苹果 Apple TV 3代S/PDIF输出数字音频信号音质测评报告
赵宇为 于 2012.06.24 06:15:38 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:09.50/342

2010年9月,苹果发布第二代Apple TV产品,与前一代产品不同,Apple TV也成为了iOS设备中的一员,当时Apple TV2的硬件与其他iOS设备保持同步,使用了苹果A4处理器。2012年3月,Apple TV3与new iPad同时发布,在外形上与前一代产品保持一致,处理器更新为A5处理器,由于SoC内图形单元和视频加速单元的同步升级,Apple TV3在高清视频规格支持上有了全面提高。Apple TV在输出功能上提供了一个HDMI和一个S/PDIF光纤输出接口,按照惯例我们对它的光纤输出音频信号品质进行客观与主观测试。

  • 与我们发布Apple TV3拆解文章已经过去了半个多月时间,在我们很多音质测评文章中,似乎苹果的iOS设备测试是最为省事的,印象中它的品质一直保持在同类产品中较好的水准,而多年来特点也并没有太多变化。甚至低端的iPod产品,也有类似的风格和同类产品中更好的品质。但Apple TV3的数字输出,却遇到了不小的问题。为了反复验证问题,我们花去了一些时间。

  • 首先来看硬件配置,苹果Apple TV3使用A5核心的SoC处理器,在拆解中看到除了NAND Flash芯片、网络芯片外,还有两颗主要的Apple标识的芯片,不知其作用[其中一颗也许用于遥控控制等]。而Apple TV3使用的这颗A5处理器与iPhone 4S和iPad2中的稍有不同。苹果在发布会上称,Apple TV3使用的是单核心A5处理器,而专业芯片研究网站chipworks从腐蚀芯片发现,这颗A5处理器仍然基于双核心架构设计,但的确只保留了一个ARM核心,而且芯片面积缩小了41%。在拆解中,我们虽然还是看到了A5的字样,但实际上它是与内存芯片PoP堆叠封装的。

  • 虽然目前Apple TV3仍然没有越狱,但从越狱后的Apple TV2来看,苹果在Apple TV上使用的iOS操作系统也与iPhone、iPad上不同,我们也没有看到相关应用程序的移植,当然,似乎这种移植大多数也没有太多实用价值。做以上说明,不是抱怨Apple TV的iOS不兼容iPhone,而是与我们下文分析一些问题有关。

    客观测试

  • 按照惯例,我们对Apple TV3的S/PDIF光纤输出进行了一组客观测试,测试还是选用专业级声卡录入的形式,结合常见的分析方式,提供直观的测量结果。由于Apple TV3的内部存储空间只是用于系统或者交互文件缓存,所以测试播放时可以使用Airplay完成。关于Airplay的音质测评,我们曾经在Airport Express测试中使用过,这种通过WiFi无线网络的传输,并不存在严重缺陷,是值得信赖的。但Apple TV3测试却遇到了信号不稳定的问题。

    为了保证测试准确性,我们尝试了使用Windows操作系统、OS X 10.7操作系统的电脑通过iTunes Airplay播放;另外,还使用了iOS设备,通过Airplay进行播放与测试。各种测试条件下,得到的结果稍有不同,但主要问题还是非常严重。

    由于Apple TV3输出的数字信号十分不稳定,导致RMAA测试无法进行,所以下面我们只通过不同信号、不同播放环境下的频率扫描频谱图来进行讲解。关于频率扫描的频谱光视图,是我们经常用来使用的分析工具。正常情况下,我们播放一个标准电平-1dB的从20Hz-20kHz正正弦波扫描信号,在图中,坐标横轴为时间轴,纵轴为原点是20Hz的信号频率。在这种光谱分析视图下,为一条干净明亮的直线。而我们这里还专门进行了一组1kHz恒定频率的扫描测试。

  • 从我们测试图片,大家不难发现,在波形扫描中,信号有不规律的平行于纵坐标轴的脉冲信号出现。这在测试很多数字设备输出时会遇到,甚至一些质量不好的光纤,或者老化的激光头、污染的激光头等都会遇到这样问题。不过,经过我们反复验证,这就是Apple TV3自己本身的问题。

    从录音声卡识别来看,Apple TV3首先锁定48kHz采样率信号输出,当播放44.1kHz时,可能发生SRC,但从实际测试来看并不会出现特别严重的信号无限重叠,扫描图形表现情况与48kHz类似。这种播放时脉冲原因较为复杂,一般与数字输出信号时钟紊乱,录音和接受设备无法同步等都有关系。

    无论使用Windows或者iOS,无论使用有线网络还是WiFi网络,这种问题在Apple TV3上都无法避免。如图所示,我们进行了几组频率扫描测试。其中第一组,基于Windows iTunes的Airplay,全部使用有线局域网;第二组,使用iPhone 4进行Airplay;第三组,使用Macbook OS X操作系统,Airplay,测试结果大同小异。在第三组中,我们展示了连续两个10秒钟测试波形,你会发现,它的信号非常不稳定,这两个连续10秒的测试其实也是不同的。

