校准”是又一项RMAA特有的十分有用的功能。

我们知道一般硬件很难做到频率响应非常平直。

首先一般声卡的频响就不平，用它来测量其它设备当然要影响结果了。

那么如何消除这种影响呢？

“频响校准”为你大显身手。

你可以将声卡自身的测试结果保存起来，测完别的设备后将其载入，点击“频响校准”按扭，即会弹出一个对话框要求你“Select the slot to be corrected”（选择要被校准的结果）和“Select the reference slot”（选择参考结果），分别选取，即可完成校准工作，这可比模拟设备的校准方便多了！

涉及到电声转换的校准，主要是对传声器校准。

这时你可以装载传声器的校准文件，具体操作是点“打开测试结果”按扭，在弹出的对话框中“文件类型”选项选“Microphone Data File （*.mdf）”，打开传声器的校准文件（高档传声器厂家可能会提供校准文件），然后执行上述的校准操作。

有了RMAA，电脑音响爱好者多了一把利剑，测试和评价将不再全凭主观，设计调试和检测也不必再盲目摸索。

不论你是否“金耳朵”，图形化的客观测试结果更具说服力！

音频虚拟仪器软件系列

（二）——用RMAA测试和选择声卡

软件特征及测试结果分析为了将测试的各项指标分析结合演示出来，这里给大家推荐一款优秀的普及型声卡：

创新Vibra128。

推出多年现在仍有出售，百元价位，素质相当不错，其音质也有很好的口碑。

根据笔者用RMAA回路测试的结果分析，其输入特性也是相当不错的，下面就其各项测试结果进行一些分析，为了方便看到RMAA的评价，用版的测试结果，与版的结果是基本一致的。

图2

图2为Vibra128的总结果，与上述主板集成声卡相比，后5项指标都高出很多，只是频率响应稍差。

这是在一台800M处理器WIN2K操作系统的计算机上得到的结果，在另一台400M处理器WIN98操作系统的计算机上可以得到更好的结果，虽然都没有进行专门的降噪处理，指标已经相当不错了。

另一台上的噪声只有，其它指标也好许多，可以得到“Very good”的总评。

以下各项说明均引用Vibra128的测试结果。

如图3，在测试结果对话框中将鼠标移到某一数值条上右击鼠标，即可弹出一个对话框，让你选择显示图表、显示详细数值、或二者都显示。

下面我们就看看二者都显示的情况！

图3

如图4，这是频率响应的结果。

详细数值框显示“40Hz-15KHz，，；20Hz-20KHz，，-5.5”。

从曲线也可以看到频响不是很理想，在中高频有约正负1dB的波动，非常接近20KHz处衰减较多。

这是由于输入特性差造成的，主要是因为声卡的SRC算法不良而引起。

SRC即Sample Rate Conversion，也就是取样率转换。

因为该卡是符合AC’97规范的，核心频率为48KHz，在处理CD信号的频率时，需要运算转换。

而二者间是不能除尽的，因此算法的好坏直接影响结果。

根据专业网站提供的结果，其48KHz取样频率下输出频响曲线还是挺平的。

笔者推测其输入端是固定在的核心频率上的，因此会使48KHz的回路测试结果频响不平。

不过对于我们的测试应用，由于RMAA具有了频响校正的功能，这一点不平已经不算什么了，可以方便地通过校正来消除。

这里RMAA用的是专门设计的“类白噪声”信号，频带范围为5Hz至1/2取样频率。

其实质是一系列点频的混合，在1KHz至10KHz间最密集，而且其高低频都有衰减，其目的是与实际的音乐频谱尽量接近，并不是严格的白噪声（其它测试软件大多用标准的白噪声）。

