Отчет тестирования Apple iPhone 5S (Профессиональный отчет)

Об отчете тестирования Это отчет для профессионалов с набором тестов для линейного выхода устройства. Альтернативный вариант отчета для "чайников" в разработке.

Набор тестов для линейного выхода может быть применен для выхода под наушники или АС, если в таком режиме возможно использовать устройство в качестве источника для подключения внешнего усилителя или если такой набор тестов может дать больше информации о реализации ЦАП в устройстве.

Основные данные отчета тестирования в режиме линейного выхода Apple iPhone 5S

В таблице приведены основные, наиболее важные технические характеристики Apple iPhone 5S

*общий канал наушников получен путем усреднения АЧХ между правым и левым каналом

• Протестировано в RAA с использованием АЦП E-MU1616m -7,01 дБ (среднее значение по правому и левому каналу)
• При проведении теста программно-аппаратный измерительный комплекс RAA был гальванически развязан по питанию и в спектрах исключено влияние земляных петель
• Сигнал тестировался с выхода: Jack
• Уровень сигнала при воспроизведении: Максимальный уровень
• Разрядность тестового сигнала : PCM 24 бит
• Источник тестового сигнала : Встроенный плеер

• imp - по импульсной характеристике iPhone 5S в этом отчете при воспроизведении в 44.1 кГц и записи в 192 кГц. У устройств с низким соотношением сигнал/шум АЧХ может быть неравномерность из-за вклада шума в спектр импульса. В диапазоне выше 20 кГц могут наблюдаться всплески, вызванные наводками или шумом.
• multy - по максимумам амплитуд мультитонового сигнала iPhone 5S в этом отчете. Используется 50 синусоид, этот сигнал устойчив к шумам и наводкам, но строится по 50 координатам, из-за чего линия АЧХ не такая подробная как у импульса.

Тест проводится с использованием мультитоновых сигналов iPhone 5S в этом отчете. Каждая линия графика строится по 50 координатам. Неравномерность (изрезанность) графика обычно вызвана фоновым шумом устройства.

Красная зона с -45° до +45° указывает на подмешивание в фазе. При подмешивании в фазе звучание приближается к монофоническому (худший случай – это монозвучание при взаимном проникновении каналов под 0 дБ при подмешивании в фазе).

Синяя зона с 135° до 225° показывает подмешивание в противофазе. При подмешивании в противофазе звучание обладает эффектом более широкой сцены, размытости источников звука, ослаблением и худшей артикуляции баса, включая остальные источники в центре. Худший случай примера звучания при взаимном проникновении каналов под 0 дБ в противофазе – это обрыв общего «минусового» провода.

При значении параметра взаимного проникновения каналов лучше -60 дБ, фоновый шум вносит высокую погрешность и определение фазы недостоверно. Основными признаками высокой погрешности результата является график с сильной неравномерностью или график находится за пределами зон фазы и противофазы. При взаимном проникновении каналов лучше -60 дБ особой значимости значении фазы нет. Критичное значение, при котором фаза важна – это значения взаимного проникновения хуже -40 дБ.

Тест проводится с использованием мультитоновых сигналов. Каждая линия графика строится по 50 координатам. Неравномерность (изрезанность) графика обычно вызвана фоновым шумом устройства.

Характер искажений (распределение гармоник) и его субъективное звучание график не показывает. Данная характеристика косвенная и для более точного результата надо оценивать спектры гармонических искажений от амплитуды iPhone 5S , по которым этот график построен.

По графику можно оценить максимальный выходной уровень напряжения и дать предположительную оценку о согласовании с последующим звеном тракта (например усилителем). В левой части графика кривая всегда уходит под углом вверх, т.к. при снижении полезного сигнала уменьшается соотношение сигнал/шум.

В качестве расширенной оценки строится пунктиром уровень нормированного коэффициента гармонических искажений . Обозначается как T'HD.

