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真無線時代來臨!淺談藍牙技術及高音質的編解碼器
 
TechADlux
(阿巴多)
編輯
發表於2018-04-03 16:29:32
  藍牙新勢力崛起 - 真無線耳機
人類的天性就是不受拘束,隨著無線傳輸技術的成熟,業界領頭羊 Apple 掀起一波消滅耳機孔的風潮下,眾多廠商無不加入真無線耳機市場,讓真無線耳機進入百花齊放的時代;消費者除了享受更便利、更實惠的產品之外,若能瞭解市場主流的藍牙無線傳輸技術,對於挑選適合自己的產品必定有所助益。

【文章導讀】

藍牙為何命名為「藍牙」

邁入新時代的藍牙 5.0

高音質化的無線編碼技術

市場主流的藍牙晶片介紹

不可不知的藍牙耳機類別

如何挑選藍牙耳機或真無線耳機

選購真無線耳機需要注意的地方

 

 

藍牙為何命名為「藍牙」

藍牙始於瑞典 Ericsson 公司制定的無線通訊方案,命名源自 10 世紀的丹麥與挪威國王 - 藍牙哈拉爾的綽號 Blåtand,譯作中文即是「藍牙」。

1999 年時,由 Ericsson、Nokia、Toshiba、IBM、Intel 等公司組成 SIG (Special Interest Group)聯盟,制定短距離、低功耗且快速配對的無線通訊標準,同年 SIG 聯盟與 Motorola、Microsoft、Lucent Technologies、Samsung 成立藍牙技術推廣組織。

 

 

邁入新時代的藍牙 5.0

隨著藍牙標準持續演進,新版本推進到 5.0,相較前一個版本,5.0 的傳輸頻寬提升兩倍,傳輸速度提高到 2Mbps,通訊傳輸距離提升四倍,同時功耗保持不變,可相容 mesh 物聯網等特性。

按照藍牙 5.0 的規範,兩組藍牙裝置能傳輸與接收資料,經編碼封裝資料後,進行傳輸與解碼,通過 SBC 編碼格式,單聲道傳輸位元率達 198kbps,雙聲道傳輸位元率達 345kbps,編碼擴展到 AAC,支援多達 48 組音軌。藍牙 5.1 則新增尋向功能,配合藍牙近接技術,讓裝置更容易被偵測,透過小型藍牙裝置實現定位功能,但音訊傳輸部分則未著墨。

最新版藍牙 5.2 導入高品質的 LC3 編解碼器,低傳輸速率時,LC3 相較 SBC 編碼有著更好的音訊品質,還提供多重串流音訊及廣播音訊等功能。多重串流音訊方面,單一音訊源裝置與單個或多個音訊接收裝置間,同步進行多重且獨立的音訊串流傳輸。廣播音訊方面,單一音訊源裝置可向不限數量的音訊接收裝置廣播一個或多個音訊串流,大幅提升無線藍牙耳機的使用體驗。

 

 

高音質化的無線編碼技術

現在主流的編碼技術有 AAC、SBC、aptX、aptX HD、LDAC,其中 aptX、aptX HD、LDAC 率先支援無損壓縮規格,成為高音質編碼技術的一員。

早期 CSR (Cambridge Silicon Radio) 為了錄音室的監聽需求,重新修改藍牙協定推出 aptX 編碼技術,具備更低延遲、更好的音訊壓縮處理等特性,最高位元率達到 352kbps,滿足無線傳輸 CD 音質的需求。2016 年高通發表高音質編碼技術 aptX HD,著重強化音訊規格,從原先的 16bit/48kHz 提升至 24bit/48kHz,採用固定壓縮傳輸,不容易受到環境中的訊號干擾,最高位元率提升為 576kbps,符合日本音響協會制定的 Hi-Res 認證標準。

 

為了更低延遲與高音質傳輸協定,全新編碼技術 aptX Adaptive 隨之誕生,依據無線傳輸環境調整延遲,最佳化音質表現,提高無線連接的穩定性,可變傳輸速率為 279kbps~420kbps,儘管最高傳輸速率不及 aptX HD,卻能自動選擇高品質音訊或低延遲、低位元率傳輸模式。據官方資料顯示,aptX Adaptive 延遲下降至 80ms 左右,更適合播放影片、音樂、遊戲等廣泛用途,而且 S/N 比與失真率均優於 aptX HD。

