蘋果 Apple TV 3代S/PDIF輸出數字音頻訊號音質測評報告
趙宇為 于 2012.06.24 06:15:38 | 源自:www.soomal.com | 版權:原創 | 平均/總評分:09.50/342

2010年9月,蘋果發布第二代Apple TV產品,與前一代產品不同,Apple TV也成為了iOS裝置中的一員,當時Apple TV2的硬體與其他iOS裝置保持同步,使用了蘋果A4處理器。2012年3月,Apple TV3與new iPad同時發布,在外形上與前一代產品保持一致,處理器更新為A5處理器,由于SoC內圖形單元和視訊加速單元的同步升級,Apple TV3在高清視訊規格支援上有了全面提高。Apple TV在輸出功能上提供了一個HDMI和一個S/PDIF光纖輸出接口,按照慣例我們對它的光纖輸出音頻訊號品質進行客觀與主觀測試。

  • 與我們發布Apple TV3拆解文章已經過去了半個多月時間,在我們很多音質測評文章中,似乎蘋果的iOS裝置測試是最為省事的,印象中它的品質一直保持在同類產品中較好的水準,而多年來特點也并沒有太多變化。甚至低階的iPod產品,也有類似的風格和同類產品中更好的品質。但Apple TV3的數字輸出,卻遇到了不小的問題。為了反復驗證問題,我們花去了一些時間。

  • 首先來看硬體配置,蘋果Apple TV3使用A5核心的SoC處理器,在拆解中看到除了NAND Flash晶片、網路晶片外,還有兩顆主要的Apple標識的晶片,不知其作用[其中一顆也許用于遙控控制等]。而Apple TV3使用的這顆A5處理器與iPhone 4S和iPad2中的稍有不同。蘋果在發布會上稱,Apple TV3使用的是單核心A5處理器,而專業晶片研究網站chipworks從腐蝕晶片發現,這顆A5處理器仍然基于雙核心架構設計,但的確只保留了一個ARM核心,而且晶片面積縮小了41%。在拆解中,我們雖然還是看到了A5的字樣,但實際上它是與記憶體晶片PoP堆疊封裝的。

  • 雖然目前Apple TV3仍然沒有越獄,但從越獄后的Apple TV2來看,蘋果在Apple TV上使用的iOS作業系統也與iPhone、iPad上不同,我們也沒有看到相關應用程式的移植,當然,似乎這種移植大多數也沒有太多實用價值。做以上說明,不是抱怨Apple TV的iOS不兼容iPhone,而是與我們下文分析一些問題有關。

    客觀測試

  • 按照慣例,我們對Apple TV3的S/PDIF光纖輸出進行了一組客觀測試,測試還是選用專業級音效卡錄入的形式,結合常見的分析方式,提供直觀的測量結果。由于Apple TV3的內部存儲空間只是用于系統或者交互檔案緩存,所以測試播放時可以使用Airplay完成。關于Airplay的音質測評,我們曾經在Airport Express測試中使用過,這種通過WiFi無線網路的傳輸,并不存在嚴重缺陷,是值得信賴的。但Apple TV3測試卻遇到了訊號不穩定的問題。

    為了保證測試準確性,我們嘗試了使用Windows作業系統、OS X 10.7作業系統的電腦通過iTunes Airplay播放;另外,還使用了iOS裝置,通過Airplay進行播放與測試。各種測試條件下,得到的結果稍有不同,但主要問題還是非常嚴重。

    由于Apple TV3輸出的數字訊號十分不穩定,導致RMAA測試無法進行,所以下面我們只通過不同訊號、不同播放環境下的頻率掃描頻譜圖來進行講解。關于頻率掃描的頻譜光視圖,是我們經常用來使用的分析工具。正常情況下,我們播放一個標準電平-1dB的從20Hz-20kHz正正弦波掃描訊號,在圖中,坐標橫軸為時間軸,縱軸為原點是20Hz的訊號頻率。在這種光譜分析視圖下,為一條干凈明亮的直線。而我們這里還專門進行了一組1kHz琠w頻率的掃描測試。

  • 從我們測試圖片,大家不難發現,在波形掃描中,訊號有不規律的平行于縱坐標軸的脈沖訊號出現。這在測試很多數字裝置輸出時會遇到,甚至一些質量不好的光纖,或者老化的激光頭、污染的激光頭等都會遇到這樣問題。不過,經過我們反復驗證,這就是Apple TV3自己本身的問題。

    從錄音音效卡識別來看,Apple TV3首先鎖定48kHz采樣率訊號輸出,當播放44.1kHz時,可能發生SRC,但從實際測試來看并不會出現特別嚴重的訊號無限重疊,掃描圖形表現情況與48kHz類似。這種播放時脈沖原因較為復雜,一般與數字輸出訊號時鐘紊亂,錄音和接受裝置無法同步等都有關系。

    無論使用Windows或者iOS,無論使用有線網路還是WiFi網路,這種問題在Apple TV3上都無法避免。如圖所示,我們進行了幾組頻率掃描測試。其中第一組,基于Windows iTunes的Airplay,全部使用有線局域網;第二組,使用iPhone 4進行Airplay;第三組,使用Macbook OS X作業系統,Airplay,測試結果大同小異。在第三組中,我們展示了連續兩個10秒鐘測試波形,你會發現,它的訊號非常不穩定,這兩個連續10秒的測試其實也是不同的。

