藍牙耳機音質(zhì)會不會不好?
網(wǎng)友解答: 蘋果在2016年的iPhone 7發(fā)布會上,宣布iPhone再無3.5mm音頻,盡管蘋果自己美名曰“勇氣使然”,但絕大部分消費者并不買賬,給蘋果扣上了“多賣轉(zhuǎn)接線、多賺錢”的
蘋果在2016年的iPhone 7發(fā)布會上,宣布iPhone再無3.5mm音頻,盡管蘋果自己美名曰“勇氣使然”,但絕大部分消費者并不買賬,給蘋果扣上了“多賣轉(zhuǎn)接線、多賺錢”的罵名,還說無線藍牙音質(zhì)怎么這么爛。但科技日新月異,藍牙真的不能保證高保真的音樂體驗嗎?今天我們就和大家聊一聊藍牙里面音頻編碼方式,希望大家知道為什么無線藍牙音質(zhì)總會稍遜于有線耳機。
藍牙技術(shù)是一種開放式無線通訊標準,采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù),支持點對點、點對多點通信,采用時分雙工傳輸方案實現(xiàn)全雙工傳輸,工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工業(yè)、科學、醫(yī)學)頻段,能夠在短距離范圍內(nèi)無線連接手機、電腦、平板等等數(shù)碼設(shè)備。如今發(fā)展到藍牙5,讓無線延遲、帶寬容量、功耗、支持設(shè)備都得到不同程度的提升和豐富。
但是在講無線藍牙音箱、耳機音質(zhì)為什么不太好,我們有必要先了解無線藍牙耳機設(shè)備是怎么工作的,一般情況都是這樣:
使用PCM將音頻信號先量化成數(shù)字信號,按照不同無線藍牙音頻編碼方式打包成數(shù)據(jù)幀,再調(diào)制到藍牙規(guī)定的頻率上發(fā)射。接收端先解調(diào)恢復基帶數(shù)字信號,再讀取其中的音頻數(shù)據(jù),然后DA恢復成音頻信號,進而放大后驅(qū)動耳機。因此我們聽到的音頻早已不是原來那個源文件,它是經(jīng)過了有損壓縮。
問題就出在無線藍牙音頻編碼過程,由于藍牙本身的帶寬并不高,要達到CD音質(zhì)就需要1411.2kbps,傳輸高碼流音頻信號時,往往需要有損壓縮的,而LDAC、aptX等技術(shù)就是通過編碼方式,提高編碼效率、信道容量從而達到傳輸高品質(zhì)音頻的目的。通俗來講,新的編碼技術(shù)讓音頻文件更小,可以在藍牙這條“小水管”里面實現(xiàn)更好的音質(zhì)。
A2DP——Advanced Audio Distribution Profile,音頻發(fā)送配置協(xié)議
而通常在無線藍牙耳機里面都會使用A2DP協(xié)議,是實現(xiàn)藍牙音頻傳輸?shù)谋貍鋮f(xié)議,其定義了傳送單聲道或立體聲的不同質(zhì)量音頻信息的協(xié)議和過程。
其實早在藍牙連接建立階段,發(fā)射源、接收源在握手通訊定義了音頻將會以何種編碼形式傳輸,不同藍牙音頻編碼標準會直接影響到藍牙耳機的音質(zhì)、延遲等問題。經(jīng)過多年發(fā)展,在SBC/AAC編碼后,索尼發(fā)展出了自己LDAC,高通收購了CSR的aptX,還有華為最新推廣的HWA都是屬于先進的音頻編碼技術(shù)/方案,從技術(shù)上保證較好的無線藍牙耳機聆聽音樂的質(zhì)量,下面會逐一向大家介紹。
SBC——Sub-band coding,子帶編碼
SBC是A2DP協(xié)議強制規(guī)定要支持的編碼格式,也就是說是個藍牙耳機、音箱都得支持這種編碼。
SBC屬于頻域編碼,將輸入信號分成不同頻帶分量,在分別對其進行編碼,優(yōu)點在于以利用人耳對不同頻率信號的感知靈敏度不同,在人耳不敏感的頻段采用較粗糙的量化,在敏感部位采用較細的量化,以獲得更好的主觀聽覺效果,從而可以充分地壓縮語音數(shù)據(jù)。說白了就是為更好傳輸,大幅度壓縮了音源質(zhì)量的一種編碼。