Характер искажений (распределение гармоник) и его субъективное звучание график не показывает. Данная характеристика косвенная и для более точного результата надо оценивать спектры гармонических искажений от амплитуды iPhone 5S , по которым этот график построен.

По графику можно оценить максимальный выходной уровень напряжения и дать предположительную оценку о согласовании с последующим звеном тракта (например усилителем). В левой части графика кривая всегда уходит под углом вверх, т.к. при снижении полезного сигнала уменьшается соотношение сигнал/шум.

В качестве расширенной оценки строится пунктиром уровень нормированного коэффициента гармонических искажений . Обозначается как T'HD.

Во время теста воспроизводится импульс с частотой дискретизации 44.1 кГц, а запись производится с частотой дискретизации 192 кГц / 24 бит. По спектру импульса строится график АЧХ iPhone 5S и график алиасинга iPhone 5S в этом отчете.

При тестировании NOS ЦАП и ЦАП с настройкой фильтра, эмулирующего NOS режим, на форме волны могут быть колебания от ЦФ АЦП, работающего в режиме 192 кГц.

Длительность колебаний оценивается на графике огибающей импульса iPhone 5S

Огибающая импульсной характеристики представляет собой сумму модулей полуволн импульсной характеристики iPhone 5S , построенной в логарифмическом масштабе.

Визуальное разрешение импульсной характеристики, построенной в линейном масштабе ограничено 40 дБ и для того, чтобы разглядеть что-то на малых уровнях, необходимо использовать увеличение. Вместо того, что бы рассматривать график импульса в разных масштабах, достаточно построить один график огибающей в логарифмическом масштабе.

При тестировании NOS ЦАП и ЦАП с настройкой фильтра, эмулирующего NOS режим, на форме волны могут быть колебания от ЦФ АЦП, работающего в режиме 192 кГц.

На огибающей можно визуально оценить длительность времени на pre-ring (колебания до максимума импульса) и post-ring (колебания после импульса). В справочной информации на микросхемы ЦАП часто приводят значения длительности pre-ring как Delay (Временная задержка, которую вносит ЦФ для музыкального сигнала или в режиме триггера). Значения приводятся обычно не в мс, а в семплах от начала колебаний до максимума импульса. Конечное время будет зависеть от частоты дискретизации и оно равно как t=fs/nsample. Т.е. частота дискретизации делится на указанное количество семплов. Здесь по графику можно сделать обратное вычисление. Точность определения длительности времени колебаний до вершины импульса зависит от зашумленности сигнала.

По относительному уровню выброса колебаний можно оценить требования к запасу по амплитуде напряжения для обвязки ЦАП.

Строится по производной импульсной характеристике iPhone 5S . При тестировании NOS ЦАП и ЦАП с настройкой фильтра, эмулирующего NOS режим, на форме волны могут быть колебания от ЦФ АЦП, работающего в режиме 192 кГц.

В большинстве случаев визуальная АЧХ для всех типов сигнала одинакова, но содержит разную подробность по частоте и вертикали.

У некоторых современных ЦАП подавление алиасинга зависит от типа сигнала и получается разная АЧХ для разных сигналов. Это может указывать на более сложный алгоритм обработки цифрового фильтра ЦАП.

Во время теста воспроизводится импульс, мультитон и шумовой сигнал с частотой дискретизации 44.1 кГц, а запись производится с частотой дискретизации 192 кГц / 24 бит.

С выхода ЦАП воспроизводится симуляция сигнала с транкейтом и чистый тон синуса с амплитудой -90.31 dBFS. При таком уровне сигнал с транкейтом представляет собой отчетливые "ступеньки", высотой в 1 бит для 16-ти битного сигнала.

Если визуально оба сигнала представляют собой "ступеньки", это значит, что устройство некорректно понижает разрядность сигнала, а если один сигнал является "ступеньками", а второй синусоидой, то воспроизведение корректно (либо производится корректное понижение разрядности).

