藍牙耳機音質會不會不好?

世界那麼大1655

蘋果在2016年的iPhone 7發佈會上,宣佈iPhone再無3.5mm音頻,儘管蘋果自己美名曰“勇氣使然”,但絕大部分消費者並不買賬,給蘋果扣上了“多賣轉接線、多賺錢”的罵名,還說無線藍牙音質怎麼這麼爛。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裡面音頻編碼方式,希望大家知道為什麼無線藍牙音質總會稍遜於有線耳機。

藍牙技術是一種開放式無線通訊標準,採用分散式網絡結構以及快跳頻和短包技術,支持點對點、點對多點通信,採用時分雙工傳輸方案實現全雙工傳輸,工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工業、科學、醫學)頻段,能夠在短距離範圍內無線連接手機、電腦、平板等等數碼設備。如今發展到藍牙5,讓無線延遲、帶寬容量、功耗、支持設備都得到不同程度的提升和豐富。

但是在講無線藍牙音箱、耳機音質為什麼不太好,我們有必要先了解無線藍牙耳機設備是怎麼工作的,一般情況都是這樣:

使用PCM將音頻信號先量化成數字信號,按照不同無線藍牙音頻編碼方式打包成數據幀,再調製到藍牙規定的頻率上發射。接收端先解調恢復基帶數字信號,再讀取其中的音頻數據,然後DA恢復成音頻信號,進而放大後驅動耳機。因此我們聽到的音頻早已不是原來那個源文件,它是經過了有損壓縮。

問題就出在無線藍牙音頻編碼過程,由於藍牙本身的帶寬並不高,要達到CD音質就需要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音頻的目的。通俗來講,新的編碼技術讓音頻文件更小,可以在藍牙這條“小水管”裡面實現更好的音質。

A2DP——Advanced Audio Distribution Profile,音頻發送配置協議

而通常在無線藍牙耳機裡面都會使用A2DP協議,是實現藍牙音頻傳輸的必備協議,其定義了傳送單聲道或立體聲的不同質量音頻信息的協議和過程。

其實早在藍牙連接建立階段,發射源、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、延遲等問題。經過多年發展,在SBC/AAC編碼後,索尼發展出了自己LDAC,高通收購了CSR的aptX,還有華為最新推廣的HWA都是屬於先進的音頻編碼技術/方案,從技術上保證較好的無線藍牙耳機聆聽音樂的質量,下面會逐一向大家介紹。

SBC——Sub-band coding,子帶編碼

SBC是A2DP協議強制規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屬於頻域編碼,將輸入信號分成不同頻帶分量,在分別對其進行編碼,優點在於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採用較粗糙的量化,在敏感部位採用較細的量化,以獲得更好的主觀聽覺效果,從而可以充分地壓縮語音數據。說白了就是為更好傳輸,大幅度壓縮了音源質量的一種編碼。

SBC是一種低複雜度的編解碼技術,壓縮比率適中,支持16kHz,32kHz,44.1kHz和48kHz的採樣率。如果傳輸過程中丟失了個別幀,解壓後回放時會出現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協議中規定,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。所以即便是你的發射端增大編碼碼率,接收設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,都是捨棄掉人類不能感知的聲域信息,但由於其編碼效率遠勝於SBC,加上PNS、SBR技術引入,其壓縮比高達20:1。

而AAC編碼最廣泛應該就數引用杜比音效技術的電影以及蘋果設備了,蘋果iTunes上的音源都是採用AAC編碼,碼率雖然與SCB相當,但是壓縮比高,還原出來的數據比較多,暫且從實際聽感來看是優於SBC。

LDAC——索尼開發的私有編碼協議

LDAC是索尼研發的一種私有無線音頻編碼技術,最早亮相於CES 2015上,在當時索尼表示比起標準的藍牙編碼、壓縮系統,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的時候就不會被過分壓縮,以至於極大損害音質了。

LDAC提高音質方式簡單粗暴,就是減少壓縮,讓編碼後的碼率接近藍牙A2DP規範的上限。它提供了三種傳輸模式,首先會以質量為最優先的990kbps模式進行協議對接,播放設備不支持就一直往下降級,第二級是660kbps的普通模式,最後一級是330kbps保障模式。

因此LDAC方案可以讓傳輸的數據最大化,而不是專門搞壓縮,數據量大了,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編碼出來的音樂那麼空洞、乾澀。

索尼開發出這樣的LDAC一直以來都是獨家專用,基本上凡是涉及索尼數碼產品,檔次不太低的一律支持LDAC。這麼好的技術獨享似乎不利於科技發展進步,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後,進一步研發出aptX HD,在高通公司對aptX品牌進行持續運營下,採用aptX無線藍牙音頻方案的設備越來越多。當然了,你想要用aptX技術就必須採用高通CSR藍牙模塊才行,因為aptX也是一種私有藍牙傳輸協議。。

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則是為了高品質音樂而誕生,能夠支持高達24-bit/48kHz採樣的音頻,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,音質還原也就更好。

