真無線、無線藍牙耳機的差異在哪裡?藍牙耳機規格、音訊傳輸協定、降噪原理與基本名詞介紹

2022.04.01 08:00AM

如今上市的手機大多取消了3.5mm耳機孔,許多習慣在通勤、運動時聽音樂的用戶便轉向選擇合適的無線耳機。隨著技術的革新,無線藍牙耳機出現了「無線」與「真無線」的差異,另外耳機在功能上也越來越豐富,不僅是加強連線穩定、通話清晰度,還有「降噪」功能可以帶來更好的音樂聆賞體驗。到底無線藍牙耳機、真無線藍牙耳機的差異在哪裡?在挑選藍牙耳機的時候,藍牙5.0,以及SBC、AAC、aptX、LC3等規格是什麼意思?降噪的效果又是怎麼辦到的?本篇將一一解答。

無線、真無線藍牙耳機的差異

真無線藍牙耳機和一般無線藍牙耳機的差異在哪裡?其實無線、真無線是相對的概念,他們同樣使用藍牙無線通訊、也省略了手機與耳機的線材連結。不過,「真無線」藍牙耳機少了左右耳之間的連接線材,也就是左右耳機是分開的,兩邊的耳機都是獨立的結構。

真無線不像無線藍牙耳機會有條線掛在頸後,它不需要透過線材,而是使用另外的技術傳輸左右耳的音訊。因此,在完全無線的情況下,真無線藍牙耳機的使用方便性大增,但也因為少了線材的關係,真無線藍牙耳機在音訊同步、電力持久度上普遍不如無線藍牙耳機。

無線與真無線藍牙耳機的差別(為相對概念):

  • 無線藍牙耳機:左右耳機有線材連接。
  • 真無線藍牙耳機:左右耳機為獨立結構,無線材連接。

▲真無線藍牙耳機左右耳不需要線材連接,如圖左的AirPods Pro。圖右為傳統藍牙連接的小米無線藍牙項圈耳機。

真無線藍牙耳機的傳輸技術:TWS與TWS Plus

真無線藍牙耳機在剛推出的時候,時常會發生左右耳音訊不同步的問題,或是只有單邊能接聽電話。這是因為早期真無線藍牙耳機缺少線材傳輸,因此將左右耳機分成主耳機、副耳機,而主耳機在接收訊息的同時,也扮演了傳輸的功能。舉例來說,如果右耳耳機為主耳機,則右耳耳機需要先接收手機的訊號,再傳送至左耳機,也就因此造成音訊延遲。這種方式是傳統的TWS(True Wireless Stereo)藍牙耳機。

而在技術改良之後,現在的真無線耳機左右耳也有可以獨立接收的藍牙晶片,讓兩邊耳機都可以作為主機端,同時接收手機的訊號。左右耳都能成為主機端省去了二次傳送的時間,因此能夠減低音訊延遲,並且平均了兩邊的電力消耗,延長使用時間。這種新技術稱為TWS Plus。

2020年,高通發表了藍牙真無線晶片QCC514X與QCC304X,這系列的晶片除了持續提升續航力以外,還搭載名為「True Wireless Mirroring」的連接模式,這也是高通Ture Wireless系列的第三種連接模式。就目前的資訊來看,Ture Wireless Mirroring可能會將耳機區分為主機與子機,不過左右耳機仍然獨立連結,差異在於將音訊、通話通道分開與裝置配對,可能會互為主機與子機。因此,True Wireless Mirroring技術未來或許可以解決耳機來電時,音樂被迫中斷的情況。

▲過往,真無線藍牙耳機的TWS技術會將左右耳其中一端當作主機端,主機端同時有接收與發送的功能(圖左)。這造成了單邊耳機的電力消耗快速,以及音訊延遲。後來TWS Plus技術讓左右耳機都可以接收手機訊息(圖右),不再區分主、副耳機。圖片來源:Sony

藍牙規格影響傳輸速度、傳輸距離

市面上常見的無線耳機以藍牙版本4.1、4.2、5.0、5.2為多,理論上當然版本越新越好,而左右耳獨立連線功能也只有藍牙版本5.0以上才能辦得到。藍牙是一種無線通訊技術,能夠讓行動裝置在短距離間交換資料,目前最新的版本為藍牙5.3。

藍牙的版本與無線耳機的傳輸速度、傳輸距離、電力消耗上有非常大的關係,例如藍牙版本4.1的理論傳輸速率為24Mbps,範圍50公尺,而藍牙5.0的理論速度達48Mbps、理論距離擴增到300公尺。藍牙5.0世代和前一代相比,傳輸距離更遠、速度更快、功耗更低,目前較新推出的藍牙5.2真無線耳機可以達到連續音樂播放8小時、甚至12小時以上。

▲在無線藍牙耳機的規格列表中,通常都可以找到藍牙版本,以及支援的藍牙協定。其中A2DP、AVRCP、HFP等協定是規範藍牙裝置間的互通性,例如立體聲音訊傳輸、音訊與影片的遠端控制設定、免手持裝置等,詳細列表可點此。圖片來源:鐵三角 