Для тестов используется два тона, 1 кГц и 100 Гц. По умолчанию форма волны показана с отфильтрованными высокочастотными помехами (например от ноизшейпинга ЦАП) и неравномерность линий не имеет прямого отношения к зашумленности или поведению цифрового фильтра ЦАП.

Дополнительно приводится форма волны "как есть" в режиме записи 192 кГц обозначенная "no filter", которая с позиции определения корректности воспроизведения 24 бит полезной информации не несет, но приводится для аудиофилов и начинающих "инженеров". Благодаря виду волны с шумами до 100 кГц наглядно показывается, что нет смысла по неравномерности линии определять работу цифрового фильтра ЦАП. При этом, если бы запись производилась в еще больших частотах дискретизации, шума было бы еще больше.

По вертикали шкала представлена в вольтах, по горизонтали - время. В рамках теста, величина напряжения не является показателем качества, а график стоит рассматривать как векторный рисунок.

Спектры высокого разрешения

Тест проводится на сигнале большой продолжительности с усреднением спектров для выявления периодических сигналов и фильтрации не периодического шума. Такой подход позволяет получить высокое разрешение по спектру и при этом эффективно уменьшить уровень шумовой полки.

Уровень шумовой полки не отражает значения сигнал/шум при сравнении различных устройств. Для повышенной точности тестирование проводится с запасом по амплитуде для записывающего АЦП. Для разных продуктов этот запас разный и соответственно уровень шумовой полки не зависит от конечного значения сигнал/шум.

Хорошим считается график с равномерным уровнем шумовой полки и отсутствием каких-либо пиков. Пики на графике являются не желательными, т.к. равномерный шум обычно не слышен, а тональные составляющие можно услышать на малых амплитудах в паузах и на фоне тихих участков в композиции.

При отсутствии клиппирования , интерес к графику "академический", т.к. в большинстве случаев уровень искажений слишком мал для оценки слышимости по существующим психоакустическим моделям.

При наличии клиппирования на спектре, для улучшения качества звучания устройства желательно снизить уровень громкости до ЦАП, если это возможно. Точный уровень снижения сигнала можно определить по графику гармонических искажений от амплитуды iPhone 5S в этом отчете.

Около 0 dBFS клиппирование может быть вызвано алгоритмом SRC до ЦАП или особой настройкой цифрового фильтра в ЦАП. В остальных случаях клиппирование обычно вызвано неудачной схемотехники обвязки ЦАП.

В качестве расширенной оценки производится подсчет нормированного коэффициента гармонических искажений . Обозначается как T'HD.

Для эффективного снижения уровня шумовой полки iPhone 5S на графиках "высокого разрешения" в этом отчете тест проведен на сигнале большой продолжительности .

Если тест гармонических искажений iPhone 5S показывает работу ЦАП на сигнале максимальной амплитуде и выявляет в первую очередь качество обвязки, то тест динамического диапазона делает оценку сигнала малой амплитуды на линейность ЦАП, где обвязка не вносит искажений.

Для устройств, у которых прослеживаются искажения в тесте динамического диапазона, рекомендуется использовать аналоговую регулировку громкости, а не цифровую до ЦАП. Обычно плохую линейность в тесте динамического диапазона демонстрируют ЦАП с архитектурой R2R.

В случае с линейными ЦАП и хорошей обвязкой Бывают ситуации, когда искажения появляются еще до ЦАП при некорректной обработке данных, например от транкейта или другой некорректной обработке сигнала.

Для эффективного снижения уровня шумовой полки iPhone 5S на графиках "высокого разрешения" в этом отчете тест проведен на сигнале большой продолжительности .

Полезный сигнал в этом тесте может отсутствовать, если используется грубое округление с разрядностью хуже, чем 16 бит .

Если в тесте динамического диапазона iPhone 5S выявляется в первую очередь нелинейность ЦАП, то в этом корректную передачу данных в ЦАП.

Для устройств, у которых прослеживаются искажения в этом тесте, рекомендуется использовать аналоговую регулировку громкости при регулировке уровня более 50 дБ.