 

影音巨人 SONY 早早佈局 LDAC 高音質編碼技術,進一步提升無線音訊的傳輸量,最高支援 24bit/96kHz 音源規格,減少音訊轉換時的延遲及失真。傳輸位元率有 990kbps (音質優先)、660kbps (標準)、330kbps (連接優先)三種模式,採用動態壓縮傳輸,傳輸資料量約為 SBC 的三倍,而且在 Android 8.0 開始支援 LDAC 編解碼器,現階段安卓手機甚至隨身播放器用戶都能享受 LDAC 帶來的技術優勢。

 

2020 年初藍牙技術聯盟宣布 LE Audio 新標準,標榜低耗電、高音質與多串流特性,可提供聲音分享及助聽等功能,未來藍牙將支援兩種模式,一種是 Class Audio 執行在 Bluetooth Classic 的無線電波,另一種則是 LE Audio 執行在 Bluetooth Low Energy (LE)無線電波上。

LE Audio採用相對 Class Audio 中的 SBC (Sub-band coding)編碼音質更佳的 LC3 (Low Complexity Communications Codec)音訊編碼。根據研究機構夫朗和斐應用研究促進協會(Fraunhofer IIS)的測試資料,位元傳輸率低於 50% 的狀態下,LC3 編碼仍有較佳的音質表現,更能兼顧產品音質與低耗電特性。

 

 

市場主流的藍牙晶片介紹

現在藍牙耳機朝向小體積與高整合度的方向設計,除了傳統的連線穩定度和低功耗設計,逐漸發展成雙路傳輸、低延遲和主動降噪等附加功能。由於市場上的真無線耳機眾多,內建藍牙 SoC 晶片扮演著重要角色,得以實現低功耗、低延遲、降噪、語音助理等核心功能,下文將會介紹主流的藍牙 SoC 晶片,不妨來看有哪些品牌與代表產品:

 

常見的藍牙 SoC 晶片

品牌

晶片型號

藍牙版本

代表產品

功能特點

(聯發科)

MT2811(AB155X)

AB1552x

5.0

SONY WF-1000XM3

藍牙 5.0 雙模

雙耳通話功能

降噪與回聲降噪功能

MCSync TWS 無縫連接技術

H1

5.0

AirPods Pro

藍牙 5.0

降噪功能

環境音監聽模式

語音助理功能

BCM43014

5.0

Samsung Galaxy Buds

低功耗 SoC 技術

音效 DSP 技術

InConcert® 技術

QCC5100 系列

QCC30XX 系列

5.0

Sennheiser Momentum True Wireless 2

藍牙 5.0 雙模

Qualcomm TWS Plus 技術

aptX (Classic & HD)技術

cVc音訊降噪技術

混合降噪技術

語音助理功能

RTL8763

RTL87773

5.0

Amazon Echo Buds

藍牙 5.0

降噪功能

環境音監聽模式

雙麥克風收音技術

鋰電池充電管理

語音助理功能

BES2300Z

5.0

小米藍牙耳機 Air 2

藍牙 5.0 雙模

自適應降噪功能

低功耗模式

 

 

不可不知的藍牙耳機類別

如今常見的藍牙耳機有藍牙耳罩式耳機、頸掛式藍牙耳道、真無線耳機等,時下最夯的不外乎是降噪功能的藍牙耳罩,以及各家必爭之地 - 真無線耳機市場。

 

▲Audio-Technica 次世代降噪真無線耳機 ATH-ANC300TW,讓使用者更專注聽見音樂

隨著電子元件的微型化,真無線耳機(True Wireless Earbuds)成為消費級市場的火熱產品,成為藍牙耳道的最新進化型態,入眼所見沒有任何線材連接,具有體積小、容易攜帶、方便充電等優點。

近年 Audio-Technica 推出降噪真無線耳機 ATH-ANC300TW,定位於首款 QUIET POINT 系列機種,支援藍牙 5.0 版本和 AAC、aptX 編解碼器,透過專屬應用「Connect」 與相容的智慧型手機配對時,內建的 Qualcomm TrueWireless Stereo Plus 晶片具有抗干擾與低延遲特性。