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DHC——華為主推的後起之秀

華為在3月27日舉行了新品發佈會,大家的目光都緊釘在在P20、P20 Pro以及Mate RS身上,卻忽略了發佈會後期一個關於音頻技術的重要細節,那就是華為推出一個名為Hi-Res Wireless Audio的無線音頻技術,而其背後則是與LDAC對標的技術LDHC。

圖片來源見微博水印

不過由於LDHC依然處於發展初期,相關技術資料、標準尚不明確,我們只能以華為官方說法以及部分業內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採樣,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範圍等重要項目中都有著比舊有標準更高的極限表現。

華為為了推廣HWA,拉了一大幫音響巨頭為其站隊背書,但以後產品落實情況何如,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的支持。

圖片來源見微博水印

技術對比:

從原理上我們得知,傳輸的碼率越高,最後還原出來的音質更好,而不同協議方案可以傳輸的上限是不一樣的,從目前標準來看,LDAC、LDHC上具備極大優勢,最高支持990Kbps的碼流,其次就是aptX HD的576Kbps。

不過並不是說越大越好,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設備碰到複雜的無線電環境下,會出現信號嚴重干擾,最後就是丟包嚴重,最後就是降低標準運行,無線音樂體驗質量又從何談起?

而在各家編碼協議上,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、音質已經不再考慮範圍之內。最好的就是aptX Low Latency,這個方案裡面,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,最後大家都看蒙了。LDAC、LDHC是不是就真的無敵,可以提供CD級無損音質?非也非也,因為原來的音頻文件經過了兩次解碼、一次編碼後,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數模轉換以及功放級做得比較爛,即便是過程中實現了無損壓縮,但是在後級設備中全都被糟蹋了,你聽到的音樂自然就不那麼悅耳了。


超能網

藍牙是一種無線的數字傳播技術。

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據包,然後再發送給耳機,然後再由耳機解碼、數模轉換(硬解碼)。然後放大,聽到聲音。

傳輸帶寬其實不是問題,關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,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)

那麼藍牙就會把高碼率的東西首先降低音質,然後再傳輸。



第三,因為是實時傳輸,不可避免的會有丟包,對音質就有影響了。

最後綜上,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不行了。



上邊的回答側重於藍牙編碼傳輸速率什麼的,實際上好音質並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,就是出來好音質是個系統工程,任何一個環節的瓶頸都會影響到最終的重放效果。

對於使用藍牙耳機而言,重放過程大致如下:

數字音源-解碼-藍牙編碼-無線傳輸-藍牙解碼-數模轉換-功率放大-耳機

可見藍牙編碼只是整個環節中的一環,並且,這一環在我看來也不是最重要的。這裡我們僅討論有藍牙編碼後邊的環節。

先說第一個問題:為什麼藍牙耳機會出現音質下降的問題?

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,模數轉換。上邊講到會有丟包影響音質,實際上對於藍牙而言如果丟包或者接收錯誤是會進行重新傳輸的,因此這個不會影響音質。傳輸速率確實會對聲音有所影響,但這個不是最關鍵的,現在的APTX傳輸已經可以傳輸CD級數字音頻了,雖然更高的採樣率還沒有支持,但是採樣率同樣不是關鍵。那麼最關鍵的,或者說藍牙耳機最大的瓶頸是什麼呢,是那個內置的DAC,藍牙芯片往往內置的了DAC,這個DAC各項參數較差,因此,DAC轉換出來的模擬信號再經過放大,音質自然好不到哪裡去。那麼問題來了,為什麼不把DAC做在外邊或者把這個DAC質量做好一點呢?因為這是個藍牙耳機!藍牙耳機最重要的定位是什麼?是無線!無線就要用電池供電,電池供電就要考慮續航能力,和體積問題,把DAC做在藍牙芯片裡邊既可以省電,又能節省電路板體積。如果內部集成一個高品質DAC的話,芯片的售價估計會翻幾番。另外重要的一環就是功率放大部分,專業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熱大,體積大,耗電量大,而藍牙耳機內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品定位的讓步。



第二個問題:是否有音質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。隨著半導體技術的繼續發展可能會有。

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?

外置DAC芯片,效果很明顯,但是問題來了,外置DAC需要一堆濾波網絡伏安轉換神馬的,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,那麼無線的意義也沒了,當然這是做到很高品質的情況下。如果使用適當的DAC,集成功放,低壓運放等器件的話也是可以做到便攜的,但是音質就沒有那麼好了,不過完爆普通的藍牙耳機還是沒有問題的。


河東醉雪

大概就這麼多吧說的通俗易懂大家給個贊謝謝啦


愛遊戲愛學習

藍牙音質不好主要是因為SBC編碼的效率低而且音質不好。這樣導致同樣一個耳機使用有線或者使用藍牙聲音區別非常明顯。

當然,也有一些技術比較牛逼的廠商,硬是用算法來優化聽感,把原本音質並不怎麼樣的SBC做得不遜於很多有線耳機。

這樣的廠商有2個,一個是繽特力,一個是BOSE。

例如繽特力的Backbeat Go 2和Backbeat Fit耳機,聽過的人都會覺得調音做得很優秀,針對人們的聽歌習慣做了優化,聽起來就會很悅耳。儘管它只是使用SBC編碼,但相比很多號稱用aptx編碼的藍牙耳機要好到不知道哪裡去了。



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