SBC是一種低復雜度的編解碼技術(shù),壓縮比率適中,支持16kHz,32kHz,44.1kHz和48kHz的采樣率。如果傳輸過程中丟失了個別幀,解壓后回放時會出現(xiàn)一小段音頻的整體丟失,對整體的解壓沒有影響,也因此成為藍牙高清語音的當然之選。
A2DP協(xié)議中規(guī)定,SBC最大允許速率是單聲道320kbps、雙聲道 512kbps,看起來很牛,然而實際上的銷售產(chǎn)品都是降標準制造,用得最多的是44.1kHz 雙聲道最大為 328kbps。所以即便是你的發(fā)射端增大編碼碼率,接收設(shè)備不支持也只是徒勞。
AAC——Advanced Audio Coding,高級音頻編碼
AAC編碼原理與SBC大致相同,都是舍棄掉人類不能感知的聲域信息,但由于其編碼效率遠勝于SBC,加上PNS、SBR技術(shù)引入,其壓縮比高達20:1。
而AAC編碼最廣泛應該就數(shù)引用杜比音效技術(shù)的電影以及蘋果設(shè)備了,蘋果iTunes上的音源都是采用AAC編碼,碼率雖然與SCB相當,但是壓縮比高,還原出來的數(shù)據(jù)比較多,暫且從實際聽感來看是優(yōu)于SBC。
LDAC——索尼開發(fā)的私有編碼協(xié)議
LDAC是索尼研發(fā)的一種私有無線音頻編碼技術(shù),最早亮相于CES 2015上,在當時索尼表示比起標準的藍牙編碼、壓縮系統(tǒng),LDAC效率是他們的三倍。這樣一來,高解析度的音頻文件在進行無線傳輸?shù)臅r候就不會被過分壓縮,以至于極大損害音質(zhì)了。
LDAC提高音質(zhì)方式簡單粗暴,就是減少壓縮,讓編碼后的碼率接近藍牙A2DP規(guī)范的上限。它提供了三種傳輸模式,首先會以質(zhì)量為最優(yōu)先的990kbps模式進行協(xié)議對接,播放設(shè)備不支持就一直往下降級,第二級是660kbps的普通模式,最后一級是330kbps保障模式。
因此LDAC方案可以讓傳輸?shù)臄?shù)據(jù)最大化,而不是專門搞壓縮,數(shù)據(jù)量大了,還原出來的音頻信息就越多,這樣一來響應的聲音頻率會更豐富,聽感更加好,不再像SBC編碼出來的音樂那么空洞、干澀。
索尼開發(fā)出這樣的LDAC一直以來都是獨家專用,基本上凡是涉及索尼數(shù)碼產(chǎn)品,檔次不太低的一律支持LDAC。這么好的技術(shù)獨享似乎不利于科技發(fā)展進步,因此索尼在2017年決定與世界分享,與Google合作,向Android O也就是8.0以上的系統(tǒng)預置LDAC,讓更多用戶擺脫線纜,享受到無線的高保真音樂。
Android O已經(jīng)完整支持主流藍牙音頻編碼方案
aptX——最普及的無線藍牙音頻編碼方案
aptX原本是CSR公司的專利編碼,其公司被高通收購以后,進一步研發(fā)出aptX HD,在高通公司對aptX品牌進行持續(xù)運營下,采用aptX無線藍牙音頻方案的設(shè)備越來越多。當然了,你想要用aptX技術(shù)就必須采用高通CSR藍牙模塊才行,因為aptX也是一種私有藍牙傳輸協(xié)議。。
aptX在SBC編碼上對其傳輸延時進行改進,當聲音延遲超過70ms時,人就能感知出來。而SBC編碼傳輸延遲都在120ms以上,經(jīng)過改進的aptX傳輸延遲降到了40ms,保證了藍牙傳輸音頻時的畫音同步。
而aptX HD則是為了高品質(zhì)音樂而誕生,能夠支持高達24-bit/48kHz采樣的音頻,原本aptX最高碼率為352kbps,而aptX HD加強了傳輸碼率的上限至576kbps。前面都講過了,傳輸碼率越大意味著可被傳送的音頻信息更多,音質(zhì)還原也就更好。