ATH-ANC300TW 搭載口徑 5.8mm 動態驅動單體,振膜施加 DLC (Diamond Like Carbon)塗層,提供優異的高頻特性,更導入 QuietPoint 數位混合噪聲消除技術,整合兩種降噪方式,產生反向波來抵銷噪音,在噪音環境中,讓使用者專注想聽到的聲音。充滿電後,最高續航時間長達 4.5 小時,隨附充電盒提供 13.5 小時的續航時間。

 

▲Audio-Technica ATH-CKS660XBT 具低延遲模式,讓聲音影像更為同步。

因應體積與續航需求,藍牙耳機逐漸發展為頸掛式的設計,將耳機線延伸至左右耳,優點是機構空間更大,可容納無線傳輸模塊和電池,降低耳機本體的重量,使得續航時間更長效。

Audio-Technica 今夏發表的 ATH-CKS660XBT,採用一體切削成型的鋁金屬機殼,可抑制多餘共振,搭載專用設計的9.8mm 口徑的 SOLID BASS HD 動態驅動單體與高精密磁氣回路,表現更強勁的重低音,強調具備低延遲模式(Low Latency Mode),以智慧型手機及平板電腦進行遊戲及觀看影片時,降低音訊延遲。此外,ATH-CKS660XBT 支援快速充電,充電約10分鐘可連續播放2小時,充飽電約2小時,最高可連續播放20小時,還提供 Multipoint 功能,同時連接兩台藍牙裝置。

 

▲SONY WH-1000XM4 藍牙降噪耳罩,依舊是耳罩式主動降噪耳機王者。

主動式降噪的原理是通過麥克風偵測環境噪音,經晶片運算發出反向波消除環境噪音,在噪音擾人的環境創造私人的安靜空間,對經常通勤或出差的商務旅客非常實用!

SONY 每年發表的新款藍牙降噪耳罩絕對是商務人士的關注焦點,今年推出 WH-1000XM4 為第四世代產品,採用智慧技術創造出流暢的免持聆聽體驗,只要使用者開始講話,自動暫停音樂的 Speak-to-Chat 模式。另外採用近接感測器和兩組加速度感應器,可偵測耳機配戴狀態,依據配戴狀態自動控制音樂的播放暫停功能。

WH-1000XM4 左右側均配備兩組麥克風,同時感應音樂訊號、外來噪音訊號與耳罩內的噪音訊號,透過雙重雜訊感應器技術捕捉環境噪音,將資料傳輸到 HD 降噪處理器 QN1,以每秒超過 700 次的頻率持續調整音訊,即時處理噪音訊息。

 

 

如何挑選藍牙耳機或真無線耳機

如果你是商務旅客,經常搭飛機出差,或者固定工作環境有定頻噪音,那麼選擇一款降噪功能的藍牙耳機是不錯的選擇,減少噪音干擾的同時降低聆聽音量,既保護聽力又能專注欣賞音樂,一舉數得!

如果是通勤或是運動使用,建議考慮藍牙耳道或真無線藍牙耳機,小巧方便攜帶又不容易悶熱出汗,部分型號標註防塵防水等級,適合短時間聽音樂放鬆壓力或高強度的運動用途,續航力偏弱的缺點就不那麼重要了。近年推出不少降噪功能的真無線耳機,如果您有屏蔽環境噪音的需求,又想要容易攜帶的小巧體積,現在有新選擇了!

 

 

選購真無線耳機需要注意的地方

首先需注意佩帶舒適度,雖然真無線耳機沒有耳機線的束縛,但能否長時間穩定佩帶,因每個人的耳型而異,建議到品牌展示店、耳機店或耳機祭現場體驗,才能找到佩帶舒服且合乎您的耳朵形狀的真無線耳機喔!如果無法親自體驗,建議挑選網路評價或是入耳程度較低的真無線耳機,譬如 Apple AirPods 等耳塞式真無線耳機,相信能大幅降異物侵入感。

續航力方面,因為真無線耳機的體積極小,通常內建電池的電量不夠充裕;過往使用真無線耳機約 2~3 個小時就沒電了,即便導入快速充電技術,只能勉強應付一天通勤使用,然而從 2019 年開始,許多真無線耳機的續航表現得到長足進步,不必頻繁放進充電盒就能提供長效的音樂播放時間,可依使用習慣挑選適合自己的耳機產品。

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