Для эффективного снижения уровня шумовой полки iPhone 5S на графиках "высокого разрешения" в этом отчете тест проведен на сигнале большой продолжительности .

Идеологически интермодуляционные искажения более показательны с позиции демонстрации искажений от сигнала не только в сторону высоких частот относительно основной гармоники, как в тесте гармонических искажений iPhone 5S, но и в сторону низких частот. Двухтональный сигнал ближе к реальному музыкальному сигналу. В то же время, психоакустических моделей для искажений меньше. Тесты интермодуляционных искажений лучше выявляют разницу между цифровыми фильтрами.

При наличии клиппирования на спектре, для улучшения качества звучания устройства желательно снизить уровень громкости до ЦАП, если это возможно. Точный уровень снижения сигнала можно определить по графику интермодуляционных искажений (SMPTE) от амплитуды iPhone 5S в этом отчете.

Тест SMPTE состоит из двух гармоник, низкочастотной 60 Гц и высокочастотной 7 кГц. Амплитуды гармоник соотносятся как 4 к 1. Искажения проявляются на частотах, равной разнице и сумме основных тонов, т.е. на частотах m*f1+-n*f2, где m и n означают порядки искажений, а f1 и f2 основные гармоники. Обычно делают визуальную оценку по дополнительным гармоникам вокруг тона 7 кГц.

Клиппинг при 0 dBFS в тесте интермодуляционных искажений для некоторых ЦАП является нормой и обусловлен использованием штатного цифрового фильтра в ЦАП. К таким ЦАП например относится семейство PCM17xx.

Для эффективного снижения уровня шумовой полки iPhone 5S на графиках "высокого разрешения" в этом отчете тест проведен на сигнале большой продолжительности .

Идеологически интермодуляционные искажения более показательны с позиции демонстрации искажений от сигнала не только в сторону высоких частот относительно основной гармоники, как в тесте гармонических искажений iPhone 5S, но и в сторону низких частот. Двухтональный сигнал ближе к реальному музыкальному сигналу. В то же время, психоакустических моделей для искажений меньше. Тесты интермодуляционных искажений лучше выявляют разницу между цифровыми фильтрами.

При наличии клиппирования на спектре, для улучшения качества звучания устройства желательно снизить уровень громкости до ЦАП, если это возможно. Точный уровень снижения сигнала можно определить по графику интермодуляционных искажений (CIFF) от амплитуды iPhone 5S в этом отчете.

Тест CCIF состоит из двух высокочастотных гармоник на 19 и 20 кГц. Амплитуды гармоник соотносятся как 1 к 1. Искажения проявляются на частотах, равной разнице и сумме основных тонов, т.е. на частотах m*f1+-n*f2, где m и n означают порядки искажений, а f1 и f2 основные гармоники. Обычно делают визуальную оценку по дополнительным гармоникам кратным 1 кГц (разнице 19 и 20 кГц).

Клиппинг при 0 dBFS в тесте интермодуляционных искажений для некоторых ЦАП является нормой и обусловлен использованием штатного цифрового фильтра в ЦАП. К таким ЦАП например относится семейство PCM17xx.

Для эффективного снижения уровня шумовой полки iPhone 5S на графиках "высокого разрешения" в этом отчете тест проведен на сигнале большой продолжительности .

Считается, что такой тип сигнала более сложен и охватывает весь частотный диапазон, чем одиночный или двутональный сигнал. Мультитон наиболее близок к музыкальному сигналу и тем самым более точно выявляет количество искажений. Но, из-за большого количества субгармоник, визуально сложнее разделить гармоники младших и старших порядков, и порой гармоники младших порядков полностью перекрывают старшие.

Используется два многотональных сигнала (мультитона) на 10 и 50 синусоид. Амплитуды синусоид равны между собой в каждом из сигналов. Для 10-ти тонального сигнала максимальный уровень каждой гармоники равен около -22 dBFS при общем 0 dBFS, для 50-ти тонального около -30 dBFS при общем 0 dBFS.

