智能手机音频质量专业测试：Nexus 5彻底暴露

评价一款智能手机，我们会看它造型设计得怎么样，屏幕看上去如何，处理器是不是够强大，电池是否耐用，如此等等，但却极少有人关心音频质量，绝大多数用户都满足于能发声就行。其实不光是智能手机，传统PC也早已如此，除了少数发烧友，集成声卡完全绰绰有余，现如今不少高端主板开始拼音频实在是找不到其它卖点而已。
但是没有声音，再好的戏也出不来。拿着手机不管听音乐还是玩游戏，不管是通过扬声器还是借助耳机，都是对音频质量的考验。
AnandTech近日就组织了一次特别的音频测试，一起来学习学习吧。
测试设备自然要去找Audio Precision。这家历史超过四分之一个世纪的老牌公司拥有全世界质量最好的音频测试设备，模拟、HDMI、光纤、同轴、蓝牙都不在话下。事实上，几乎每一个从事音频研究的工作室、实验室内都可以找到它的身影。
就在最近，Audio Precision发布了针对安卓设备的音频测试套装，再加上其专业的音频分析器，测量精度前所未有。
测试平台就采用Audio Precision APx系列音频分析器，首先是APx582，拥有两个模拟输出、八声道模拟输入。输出这里并没有用，因为所有测试音频都是在它上边播放的。
耳机本期只用很常见的苹果Earbuds，后期还会加入AKG K701、Grado SR60。
测试项目包括最大输出级别、总谐波失真加噪音(THD+N)、频率响应、动态范围(NDR AES17)、串扰(Crosstalk)、阶跃响应(Stepped Response)，以及Nexus 5、LG G2问题专场。厂商们在测试音频产品的时候用的也是这些项目，而且大多数都是在组大输出级别上进行的，因为多数放大器此时表现最佳。
参测手机包括iPhone 5、Nexus 5、Galaxy Note3、Galaxy S4、HTC One(只作为反面典型出现一次)。AnandTech表示后续会不断补充数据，并加入更多测试项目。

【总谐波失真加噪音】
TND+N用来衡量输出音频相比于信号源的失真、噪音程度，自然是越小越好。它在最大音量下使用1kHz频率的正弦波进行测试。因为背景噪音是不可能完全消除的，所以最大输出时的TND+N总是最好的。
测试结果取两个：正弦波、FTT(快速傅立叶变换)频谱。
正弦波的两个声道应该完美契合，而且波形尽量符合正弦曲线。FFT频谱则应该看到一个单独的1kHz峰值，其它都尽量低，理论上要全部低于基音-120dB。

iPhone 5的正弦波，两个声道完全一致，标准的正弦曲线，是个好榜样。

Nexus 5就不行了，左声道(绿色曲线)缩水得很厉害，看起来耳机放大器不足以在最大音量下同时驱动两个声道。系统升级到安卓4.4.1也是如此。
iPhone 5 TND+N只有微不足道的0.003134％，Nexus 5则达到了13.789197％。这有多糟糕呢？一般来说超过1％就认为不合格，Nexus 5简直糟透了，而且是硬件问题，不可能通过升级系统解决。

iPhone 5 FTT频谱非常安静。2kHz、3kHz、50kHz出现了一些小的峰值，但都在人耳感知范围之外。

Nexus 5的右声道没问题，左声道就凌乱了，第二(2kHz)、第三个(3kHz)谐波只有-18dB、-24dB，甚至第九个都有-52dB。正是这导致了超高的TND+N。后边还会看到更多细节。

Galaxy S4要比iPhone 5也低得多，但是1kHz峰值也偏低。

Galaxy Note3与之类似。

接下来我们把TND+N和频率对应关系做成曲线。这是Galaxy S4，左右声道均只有整个频谱的大约0.05％，很稳定。

Galaxy Note3也不超过0.08％。

Nexus 5则是这样的，右声道在0.01％上下波动，左声道却超过了3％。如果是低音量下结果会完全不同，后边你就知道了。

iPhone 5也有明显的高低起伏，但除了两端都不超过0.07％，而且左右声道保持了基本一致。
【频率响应】
测试了从20Hz到20kHz的61种音调，然后全部折合成1kHz，检查与其最大偏差。完美情况下应该是一条为零的水平直线，并且可以通过EQ活者耳机调整。

Galaxy S4在这个项目上表现最好，总偏差仅为0.014dB。

Galaxy Note3也很不错。

Nexus 5同样过关。

iPhone 5是最坏的，不过偏差也只有0.089dB，而且有趣的是它没有像三星和其它很多手机那样，丢掉20kHz，如果不考虑这个那么iPhone 5的结果也还是很棒的。