而其分析方法虽然也是FFT，但也与其它软件有区别。

它并不将FFT分析的结果直接显示，而是将其与数字测试信号的FFT分析结果相比较，最后显示差值。

这也是由其测试信号的特殊性决定的，因为如果是标准的白噪声，其本身频谱是一条直线，比较不比较没什么区别。

图4

图5为噪声频谱曲线，可见其噪声大多集中在某些频点，其它频段的噪声都低于-110dB，总的噪声功率为（A）。

这时我们应该用“分段噪声”的概念去理解，因为FFT分析可以将固定频段的噪声分离出来。

也就是说并不是所有低于（A）的信号都不能处理，在1KHz以下，-90dB的信号就可以处理，当然质量不是很好。

图5

在数值框中我们可以看到噪声没有经过A均衡的值差别不大，从图中也可以看到噪声最高约在处，是人耳最敏感的频段。

不过在WIN98操作系统的计算机上这个峰移到了约12 KHz处，而且低很多。

另外数值框中还给出了噪声峰值和直流偏移的值（DC：

-0.01%）。

所谓直流偏移就是声卡参考电位的误差而导致输出波形被调制在一个固定的直流电平上的情况，一般多媒体声卡都或多或少存在，而高档专业声卡可以做到几乎没有直流偏移。

这只声卡的直流偏移还是比较小的。

RMAA分析噪声的方法是先去除直流偏移，然后再进行FFT分析，因为直流偏移会影响低频段的分析结果。

FFT分析分为16段，每段4096点，这样可以加快分析速度，降低系统要求，也容易进行A均衡计算处理。

总数65536点的FFT分析已经相当精确了，可以将48KHz取样频率的波形精确到分析。

以下的所有项目FFT分析都是分多段计算的，不再详述。

这样都是为了计算方便，最后将结果均衡显示。

图6为动态范围测试的结果。

动态范围的测试方法一般是用-60 dB/1KHz的信号来激励，测量其余频率的噪声及谐波总量。

数值显示经不经A均衡处理都在约81dB，不是很理想。

当然作为低价声卡的输入输出综合指标已经不错了，而在WIN98下还可以提高好几分贝，够得上“好”的评价。

从图中可以看到主要是由于产生了奇次谐波群。

图6

图7为总谐波失真THD测试结果。

所谓总谐波失真，就是用一个强的单频正弦信号激励系统，测量其谐波的总量，是典型的非线性失真测试项目。

一般大多用-3 dB/1KHz的信号来激励。

数值框的第一项是THD，第二项是“THD+noise”（总谐波失真加噪声），第三项是“THD+noise（A-weighted）”（A均衡总谐波失真加噪声），由于中文操作系统中无法完全显示，看起来令人迷惑（其它窗口和其它软件中也常存在类似情况）。

由图中曲线可见其谐波主要为3次，约-85dB左右。

0.012%的THD折算成分贝值约-78dB。

图7

图8

图8为互调失真加噪声（IMD+noise）的测试结果，测试信号为60Hz /-5 dB和7000Hz /-17 dB的混合。

数值窗口同样没有完全显示，应该是“IMD+noise”和“IMD+noise（A-weighted）”。

由图示曲线可以看到最大的互调失真信号实际是60Hz的三次谐波产生的，约-90dB。

谐波总量为0.028%，折合成分贝值约-71 dB，可见噪声占的比例很大。

不过在WIN98下能提高许多，得到“Very good”的评价。

图9

图9为立体声串扰测试的结果。

数值窗口显示了100 Hz、1K Hz、10K Hz三个点的数值，数值都很低，从曲线看也相当均匀，是很好的特性。

在WIN98下更好许多，能得到一个唯一的“Excellent”评价

RMAA音频测试

开始使用 RMAA 前，记得先利用 RMAA 里面的 Adjust levels 功能来逼近它所想要的音量。

如果这一点没有做到，很可能是破音的状况却不知道，那检测出来的成绩就会特别差；或是音量太小，RMAA 也会不予以检测，这都是要注意的部分。

Adjust levels 画面，请尽量逼近 0dB 与 -6dB。

由于 CardDeluxe 本身已经屡获国外各大专业媒体与专业网站（绝非一般普通计算机硬件网站！

）一致推崇，其输出入质量是非常的优秀，所以我们所有的测试，都是以 CardDeluxe 来当作录音装置，录下每个待测声卡的成绩。

经过约 30 秒左右的测试，就会出现成绩。

图为 CardDeluxe 的成绩。

每个测试过的音效装置，我们都提供了它的 RMAA 纪录文件，按下产品名称就可以下载回来，再透过 RMAA 加载这些 .sav 文件就可以取得更多的数据与图形，甚至 RMAA 还有比较（compare results）的功能，可以拿两份 .sav 档直接比较优劣，非常好用。

网页上我们只提供频率响应的图形，但是透过 RMAA + .sav 文件，您可以看到更多的图形与数据，有些声卡的成绩真的是令人大大的意外，图形会告诉你一切的。

^_^透过 compare results 功能，可以比较两组取样频率相同的成绩。

为什么我们要测试 44k、48k、96k 的成绩呢？

因为 AC97 规格强迫一般声卡都要在内部以 48k 为运算基础，但是一般的 CD 音乐最多是到达 44k，这就需要透过 SRC 的转换，将 44k 的数字数据转换成 48k，才能符合 AC97 的规格并且与其它的音效数据作运算，而 SRC 的好坏会影响声卡在 44k 时的成绩。

综观整个成绩我们可以发现，娱乐用途的声卡，在 48k 的输出质量都比较好，因为不论是 CODEC 或是音效芯片本身都是以 48k 的格式在运作，而 44k 的成绩则可以顺便用来检视声卡的 SRC 好坏，如果发现某张声卡在 48k 时的成绩不错，但是在 44k 时的成绩却有明显的下降，这就表示其 SRC 设计不良了。

至于 96k 的成绩，则是因为 RMAA 有提供这样的测试，所以我们一并测试。

专业声卡本身就标榜 24bit 96kHz 的处理能力，所以在这方面的成绩也都没有问题，而极少数的声卡也能处理 96kHz 16bit 的数据，我们就予以一并测试并且公布其成绩。

