作爲智能手機的風潮引領者,iPhone 宣佈取消 3.5mm 耳機接口是壓倒傳統有線耳機的最後一根稻草。

從技術角度來說,在一款手機上繼續保留 3.5mm 耳機接口並沒有任何障礙。但我們希望聽歌可以無拘無束倒是事實——有一根線連接手機和耳機實在礙事,最佳替代品也只能是藍牙耳機。當然藍牙耳機也並非是一個新的「數碼潮流風向標」,無論是看上去有些笨重的頭戴式耳機,還是由索尼引領的頸掛式耳塞式藍牙耳機,似乎都曾經是很多人的手機藍牙耳機的「標配」。

索尼頸掛式藍牙耳機

但在 AirPods 出現之後,這些看似無拘無束的耳機都成爲了上個時代的「古玩」,因爲雙耳都不再相互連接的的耳機被稱作是「真無線耳機」——無論是頸掛式藍牙耳機還是頭戴式藍牙耳機,左右耳實際上都是有線連接,所謂的無線連接只存在於手機和耳機本體;而 AirPods 則做到的徹底無線,無論是左右耳之間還是耳機和手機之間全部通過藍牙連接,線材對身體的束縛被徹底擺脫。

AirPods

真「無線」耳機?

但實際上我們看到的「真無線」耳機其實也有相當大的區別。但大部分市面上採用的真無線連接技術其實都非常相似,主要分爲以下兩種:

真「無線」耳機之經典方案

其中一種最爲常見的方案的工作原理是:左右兩個耳機被設定爲主副設備,手機首先會和主耳機連接,再由主耳機通過藍牙,將信號傳輸到副耳機中,最後實現雙耳立體聲。這種解決方案最大優勢就是兼容性強,無論是哪一款智能手機都可以使用。廣泛的兼容從 Android 到 iPhone 等主流智能手機,而缺點則主要有以下幾點:

兩個耳機單元之間必定存在一個主從之間的藍牙連接,由於藍牙技術採用的無線信號都是 2.4GHz,因此在戶外時如果周圍無線設備(藍牙設備或者 Wi-Fi 設備)較多的情況下,強信號場下非常容易出現連接不穩定的情況,加之這種真無線耳機在腔體內部無法設計較大的射頻電路,冬季如果衣服較厚都有可能信號被阻擋造成連接不穩定。

信號延遲問題,由於存在主副耳機的信號轉發設計,信號需要從主耳機發送給副耳機,因此從理論上說雙耳之間存在一定的數據時延。雖然對於一般隨身聽歌的場景來說,這種時延可以忽略不計,但如果對比前面所有的耳罩式以及頸掛式藍牙耳機,你依舊可以聽出兩者之間的區別。

真「無線」耳機之監聽方案

AirPods 的藍牙傳輸方案則與前面說的經典方案則有所不同,雖然同樣採用主副耳機的設計,但每一隻耳機傳輸和解析的數據量卻是不同的:主耳機接收發射端的立體聲信號的同時,還會將監聽密鑰傳給副耳機,副耳機只需要監聽主耳機接收的音頻信號即可,而音頻解析上則每隻耳朵只需要解析自己聲道的信息,所以大大的降低了耳機在處理數據時消耗的功耗,並且支持多個耳機終端分享音頻。缺點則是隻能在自己生態系統或者平臺使用,跨平臺的兼容性差。

有沒有更智能的「雙耳同步無線傳輸方案」?當然有!

無論是經典方案還是監聽方案,實際上都存在一個連接主副耳機的概念,換言之都必須使用主耳機來實現所有立體聲數據的接收,而穩定性以及可靠性則取決於單側耳機單元是否需要處理全部的音頻數據。而作爲行業領頭的高通則在 2018 年拿出了針對 True Wireless Stereo 的增強方案——TrueWireless Stereo Plus 作爲其新一代藍牙 Soc 解決方案的一部分。

這個新技術解決了此前的 TWS 耳機中最爲關鍵的痛點:連接。

在 TrueWireless Stereo Plus 中,兩個耳機本體不再是主副耳機的關係,發射端(手機端)直接和兩個耳機單元進行單獨的連接,並將兩個聲道的信息分別發射到每一個耳機接收端,實際上又進一步降低了每一個耳機傳輸數據量(經典方案無論是哪一個耳機進行連接,都需要接收兩個聲道的所有音頻數據信息),加上不再需要雙耳之間再進行數據傳輸,因此兩個耳機單元以及體積上都可以進一步縮小,並且增強了抗干擾的能力。

在解決了 TWS 的連接方式問題之後,TrueWireless Stereo Plus 方案其實還對音質上進行了提升,相比 Apple 在藍牙音頻編碼協議上依舊採用低碼率的 AAC(傳輸過程中會大量削剪高頻信息),非常大方的附送了其專利的高碼率藍牙音頻傳輸技術 aptX™。從 2018 年高通發佈的 QCC5100 系列藍牙解決方案上來看,附送的是其 aptX™HD 的壓縮版本 aptX™ Adaptive,從理論上來說其雖然相比 aptX™HD 最高傳輸碼率從 500kbps 降低到 420kbps,實際使用時上傳輸範圍會在 279kbps-420kbps 之間根據連接環境波動,但考慮到一首 iTunes Plus 下載的音樂文件碼率通常在 292 kbps 以內,對比 Apple 萬年不變的藍牙 AAC 質量(約在 160kbps-200kbps之間)顯然要提高一大截。

當然高通的這套 TrueWireless Stereo Plus 解決方案還需要芯片組的支持,如果手機芯片組不支持那麼會直接改爲之前的「經典方案」,畢竟作爲 aptX™ 的專利持有者,高通更希望的是建立一套自己的生態環境,即便如此這種基於硬件的生態環境也遠比 Apple 的閉環要寬鬆需多(畢竟使用高通 Soc 的智能手機數要更多一些)。

所以經過兩年多的技術消化,高通的這套藍牙解決方案直到今年纔開始如雨後春筍一般大量湧現,而採用的 Soc 從最低端的 QCC30xx 到高端的 QCC5144 等都有,當然即便是採用最爲低端的 QCC30x 系列的真無線耳機也基本實現了連接性和音質上的平衡,比如飛傲在近期推出的 FW1 實際上就採用了高通 QCC3020 這款入門級的解決方案,連接上支持 TrueWireless Stereo Plus 方案的同時,藍牙音頻解碼支持高通的 aptX。而由於該方案會採用一個專門的 DSP 做音頻信號單獨處理,所以耳機本身會更傾向於聽音樂,甚至 FW1 直接選擇了單單元婁氏動鐵單元作爲發聲單元,所以比起那些採用動圈單元的真無線耳機在體積上要更加小巧,整副耳機更容易貼合外耳道的輪廓從而提高佩戴舒適度,由此帶來的另一個好處就是耳機聲學設計上會更加容易(動圈發聲單元體積變化會影響聲音的表現),發聲單元也更加易於驅動,也間接地延長了耳機的續航時間(官方標稱爲 11 小時續航)。

結語

隨着現在市面上所謂的真無線耳機越來越多,用手機聽歌這件事上我們開始變得更加隨性,這個由 AirPods 帶來的風潮開始向越來越多的普通手機用戶蔓延開來,而這篇簡單的科普文可能會對你的未來選購真無線耳機有所幫助,希望你在聽歌這件事上可以變得更自由。

參考鏈接:

Qualcomm 高通 QCC5100與未來藍牙音頻

藍牙AAC音頻編解碼是缺陷還是偷懶?

Qualcomm TrueWireless

【粵開電子深度】TWS耳機系列深度研究-AirPods 產業鏈研究

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