LDHC——華為主推的后起之秀
華為在3月27日舉行了新品發(fā)布會,大家的目光都緊釘在在P20、P20 Pro以及Mate RS身上,卻忽略了發(fā)布會后期一個關(guān)于音頻技術(shù)的重要細節(jié),那就是華為推出一個名為Hi-Res Wireless Audio的無線音頻技術(shù),而其背后則是與LDAC對標的技術(shù)LDHC。
圖片來源見微博水印
不過由于LDHC依然處于發(fā)展初期,相關(guān)技術(shù)資料、標準尚不明確,我們只能以華為官方說法以及部分業(yè)內(nèi)人士提供的資料作為參考。
LDHC與LDAC非常相似,同樣是支持24bit/96kHz采樣,最高碼率可以達到990kbps。在實際輸出電平、信噪比、總諧波失真以及動態(tài)范圍等重要項目中都有著比舊有標準更高的極限表現(xiàn)。
華為為了推廣HWA,拉了一大幫音響巨頭為其站隊背書,但以后產(chǎn)品落實情況何如,還需要等待觀察,畢竟一個新鮮事物不是一推出市場就會被熱捧,需要獲得用戶信任以及其他上游企業(yè)的支持。
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技術(shù)對比:
從原理上我們得知,傳輸?shù)拇a率越高,最后還原出來的音質(zhì)更好,而不同協(xié)議方案可以傳輸?shù)纳舷奘遣灰粯拥模瑥哪壳皹藴蕘砜?,LDAC、LDHC上具備極大優(yōu)勢,最高支持990Kbps的碼流,其次就是aptX HD的576Kbps。
不過并不是說越大越好,實際上索尼的LDAC有一個傳輸干擾的問題,自己無線藍牙這條路擴得太寬了,容易干擾到別的道路工作,相反別人也容易干擾到你自己正常運行,所以真實使用上,LDAC設(shè)備碰到復雜的無線電環(huán)境下,會出現(xiàn)信號嚴重干擾,最后就是丟包嚴重,最后就是降低標準運行,無線音樂體驗質(zhì)量又從何談起?
而在各家編碼協(xié)議上,藍牙音頻編碼傳輸延遲最高就是默認的SBC,高達170-270ms,人耳已經(jīng)明顯感覺到延遲存在,主要是SBC當初是為了照顧語音通話需求,延遲、音質(zhì)已經(jīng)不再考慮范圍之內(nèi)。最好的就是aptX Low Latency,這個方案里面,首要任務就是降低傳輸延遲,讓你用無線耳機是,音樂和視頻畫面是完全一致的。
看到了,最后大家都看蒙了。LDAC、LDHC是不是就真的無敵,可以提供CD級無損音質(zhì)?非也非也,因為原來的音頻文件經(jīng)過了兩次解碼、一次編碼后,其部分信息總是會被丟棄的,這部分是無法還原。雖然缺少的是極少一部分,但很多無線藍牙、無線音箱的DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換以及功放級做得比較爛,即便是過程中實現(xiàn)了無損壓縮,但是在后級設(shè)備中全都被糟蹋了,你聽到的音樂自然就不那么悅耳了。
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藍牙是一種無線的數(shù)字傳播技術(shù)。
也就意味著要把歌曲先從各種格式解碼,再由藍牙加碼變成一個個的數(shù)據(jù)包,然后再發(fā)送給耳機,然后再由耳機解碼、數(shù)模轉(zhuǎn)換(硬解碼)。然后放大,聽到聲音。
傳輸帶寬其實不是問題,關(guān)鍵還是藍牙編碼的問題,常見的藍牙編碼有SBC、AAC、ATP-X,ATP-X理論最優(yōu),SBC最差。再者,以藍牙模式播放音樂,藍牙耳機本身就是個播放器,自帶電源、解碼、放大電路,首先,其中的解碼壓縮再解碼的數(shù)字處理過程是需要時間的。這就造成了藍牙耳機的音頻有一定延遲。
