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音频风云:从3.35mm到蓝牙音效的变革裂变
发表于:2018-10-09

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今年,最新的iPhone XS系列以及iPhone XR依旧只有Lightning接口,毫无疑问以后的每一款苹果新机都不再出现3.5mm耳机接口了,安卓手机中拥有3.5mm耳机接口也越来越少,绝大部分手机用户都面临着听歌难的问题。在音效方面控制的失利,在玩射击类游戏时,很少有玩家愿意使用配备传统蓝牙技术的无线耳机,因为他会发现开枪之后,敌人很快倒在地上,但却需要过很长时间才能听到枪声,这太搞笑了。”几年在无线装备领域进行的前瞻性投资,正在改变这一尴尬的场景。未来,无论是打怪升级,还是“大吉大利,晚上吃鸡”,都很有可能成为无线的天下。

目前解决这类手机音频问题的方法,主要有两种,

一是使用蓝牙耳机,

二是使用3.5mm转换线。

但目前蓝牙耳机普遍还存在以下一些问题:

  1. 蓝牙连接不稳定,由于技术还不够成熟,很多用户在使用蓝牙耳机听歌时偶尔会遇到连接中断的问题,容易受到电磁波干扰。

  2. 续航不给力,如果长时间音量开的较大或对于重度用户来说,就需要经常充电了。

  3. 声音延迟,声音延迟也是蓝牙耳机在使用过程中暴露的一大问题,这部分主要体现在看视频和玩游戏时。

  4. 蓝牙音频卡顿,如果手机的硬件配置恰好只能跑起一款游戏,那使用蓝牙耳机很可能超越了其性能的界限。

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说出来可能很多人都不太相信,在手机SoC领域如雷贯耳的Qualcomm,居然在全球蓝牙音频领域的市场份额也是第一,其专注的细分市场包括以蓝牙耳机、有线耳机、主动降噪(ANC)耳机为代表的个人音频市场,和以传统蓝牙音箱、智能音箱、条形音箱为代表的音箱市场。

耳机线缆终结者

除了在单芯片上集成蓝牙收发器、四核DSP处理器、音频编解码器、混合主动降噪等功能外,支持TrueWireless StereoTrueWireless Stereo Plus真无线技术,也成为最大亮点。

它不仅支持TrueWireless立体声技术,与前一代设备相比,该SoC还可在语音通话和音乐流传输方面帮助降低高达65%的功耗。另外,当骁龙845移动平台搭配时,TrueWireless Stereo Plus还能额外降低10%的功耗,通常情况下可以提供1小时的额外播放时间。

 

在这种连接技术下,会有两路独立的音频流从手机直接传输到两个不同的耳机。使用过程中,耳机会首先与手机进行通信,如果手机基于骁龙845670710移动平台,耳机就会自动切换到TrueWireless Stereo Plus模式。反之,则会转换到TrueWireless Stereo模式。在该模式下,手机会把立体声音乐先传到其中的一个耳机,再由它将音频流中继到另外一个耳机中。

 

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但通过中继方式传输,一个耳塞在接收手机发送音频流的同时,还要充当中继器向另一个耳塞发送音频,无疑将产生较大功耗,音频流传输不再需要通过人脑来做中继,大大提高了射频传输的可靠性。而且,在新模式”允许搭载骁龙845移动平台的智能手机向基于ADK6.x的耳机单独提供信号,不再需要耳机作为中继器。同时,就音频品质而言,采用aptX编码方式,可保证在不同使用场景下保持接近CD的音质。

 

为什么选择aptX而不是SBC

aptX一直是专业音频行业隐藏最深的秘密武器,全世界主要的公共广播公司和电影制作公司都使用该技术。该算法于20世纪80年代末期在“贝尔法斯特女王大学”诞生,其专利拥有者原来是英国CSR公司,在被高通收购后,全部转入高通名下。aptX技术尽管码率相对不如MP3AAC高效,但它注重降低比特率,显著提高比特率效率,同时保护音质不受影响。

目前,市场上共有三个aptX版本。

1. aptX Classic,这是最早推出的可以支持接近CD品质音乐传输的无线技术,在全球多款智能手机、音箱、条形音箱、耳机和平板电脑中均有部署;

2. aptX HD,通过在音频传输中保留高品质声音数据,用户能够听到比CD品质更佳的高清蓝牙无线音乐品质;