  • 值得注意的是,在以iPhone或者iPad作为播放源通过Airplay播放至Apple TV3时,在高频部分还似乎专门设置了截止频率,高频最高频率大概只能达到16kHz多一些。这与是否使用WiFi网络是无关的,只与iPhone和iPad有关。

  • 主观听感

    我们通过光纤输出到MD30解码器,虽然MD30解码器的FIFO设计可以接管数字输入信号的时钟,但对于这种明显存在问题的数字信号仍然无法修复。在播放频率扫描信号时,可以清楚的听到脉冲信号带来的爆音。其实,这个问题不仅仅在光纤输出时存在,当播放测试信号时,通过HDMI输出,在电视机上一样可以清楚的发现爆音问题,以及通过iPhone、iPad输出时,高频衰减的问题。

    不过,这个问题在平时使用中也许是较难察觉的。首先,我们测试信号为-1dB,这种强度的信号在我们日常使用中比较少遇到,也许只有在特别高峰值时偶尔出现。一般,我们配合液晶电视连接Apple TV3,电视音量适中的话,大概在iOS设备上输出电平在-15dB左右。此时,脉冲和爆音仍然存在,而且出现的频率并没有降低,但只是不容易察觉。

    问题分析

    为了确认Apple TV3数字输出信号存在的问题,我们特意借了另外一台Apple TV3,发现与我们手中这台一样,存在完全一样的问题。为了进一步确认,在HDMI输出时是否存在同样问题,我们购买了HDMI转接光纤输出的设备,得到的结果同样令人失望,测试结果与光纤输出时完全一致。

    从主观上来说,Apple TV3的音频信号无论通过光纤还是HDMI,到解码器、到功放,都存在明显的缺陷。对于普通连接电视机用户来说,也许受限于电视机扬声器过于普通,以及一般播放视频信号的音轨本身质量已经很差,所以很难察觉。但是在播放高清电影,或者连接功放后,这种信号不稳定带来的脉冲爆音,在较大音量下还是容易察觉的。

    从客观来说,我们似乎很难相信苹果产品会出现这样的低级失误?毕竟我们测试过从iPod到iPad大多数产品,在音频系统方面表现至少不存在严重缺陷。而即便是Airplay,在老款Airport Express上也并没有因为无线网络加入而带来瓶颈或者严重缺陷。而iPhone和iPad当然更没有什么问题。作为同样使用iOS操作系统,几乎一样硬件处理器的Apple TV为何有这么严重的问题?

    从客观测试结果来看,虽然A5处理器相对iPad和iPhone上使用的那颗减少了一个核心,理论上不应该会对音频单元进行重新设计。如果抛开数字信号不稳定的脉冲失真,整个信号表现与其他iOS设备还是比较相符的。那么,问题是否会出在iOS操作系统或者网络传输的Airplay上?

    从测试结果来看,在iPhone或iPad与Apple TV3通过Airplay播放时,高频信号最高只能到16kHz左右,苹果为何要做这样的处理?因为这在老款Airport Express上是没有遇到过的[完全相同的网络环境]。而当使用PC或者Mac,无论通过WiFi或者Lan,都不会出现高频被截止在16kHz的问题,同时,与OS X和Windows下信号相比,iPhone的测试信号还伴随着更为密集的强度较小的脉冲和毛刺,信号品质更差。

    从我们做过的所有测试,尤其是对比Airport Express上Airplay测试来看,后者并未遇到类似问题,问题只能出现在Apple TV3的A5芯片音频单元或操作系统上,当然还可能是整个系统较为复杂的原因,但似乎Airplay技术和标准本身也许并不是关键。而初步推测,这可能与A5芯片内音频单元时钟管理能力有关。音频信号的输出存在如此严重的问题应属于产品品质问题,对于追求完美的苹果公司出品的产品来说,这种低级失误似乎并不多见,也令用户感到失望。对于打算通过Apple TV组建高品质无线影音方案的用户来说,似乎要有些失望,尤其是在体验过Airport Express后,很难想到Apple TV会出现这样的问题。我们也会继续跟进这一问题,希望苹果公司能够尽快解决这一不该有的失误。

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    Apple TV的晶片悄悄更新,根据Chipworks确认後,新的晶片尺寸为6.1mm x 6.2mm,上一代则为8.19mm x 8.68mm。
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    正准备入手一个,不知道系统升级后是不是可以解决问题?如果不行,只好等第四代了
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    小弟正在决定是否要买Apple TV3,小弟的line:「913338913338」,希望大大多告知您在测试Apple T 所遇到的更多详情


    森泃妏蚚iPod枑蝠
    发表于2013.02.08 19:56:28
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