第二,如果歌曲本身碼率太大(無損)可能會超過藍牙的速度(貼近了還行,遠一點速率下降就不夠了)
那么藍牙就會把高碼率的東西首先降低音質(zhì),然后再傳輸。
第三,因為是實時傳輸,不可避免的會有丟包,對音質(zhì)就有影響了。
最后綜上,真正的好耳機根本就不會出藍牙版,甚至線材都不是隨便一根電線就夠了的。
所以比較之下就更顯得藍牙耳機音質(zhì)不行了。
上邊的回答側(cè)重于藍牙編碼傳輸速率什么的,實際上好音質(zhì)并不僅僅是這一個因素決定的,所以在回答這幾個問題前大家要明白一個事情,就是出來好音質(zhì)是個系統(tǒng)工程,任何一個環(huán)節(jié)的瓶頸都會影響到最終的重放效果。
對于使用藍牙耳機而言,重放過程大致如下:
數(shù)字音源-解碼-藍牙編碼-無線傳輸-藍牙解碼-數(shù)模轉(zhuǎn)換-功率放大-耳機
可見藍牙編碼只是整個環(huán)節(jié)中的一環(huán),并且,這一環(huán)在我看來也不是最重要的。這里我們僅討論有藍牙編碼后邊的環(huán)節(jié)。
先說第一個問題:為什么藍牙耳機會出現(xiàn)音質(zhì)下降的問題?
藍牙接收模塊本身是一個小型的SoC,芯片本身集成了內(nèi)置的DAC,也就是說接收模塊做了三件事:無線接收,藍牙解碼,模數(shù)轉(zhuǎn)換。上邊講到會有丟包影響音質(zhì),實際上對于藍牙而言如果丟包或者接收錯誤是會進行重新傳輸?shù)模虼诉@個不會影響音質(zhì)。傳輸速率確實會對聲音有所影響,但這個不是最關(guān)鍵的,現(xiàn)在的APTX傳輸已經(jīng)可以傳輸CD級數(shù)字音頻了,雖然更高的采樣率還沒有支持,但是采樣率同樣不是關(guān)鍵。那么最關(guān)鍵的,或者說藍牙耳機最大的瓶頸是什么呢,是那個內(nèi)置的DAC,藍牙芯片往往內(nèi)置的了DAC,這個DAC各項參數(shù)較差,因此,DAC轉(zhuǎn)換出來的模擬信號再經(jīng)過放大,音質(zhì)自然好不到哪里去。那么問題來了,為什么不把DAC做在外邊或者把這個DAC質(zhì)量做好一點呢?因為這是個藍牙耳機!藍牙耳機最重要的定位是什么?是無線!無線就要用電池供電,電池供電就要考慮續(xù)航能力,和體積問題,把DAC做在藍牙芯片里邊既可以省電,又能節(jié)省電路板體積。如果內(nèi)部集成一個高品質(zhì)DAC的話,芯片的售價估計會翻幾番。另外重要的一環(huán)就是功率放大部分,專業(yè)的耳放都使用了甲類放大器,甚至使用平衡信號,這類耳放的一大特點就是發(fā)熱大,體積大,耗電量大,而藍牙耳機內(nèi)部只是簡單地進行了功率放大,這都是對藍牙藍牙耳機的產(chǎn)品定位的讓步。
第二個問題:是否有音質(zhì)可以媲美頂級有線耳機的藍牙耳機?
目前明顯沒有,參見問題一。隨著半導體技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展可能會有。
第三個問題:需要解決怎樣的問題才能提高藍牙耳機的音質(zhì)?
外置DAC芯片,效果很明顯,但是問題來了,外置DAC需要一堆濾波網(wǎng)絡(luò)伏安轉(zhuǎn)換神馬的,而且耗電量很大,需要容量很大的電池,再算上功率放大部分的話,基本沒有便攜性了,那么無線的意義也沒了,當然這是做到很高品質(zhì)的情況下。如果使用適當?shù)腄AC,集成功放,低壓運放等器件的話也是可以做到便攜的,但是音質(zhì)就沒有那么好了,不過完爆普通的藍牙耳機還是沒有問題的。
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