3. aptX低时延技术,满足了用户希望在看视频和玩游戏时使用无线蓝牙耳机能够实现音频和视频内容同步的需求。

众所周知,无线传输一个未压缩的CD级品质音频需要1.411 Mbps带宽,像SBCaptX这样的音频编解码技术必须先在数据源设备(智能手机、媒体播放器、电脑或控制器)上将音频数据编码,使数据大小适合通过蓝牙传输。传输完成后,再在音箱、头戴式耳机或条形音箱等接收设备上通过编解码器将数据解码。

那么问题来了,蓝牙音频传输编解码技术哪家强?SBC的特点是它具备可变性能指标,这些指标取决于位池(Bit Pool)(可在32-52之间调节)。当前市场上绝大多数制造商使用位池值为32的集成SBC,而aptX的优势是拥有4:1比特率的压缩比。

aptX使用ADPCM原理编码音频的所有频率。

SBC传输速率为192kBit/s(Bit Pool 32)328kBit/s(Bit Pool 52)

aptX传输速率就可达354kBit/s。因此当音频通过蓝牙传输并在音箱、头戴式耳机或条形音箱中解码后,可重现CD级品质的音效。

M3110 是一款每声道可输出 15W 的高效的桥接驱动的 D 类立体声功率放大器。先进的 EMI抑制技术使得该产品在使用中仅用廉价的磁珠滤波器即可达到 EMC 的要求。扬声器保护包括可调的输出功率限制及直流输入检测电路。可调功率限制允许用户设置一个低于芯片供电的虚拟电压来限制通过扬声器的输出电流。输入直流检测电路测量 PWM 波的频率和幅度,如果输入信号异常,即切断功率输出。 M3110 可驱动低至 4Ω 扬声器。高达 90%的效率使得 M3110 在播放音乐时不需要额外加散热片。 M3110 有非常全面的保护设计:热保护和短路保护。短路保护包括输出对电源、对地、对其他输出的短路保护。热保护和短路保护都有自愈特性。

典型应用:高保真音响蓝牙音响拉杆音响TV功放多媒体音响系统VR音频系统

这意味着,aptX让用户无需在桥头放掉一滴汽油。

aptX技术的另一项重要优势是它的超低延迟性,即通过蓝牙传输的无线音频可实现与视频播放的同步,不会产生类似“演员声音与唇形不匹配”、“游戏动作不能产生即时音效”等情形。数据显示,蓝牙aptX的延迟时间仅为40毫秒,而SBCAAC等技术的延迟时间通常都在100500毫秒之间。

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摒弃“无线=音质差”的偏见

如今,越来越多的手机开始取消3.5mm耳机接口,但消费者对音乐分辨率的要求有增无减,使用智能手机玩游戏和看视频的趋势有增无减,他们对无线音频的期望值同样有增无减。

l  音质连续第二年成为消费者选择无线耳机或音箱产品时最看重的因素,76%的受访者为此投了赞成票;

l  79%的受访者期待高分辨率的音频,并愿意为此支付更高的费用;

l  78%的受访者已经开始使用语音UI与智能音箱、家居控制中心或其它电子设备进行交互;

l  52%的受访者表示正在使用或者未来计划购买真正无线的音频产品;

l  32%的受访者表示如果他们在未来12个月内只能购买一款设备,那么它将是一款集成了云语音助理的智能音箱;

l  48%的受访者希望在户外场景能够使用声控智能音箱;


目前市场上大多数的音频编解码器在本质上都是静态的、仅支持固定位速率,因此在颇具挑战的射频环境中可能导致无线连接问题。此外,很多现有编解码器又都是面向听音乐而设计的,不适合要求低时延的游戏和音频/视频等应用场景。这不但带来了文章开篇所描述的情形,也让“无线=音质差”的偏见始终左右着一部分消费者。

9月初,发布的下一代音频编解码器aptX,认为这是一款“集稳定性、顶级音质、可扩展性和低时延于一身,旨在为移动游戏、视频和音乐等时下最受欢迎且对音效要求颇高的应用带来出色无线聆听体验”的产品。甚至指出,具备高稳定、CD级高保真音质和低时延三大特性的aptX技术,将使得无线产品最终取代有线耳机。

当源终端和耳机连接时,aptX会自动监测链路射频传输的品质,然后与耳机配合共同动态调整传输速率。通常情况下,该技术会支持279Kbps420Kbps的传输速率,拥有50-80毫秒的低系统延时和低于2毫秒@48kHz的低算法延时,并可在420kbps传输速率下实现aptX HD音质,279kbps速率下实现aptX音质。根据独立第三方机构对aptX进行的测试,420kbit/saptX Adaptive24bit/96kHz的线性音频之间并无明显差异.

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