反面典型是HTC One，特别是开启了Beats音效之后。60-90Hz下的偏差达到了+3.5dB，之后很快恢复正常，但是超过6.5kHz后又上去了。
【最大输出级别】
源于固定TND+N的1kHz测试音，越高越好，更重要的是面对动态范围音频不会丢失波形。
不过本章节没有图表，只有数字。
iPhone 5是本次测试中最给力的，达到了32.46毫瓦，Nexus 5 22.24毫瓦次之，然后是Galaxy Note3 11.81毫瓦、S4 3.895毫瓦。
输出级别每翻一番，输出音量就增加3dB，这是我们能听到的最小音量变化。
因此，即便iPhone 5的输出级别八倍于Galaxy S4，音量也只差9dB——10dB的差异才能让音量翻一番。
【动态范围(DNR)】
反应最高音量与背景噪音的差别。背景噪音越大，动态范围就越小。放大器部分越强，动态范围一般就越大。
背景噪音是不可能完全消除的，因此这个参数也就是最大音量和最小音量的比值，而随着音量的提高，音乐和噪音之间的差异也会越来越大。
注意：这个指标和信噪比类似，单位都是分贝，也都是越高越好，但并不相同。信噪比(SNR)是有效正常输出信号和同时产生噪音的比值。
iPhone 5又赢了一次，92.214dB；Nexus 5再一次垫底，89.332dB。
不过，3dB的差别基本上无关大局。事实上，只要这个指标不低于80dB，就不需要担忧。
【串扰】
它代表从一个通道“流窜”到另一个的信号量，一般用-dB(负值)或者某只耳朵比应有的安静多少来衡量，自然都是越低越好。
还是只有数字而无图表。Note3是极好的，-117.2dB，两个耳朵不可能听出不同。
iPhone 5最差劲，但也只有-75.624dB，仍然基本不可能分辨出来。
【阶跃响应】
使用1kHz 0dBFS音调，输出级别从最高到最低，结果就是一条阶梯状的曲线。

Galaxy Note3是个好例子，每个阶梯都是大约-5dBu，也都很干净、很平稳。随着越走越低，背景噪音的影响开始浮现，到最后一阶就完全是背景噪音了。

Galaxy S4与其如出一辙，就是输出级别稍低一些。

Nexus 5是这样的。注意最上边的第一阶左右声道偏离很明显。此时输出级别是最高的，也就是最大音量，正是此前那些丢掉的正弦波峰和波谷。
事实上，直到第四阶左右声道才完全一致，所以建议Nexus 5用户的音量不要开得过大，最好避开最高的三档。

iPhone 5的也挺好。
【Nexus 5、LG G2的问题】
这么多测试项目中，Nexus 5好几次都出现了明显的麻烦，并且集中在左声道峰值音量。LG G2使用了与其类似的平台，但并不完全一致，所以看看它是不是也有同样的问题。
-0dBFS、最大音量的1kHz正弦波是让Nexus 5最头疼的，这是任何设备所能发出的最高音。

LG G2左右声道依然分别有0.546528％、0.0033338％的波动，但要比Nexus 5好多了。
关键在于电压。Nexus 5的峰值驱动电压达到了1.3-1.4V，G2则从未超过0.7V，差了足足一倍。还有正弦交流信号的有效电压值，G2仅有475.3mVrms，Nexus 5左右声道则是843.6、982mVrms。
用人话说就是，LG G2给耳机放大器施加的压力小得多，避免了出问题的输出级别，Nexus 5则傻乎乎地都上了。
更多细节可以看阶跃响应的THD+N。

Nexus 5的三个最高音量级别(15-13)，THD+N在左声道超过了0.3％，右声道则低于0.01％，12级开始就没事儿了。

LG G2最大音量下左通道TND+N 0.55％，然后降到了0.03％，右通道则上来就基本相当于Nexus 5 14级。到了13级，俩手机就没什么不同了。
Nexus 5、LG G2有着同样的缺陷，但是LG通过降低耳机放大器的最大输出级别隐瞒了起来，结果就是最高音量偏低。Nexus 5今后肯定会通过更新向LG G2学习，除非在新的批次里更换硬件。
需要注意的是，Nexus 5最近被曝出严重的音频问题，包括嘶嘶声、跳音、超高噪音、极低音量等等，但那是在使用麦克风的情况下，用耳机时只要别把音量调到最高，就基本没什么了。