Визуально на графике вершины гармоник могут немного различаться, это связано с алгоритмом FFT, где каждый тон представлен несколькими бинами, а график строится не по их суммарной мощности, а по максимальной амплитуде.

При наличии большого количества искажений на спектре, для улучшения качества звучания устройства желательно снизить уровень громкости до ЦАП, если это возможно. Точный уровень снижения сигнала можно определить по графику искажений мультитона от амплитуды iPhone 5S в этом отчете.

Для эффективного снижения уровня шумовой полки iPhone 5S на графиках "высокого разрешения" в этом отчете тест проведен на сигнале большой продолжительности .

Тестовый сигнал представляет собой шум в частотном диапазоне 3

В более широком диапазоне амплитуд график представлен искажения шума от амплитуды iPhone 5S в этом отчете.

Для эффективного снижения уровня шумовой полки iPhone 5S на графиках "высокого разрешения" в этом отчете тест проведен на сигнале большой продолжительности .

Широкополосный джиттер выглядит как равномерный подъем шумовой полки. Низкочастотный джиттер как юбка вокруг основного тона.

Тестовый сигнал представляет собой спектр синуса на частоте, в четыре раза меньшей основной частоты дискретизации. Для 44.1 кГц частота составляет 11025 Гц.

Выбор 44.1 кГц для теста неслучаен. В формате 44.1 кГц предсталено более 95% всего музыкального контента. В кратных 44.1 кГц частотах представлен DSD контент. В 48 кГц представлены звуковые дорожки к видео. В кратных 48 кГц представлен контент от DVD-Audio. Некоторые устройства могут обеспечивать хороший результат только в кратных частотах 48 кГц и с ними желательно использовать

Минимальные пороги искажений от джиттера при тестировании через E-MU1616m можно посмотреть в тесте с двумя E-MU1616m, где общее значение джиттера является удвоенным. В таблице приводятся данные по скорости воспроизведения (относительно записи Е-MU1616m). Чем меньше отклонение, тем лучше результат.

Для эффективного снижения уровня шумовой полки iPhone 5S на графиках "высокого разрешения" в этом отчете тест проведен на сигнале большой продолжительности .

Спектры от амплитуды

По графику можно сделать вывод о необходимости понижения уровня сигнала до ЦАП для устранения избыточных искажений при максимальных уровнях сигнала около 0 dBFS . Хорошим результатом считается, если около 0 dBFS нет заметного роста искажений.

В качестве расширенной оценки производится подсчет нормированного коэффициента гармонических искажений . Обозначается как T'HD.

Тест проведен на сигнале средней продолжительности . Шумовая полка на графике выше, чем на спектрах гармонических искажений "высокого разрешения" iPhone 5S с максимальными амплитудами.

За счет подробных спектров с большим диапазоном тестируемых амплитуд, анализ характеристик подобен виртуальному тестированию линейного выхода в реальном времени.

Идеологически интермодуляционные искажения более показательны с позиции демонстрации искажений от сигнала не только в сторону высоких частот относительно основной гармоники, как в тесте гармонических искажений iPhone 5S, но и в сторону низких частот. Двухтональный сигнал ближе к реальному музыкальному сигналу. В то же время, психоакустических моделей для искажений меньше. Тесты интермодуляционных искажений лучше выявляют разницу между цифровыми фильтрами.

Тест SMPTE состоит из двух гармоник, низкочастотной 60 Гц и высокочастотной 7 кГц. Амплитуды гармоник соотносятся как 4 к 1. Искажения проявляются на частотах, равной разнице и сумме основных тонов, т.е. на частотах m*f1+-n*f2, где m и n означают порядки искажений, а f1 и f2 основные гармоники. Обычно делают визуальную оценку по дополнительным гармоникам вокруг тона 7 кГц.

Тест проведен на сигнале средней продолжительности . Шумовая полка на графике выше, чем на спектрах интермодуляционных искажений "высокого разрешения" iPhone 5S с максимальными амплитудами.