  • 值得注意的是,在以iPhone或者iPad作為播放源通過Airplay播放至Apple TV3時,在高頻部分還似乎專門設定了截止頻率,高頻最高頻率大概只能達到16kHz多一些。這與是否使用WiFi網路是無關的,只與iPhone和iPad有關。

  • 主觀聽感

    我們通過光纖輸出到MD30解碼器,雖然MD30解碼器的FIFO設計可以接管數字輸入訊號的時鐘,但對于這種明顯存在問題的數字訊號仍然無法修復。在播放頻率掃描訊號時,可以清楚的聽到脈沖訊號帶來的爆音。其實,這個問題不僅僅在光纖輸出時存在,當播放測試訊號時,通過HDMI輸出,在電視機上一樣可以清楚的發現爆音問題,以及通過iPhone、iPad輸出時,高頻衰減的問題。

    不過,這個問題在平時使用中也許是較難察覺的。首先,我們測試訊號為-1dB,這種強度的訊號在我們日常使用中比較少遇到,也許只有在特別高峰值時偶爾出現。一般,我們配合液晶電視連接Apple TV3,電視音量適中的話,大概在iOS裝置上輸出電平在-15dB左右。此時,脈沖和爆音仍然存在,而且出現的頻率并沒有降低,但只是不容易察覺。

    問題分析

    為了確認Apple TV3數字輸出訊號存在的問題,我們特意借了另外一臺Apple TV3,發現與我們手中這臺一樣,存在完全一樣的問題。為了進一步確認,在HDMI輸出時是否存在同樣問題,我們購買了HDMI轉接光纖輸出的裝置,得到的結果同樣令人失望,測試結果與光纖輸出時完全一致。

    從主觀上來說,Apple TV3的音頻訊號無論通過光纖還是HDMI,到解碼器、到功放,都存在明顯的缺陷。對于普通連接電視機用戶來說,也許受限于電視機揚聲器過于普通,以及一般播放視訊訊號的音軌本身質量已經很差,所以很難察覺。但是在播放高清電影,或者連接功放后,這種訊號不穩定帶來的脈沖爆音,在較大音量下還是容易察覺的。

    從客觀來說,我們似乎很難相信蘋果產品會出現這樣的低級失誤?畢竟我們測試過從iPod到iPad大多數產品,在音頻系統方面表現至少不存在嚴重缺陷。而即便是Airplay,在老款Airport Express上也并沒有因為無線網路加入而帶來瓶頸或者嚴重缺陷。而iPhone和iPad當然更沒有什么問題。作為同樣使用iOS作業系統,幾乎一樣硬體處理器的Apple TV為何有這么嚴重的問題?

    從客觀測試結果來看,雖然A5處理器相對iPad和iPhone上使用的那顆減少了一個核心,理論上不應該會對音頻單元進行重新設計。如果拋開數字訊號不穩定的脈沖失真,整個訊號表現與其他iOS裝置還是比較相符的。那么,問題是否會出在iOS作業系統或者網路傳輸的Airplay上?

    從測試結果來看,在iPhone或iPad與Apple TV3通過Airplay播放時,高頻訊號最高只能到16kHz左右,蘋果為何要做這樣的處理?因為這在老款Airport Express上是沒有遇到過的[完全相同的網路環境]。而當使用PC或者Mac,無論通過WiFi或者Lan,都不會出現高頻被截止在16kHz的問題,同時,與OS X和Windows下訊號相比,iPhone的測試訊號還伴隨著更為密集的強度較小的脈沖和毛刺,訊號品質更差。

    從我們做過的所有測試,尤其是對比Airport Express上Airplay測試來看,后者并未遇到類似問題,問題只能出現在Apple TV3的A5晶片音頻單元或作業系統上,當然還可能是整個系統較為復雜的原因,但似乎Airplay技術和標準本身也許并不是關鍵。而初步推測,這可能與A5晶片內音頻單元時鐘管理能力有關。音頻訊號的輸出存在如此嚴重的問題應屬于產品品質問題,對于追求完美的蘋果公司出品的產品來說,這種低級失誤似乎并不多見,也令用戶感到失望。對于打算通過Apple TV組建高品質無線影音方案的用戶來說,似乎要有些失望,尤其是在體驗過Airport Express后,很難想到Apple TV會出現這樣的問題。我們也會繼續跟進這一問題,希望蘋果公司能夠盡快解決這一不該有的失誤。

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    發表于2013.03.31 11:09:43
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    Apple TV的晶片悄悄更新,根據Chipworks確認後,新的晶片尺寸為6.1mm x 6.2mm,上一代則為8.19mm x 8.68mm。
    發表于2013.03.13 20:41:56
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    058.212.***.***
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    正準備入手一個,不知道系統升級后是不是可以解決問題?如果不行,只好等第四代了
    發表于2013.03.04 13:44:43
    68
    114.037.***.***
    114.037.***.***
    小弟正在決定是否要買Apple TV3,小弟的line:「913338913338」,希望大大多告知您在測試Apple T 所遇到的更多詳情


    森泃妏蚚iPod枑蝠
    發表于2013.02.08 19:56:28
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    114.037.021.***
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    發表于2013.02.08 19:50:29
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    222.209.208.***
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    發表于2012.12.19 09:37:21
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