TWS(True Wireless Stereo,真無線立體聲)耳機,受惠於2016年起Apple iPhone取消 3.5mm耳機孔與推出Air Pods的影響,在市場上的需求及銷售大幅成長。耳機無線化是TWS耳機最明顯的特徵,其朝向多功能發展也是本次的重點之一。儘管耳機功能愈來愈多,但最重要的指標還是在於好的電聲性。

因此,我們這次評比聚焦在聲學的表現上。透過客觀的數據分析來評價五款性能的表現!
我們挑選了市面上五款不同等級,功能也不盡相同的TWS耳機,價格從新台幣一千多元到近一萬元皆有。

五款特性比較總表如下:

本文隱去品牌及型號名稱,以B1, B2, B3, B4, B5代表不同品牌;以M1, M2, M3, M4, M5代稱不同型號。

在這次受測的TWS耳機中,沒有ANC功能將不列入該項目受測。此外,等化器功能亦不在本次的測試項目中。


本次評比量測項目分成以下三類:
1. 耳機揚聲器的電聲性能 (FR, THD, THD+N, Crosstalk)

2. 耳機麥克風的電聲性能 (FR, THD, Noise Floor)
3. ANC電聲性能 (Passive NC, Active NC, Transparency)

★ 揚聲器電聲性能
頻率響應(Frequency Response):

所謂的TWS耳機揚聲器在各個頻率下的響應大小。人耳的聽覺範圍一般為20 ~ 20 kHz,故我們的評估也著重在20 ~ 20 kHz這個頻率範圍內。下圖中縱軸的數值愈大,表示該頻率點的靈敏度愈高;圖中同一顏色,一條實線與一條虛線,分別表示左右聲道。這兩個曲線相互疊在一起是最好的,這表示兩邊發聲的音量相同(也就是Channel Balance);若有差異,差異是愈小愈好。從下圖測量結果看出:M1及M3的響應比較大。

總諧波失真比(Total Harmonic Distortion Ratio,THD)
此為信號失真的一項指標。用以表達耳機實際輸出的聲信號,除了激發頻率的成份之外,其諧波成份與激發信號的比例關係,數值低表示失真低。但THD的大小無法直接代表的音質的好與壞。

總諧坡失真加噪音(Total Harmonic Distortion Ratio with Noise)
所謂的總諧波失真加上背景噪音與基本頻率信號的比值。背景噪音的來源可能來自於電流的干擾、音源雜訊等。曲線低表示失真及背景噪音低。在這個項目中,M2機種的THD+N 曲線明顯偏高。

左右聲道串音(Crosstalk)
單獨聲道的訊號干擾到另外一個聲道,過多的串音干擾會降低空間感與聲音方向性,聲音較無立體感。曲線低表示串音影響低。在這個項目中,M2的Crosstalk偏高。

★ 麥克風電聲性能
頻率響應(Frequency Response)

所謂的TWS耳機麥克風在各個頻率下的響應大小。此處的麥克風,主要目的是拾取識別語音;人類語音大約從100Hz開始,最高到8kHz左右。
https://www.dpamicrophones.com/mic-university/facts-about-speech-intelligibility
故此處我們量測100 ~ 20 kHz的頻率範圍。
在下面實際量測結果中,看出大部份產品的頻率響應落在200Hz ~ 7 kHz間。而8 ~ 20 kHz之間響應較低。也就是那些對於語音沒有幫助的聲音,是會被抑制下來的。

總諧波失真比(Total Harmonic Distortion Ratio)
從下圖可看出這個項目的量測結果,M4機種的THD是偏高的。而7 kHz以上的感度是刻意壓來的,故相對應的頻率,其THD也偏高。

本底噪音(Noise floor)
所謂的麥克風在完全無聲的環境中收音轉換成數位檔案後,其本體所產生的噪音大小;底噪越低越能捕捉到微小的聲音。我們各別錄製10秒鐘,比較其數值。圖表中可見到M4的底噪最低,但是其變異量較大。


★ ANC 電聲性能
被動降噪(Passive NC)

被動降噪的性能,是由“ANC Off"時及“未配戴耳機"時,量測到的響應相減得到的,也就是由耳機結構與材質決定的被動降噪量;其影響區域通常為高頻。一般來說,入耳式耳機在這項性能會比塞耳式耳機來得好。在這個項目中,M2和M5是表現最好的。

主動降噪(Active NC)
主動降噪的性能,是由“ANC Off”時及““ANC On”時量測到的響應相減得到的,也就是由耳機電路或演算法決定的主動降噪量。其影響區域通常為低頻。由下圖結果可看出,M1的主動降噪效果是最好的。

總降噪(Total NC)
總降噪的性能,是由“ANC On”時及“未配戴耳機”時量測到的響應相減得到的,也就是綜合了被動降噪及主動降噪兩項因素的結果。從結果來看,M1和M2的總降噪是最好的。

穿透模式(Transparency)
這項性能是將TWS耳機“開啟Transparency”功能時,與“未配戴耳機”時兩者的響應相減而得的。從這張圖看來,大部份耳機在1 kHz以下的Transparency都和“未配戴耳機”時相差不多;但M2及M5在1 kHz以下的通透性能並不理想。至於3 kHz 以上的頻率,因為機構設計緣故,仍然有一定程度的降噪量。

測試後結論:
我們將以上每個測試項目當成評比指標,該項目表現最好者5分,最差者為1分,無該功能者為0分。整理加總後,可以看到在揚

聲器部分:M1表現得最好,M3則因為功能取向上沒有主動降噪和穿透模式因而得分偏低。

在麥克風性能部分:M2表現最佳,M1的成績依舊不俗。M5在揚聲器及麥克風的性能表現上尚未有明顯突出之處。
整體評比後,M1是綜合評比的首選,各個項目都有不錯的表現。但同時參考產品訂價後,M4會是性價比最好的選擇;而M5性價比最低,消費者也許要從多個面向,找到符合期待、願意購買的理由。

結語:

本次測試僅從電聲性能的角度,試著將 TWS 耳機的效能量化,讓消費者可以依此評比項目從 Cost Performance Ratio 中,挑選出符合自己生活所需的產品。
但購買 TWS 耳機仍有其他需要考量的點,如:配戴舒適感、機構設計、外觀、操作體驗、續航力…等,不一而足。
就心理層面來看,不管清粥小菜或山珍海味,都有各自喜好的人。在音質的評價上,還有豐滿、明亮、清晰、柔和、力度、平衡、真實等指標會影響音色的呈現。因此除本文提供的客觀質量分析外,建議實際親身體驗,找到最適合自己的產品!