Клиппинг при 0 dBFS для некоторых ЦАП является нормой и обусловлен использованием штатного цифрового фильтра в ЦАП. К таким ЦАП например относится семейство PCM17xx.

За счет подробных спектров с большим диапазоном тестируемых амплитуд, анализ характеристик подобен виртуальному тестированию линейного выхода в реальном времени.

Идеологически интермодуляционные искажения более показательны с позиции демонстрации искажений от сигнала не только в сторону высоких частот относительно основной гармоники, как в тесте гармонических искажений iPhone 5S, но и в сторону низких частот. Двухтональный сигнал ближе к реальному музыкальному сигналу. В то же время, психоакустических моделей для искажений меньше. Тесты интермодуляционных искажений лучше выявляют разницу между цифровыми фильтрами.

Тест CCIF состоит из двух высокочастотных гармоник на 19 и 20 кГц. Амплитуды гармоник соотносятся как 1 к 1. Искажения проявляются на частотах, равной разнице и сумме основных тонов, т.е. на частотах m*f1+-n*f2, где m и n означают порядки искажений, а f1 и f2 основные гармоники. Обычно делают визуальную оценку по дополнительным гармоникам кратным 1 кГц (разнице 19 и 20 кГц).

Тест проведен на сигнале средней продолжительности . Шумовая полка на графике выше, чем на спектрах интермодуляционных искажений "высокого разрешения" iPhone 5S с максимальными амплитудами.

Клиппинг при 0 dBFS для некоторых ЦАП является нормой и обусловлен использованием штатного цифрового фильтра в ЦАП. К таким ЦАП например относится семейство PCM17xx.

За счет подробных спектров с большим диапазоном тестируемых амплитуд, анализ характеристик подобен виртуальному тестированию линейного выхода в реальном времени.

Считается, что такой тип сигнала более сложен и охватывает весь частотный диапазон, чем одиночный или двутональный сигнал. Мультитон наиболее близок к музыкальному сигналу и тем самым более точно выявляет количество искажений. Но, из-за большого количества субгармоник, визуально сложнее разделить гармоники младших и старших порядков, и порой гармоники младших порядков полностью перекрывают старшие.

Используется два многотональных сигнала (мультитона) на 10 и 50 синусоид. Амплитуды синусоид равны между собой в каждом из сигналов. Для 10-ти тонального сигнала максимальный уровень каждой гармоники равен около -22 dBFS при общем 0 dBFS, для 50-ти тонального около -30 dBFS при общем 0 dBFS.

Тест проведен на сигнале средней продолжительности . Шумовая полка на графике выше, чем на спектрах мультитона "высокого разрешения" iPhone 5S с максимальными амплитудами.

За счет подробных спектров с большим диапазоном тестируемых амплитуд, анализ характеристик подобен виртуальному тестированию линейного выхода в реальном времени.

Тестовый сигнал представляет собой шум в частотном диапазоне 3

Тест проведен на сигнале средней продолжительности . Шумовая полка на графике выше, чем на спектрах интермодуляционных искажений "высокого разрешения" iPhone 5S с максимальными амплитудами.

За счет подробных спектров с большим диапазоном тестируемых амплитуд, анализ характеристик подобен виртуальному тестированию линейного выхода в реальном времени.

Измерения Apple iPhone 5S проведены Романом Кузнецовым на программно-аппаратном комплексе RAA.

Тест Apple iPhone 5S проведен как черного ящика, без учета стоимости и престижа. Это главный принцип измерений и разработки тестов в RAA.

Известен под никами

Информация для авторов. Вы можете свободно использовать графики в своих статьях с ссылкой на нас.

Для Apple iPhone 5S доступны отчеты и сервисы сравнения/подбора/совместимости разного уровня сложности. Вы находитесь в профессиональном отчете.

Информация для пользователей начального уровня

Информация для профессионалов

Комментарии

Хотите оставить комментарий или задать вопрос? Зарегистрируйтесь или войдите под своим логином