测试时，输出与输入的声卡在取样频率上必须一致，但是位数可以不同，所以所有的测试，都是以 16bit 来输出，用 24bit 录回检测。

测试计算机使用七盟 250W 电源，主机板 ASUS P2B98-XV，环境是 Windows98 SE 中文版，所有声卡均安装 VxD 驱动程序，只有瑞丽和氏璧XP是直接提供 WDM 驱动程序。

我们所提供的 .sav 档，会在 Additional info 字段填上驱动程序版本以及当时检测的音量，RMAA 希望我们将待测声卡的输出音量逼近 0dB，但是许多声卡都无法达到这样的输出音量，为了给大家最详尽的信息，所以我们将测试时的音量也一并纪录下来，给各位做为参考。

基本知识通常我们以 0dB 作为基准音量，在数字讯号上，最高只能纪录到 0dB，不能再大声，否则会被剪（cut）掉，听起来就是破音的现象。

因此如果想要录下一段非常饱满的声音，必须先确定这一段声音中的最大声处，不能超过 0dB，而要尽量逼近 0dB，才开始录音，这样就可以录下非常饱满的声音了。

我们在阅读关于声音质量分析的图形时，一般来说，纵轴是音量，单位是 dB（分贝）；横轴是频率，从左往右是低频往高频，单位是 Hz（赫兹），而且从左往右的频率分隔并不是线性的（linear），越往高频，频率之间的密度越高。

在阅读时务必先有这个概念，不要看错了。

频率范围又与取样频率有关，例如以音乐 CD 的质量来说，每秒取样 44100 次，那么频率范围能够达到的理论上限就是 44100 的一半，也就是 22050Hz。

所以在阅读图形时，请注意取样频率值，在 96000Hz 的图形中，频率范围自然延伸到 48000Hz，所以不要看到在右边部分衰减就以为成绩不好了，要看他是在什么值才衰减的。

人耳对于高频的感受能力因人而异，年纪越大，能够听到的频率也越低，一般来说能听到 18000Hz 就相当不错了，因此，过高的响应频率，对于人耳来说不会有直接的感受。

观看数据时，记得要注意正负号。

RMAA音频测试指标判读

频率响应好的频率响应，是在每一个频率点都能输出稳定足够的讯号，不同频率点彼此之间的讯号大小均一样。

然而在低频与高频部分，讯号的重建比较困难，所以在这两个频段通常都会有衰减的现象。

输出质量越好的装置，这一条频率响应曲线就越平直，反之不但在高低频处衰减的很快，在一般频段，也可能呈现抖动的现象。

透过 compare results 功能，可以比较两组取样频率相同的图形。

由图形可以知道，ONKYO SE-120PCI 从 2000Hz 开始往上提高，大约到了 18000-19000Hz 已经提高了近，随后开始衰减下来，而 CardDeluxe 则一直很平稳的在 20000Hz 附近才衰减下来，而且只掉了 0.2dB 左右；又因为这一份是 48000Hz 输出质量的测试，所以高频最多只会到 24000Hz，因此才会迅速衰减下来。

这是一个在低频部分响应频率不佳的例子，一直到 300Hz 左右才到达 0dB 正常位准。

噪音值「噪音」的简单定义就是在处理过程中所自行产生的讯号，而这些讯号与输入讯号无关，就可以定义为「噪音」。

这一个值越小越好。

图中表示的是从低频到高频，噪音的分布情况。

图形位置越低，震幅越小，成绩就越好。

动态范围动态范围（Dynamic Range）测试的是最大不失真讯号与噪音值的比例，此处的噪音指的是没有讯号输出时的噪音值。

动态范围的值越大越好。

音响界习惯用 -60dB 来检测这一个数值。

因为输出音量接近满载时，THD 的表现会比较差一点，而此时产生出来的谐波，会盖掉原本就存在的背景噪音，使得我们要测试的最大不失真音量与没有讯号输出时的噪音值之间的落差与比例缩小，造成成绩下降。

为了账面上的好看，用 -60dB 的音量去输出，不容易达到器材的满载，也就不容易造成 THD 增多的现象，如此一来测试成绩会比较好看。

因为是使用 -60dB 的 1000Hz 讯号去测试，所以图形中在 1000Hz 的为置有波峰，且峰顶位于 -60dB 附近，而在 1000Hz 一旁的噪音与谐波，自然是越低越好。

讯噪比讯噪比（SNR，S/N，Signal-to-Noise Ratio）虽然在本次测试中没有被引用，但由于这一个名词时常见到，也容易与动态范围产生混淆，所以一并提出解释。

讯噪比测试的是最大不失真讯号与噪音之间的比例，此处噪音的定义是有讯号发出时所伴随的调变噪音（Modulation Noise）加上器材原本就有的噪音。

相对于动态范围测试的噪音部分是只有无讯号输出时的噪音而有所不同。

这一个值越大越好。

总谐波失真Total Harmonic Distortion，简称 THD。

在讲解之前，先来了解 Harmon