藍牙耳機的音訊協定:SBC與新一代LC3

無線耳機需要透過藍牙傳輸音訊,常見的有SBC、AAC、aptX、LDAC等音訊編碼方式,而近期藍牙聯盟公開新一代高品質低延遲的編碼LC3,將可以大幅改善藍牙官方標準音訊編碼的品質與延遲問題。

A2DP是Advance Audio Distribution Profile,藍牙立體聲音訊傳輸規範的簡稱,它是一種規範,規定藍牙傳輸訊號的方式。SBC是A2DP官方標準訂定,只要符合該協定,就能以至少16 bits,44.1kHz的品質傳輸音訊,是各項編碼中音質表現最基本的。換句話說,幾乎所有藍牙音訊設備都適用SBC標準音訊協定,但SBC同時也是最低標準。

A2DP規範已行之有年,而且幾乎沒有版本更新,直到藍牙聯盟在2020年,終於推出全新的LE Audio標準與LC3音訊編碼。LC3的推出目的是解決當前SBC所遭遇的品質與延遲問題,因此LC3相較於SBC,擁有更好的壓縮率與音訊還原,同時能夠將數據傳輸的頻寬降低50%,提升續航力。目前LE Audio技術標準尚未普及,不過已有支援LE Audio的晶片推出,預計商品將於2022年下半年陸續問世。

▲LC3只是LE Audio技術當中的編碼環節,LE Audio是基於標準藍牙技術打造,再加上額外功能設計,基本上可視為標準藍牙技術的升級規格。未來支援LE Audio標準的產品皆會採用LC3編解碼技術,不過LC3也可以透過傳統的藍牙技術傳輸。簡單來說,LC3編碼也有可能出現在非LE Audio技術商品上,但LE Audio一定會包含LC3編碼技術。

AAC、aptX、LDAC技術規範

除了藍牙聯盟推出的音訊技術之外,AAC(Advanced Audio Coding)是另外一種音訊編碼程式,它並非單純用於藍牙音訊傳輸,而是直接出自音樂壓縮格式。AAC常見的附檔名有m4a、mp4等等,強調擁有比MP3更好的壓縮效率、以及音訊品質。在MP3盛行的時代,蘋果仍然支持AAC音訊編碼,於是蘋果的音訊設備如今也都支援AAC,AAC也正是蘋果旗下 iTunes音樂格式與串流服務Apple Music採用的音訊標準。AAC的音訊品質比SBC要來得更好。

至於aptX與LDAC則是由技術供應商提供,屬於非標準的藍牙音訊技術。aptX起源於藍牙大廠 CSR,原本是用於錄音室的無線傳輸技術,後來轉到消費市場。CSR現在已被高通收購,因此高通生產的晶片中,符合CSR規範的藍牙晶片,就能夠使用aptX音訊服務。LDAC則由Sony提出,不過Sony本身並未生產晶片,它使用授權的方式提供支援,開放給Android系統,因此部分Android手機支援Sony的LDAC技術。

在音質呈現上,SBC、AAC、aptX、LDAC之中,屬於Sony的LDAC表現最佳,接著是高通的aptX、蘋果支援的AAC,最後才是基本的SBC。不過需要注意的是,只有藍牙耳機支援是沒有用的,需要手機與藍牙耳機雙方支援,加上有足夠品質的訊源,才能達到較高等級的音訊效果,不然只會接收到最基本的音訊。

藍牙耳機的常見音訊協定:

  • SBC:是藍牙聯盟官方標準的音訊協定,最為基本,音質表現最差。
  • AAC:主要見於蘋果旗下的音訊設備。音訊品質比SBC更好。
  • aptX:高通生產的晶片中,符合CSR規範的藍牙晶片能夠使用。
  • LDAC:由Sony提出,以授權的方式提供,主要見於Android系統。音質最佳。
  • 需要手機與耳機雙方支援,加上足夠品質的訊源,才有較高等級的音訊效果。

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▲高通在aptX技術上不斷延伸,包括針對影片和遊戲需求的低延遲技術aptX LL、為了抗衡LDAC的aptX HD,後續再推出集大成的aptX Adaptive,以及最新的aptX Lossless技術。高通Snapdragon Sound的aptX Lossless技術將會是引領藍牙實現發燒級無線耳機的關鍵一步。 圖片來源:aptX

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▲LDAC的頻寬、傳輸都遠勝過其他,但只有經過Sony授權的的藍牙耳機、音響設備才支援LDAC,且通常價格都不便宜。LDAC也是當前日本音響業界最積極推動的標準,頻寬是SBC的3倍左右,也就是同時間內可以讓3倍的資訊量通過,減少音訊傳輸時壓縮受損的程度。圖片來源:Sony

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▲相較於SBC、AAC、aptX、LDAC,台灣半導體廠Savitech盛微所推出的LHDC高音質藍牙協定較不常見,主要由華為所採用。LHDC是繼Sony的LDAC協定之後,日本音響協會認證的第二個達HiRes Audio Wireless標準的藍牙高音質標準,可達到SBC約3倍的傳輸頻寬。LHDC藍牙高音質規範獲日本HiRes Audio Wireless認證,成LDAC後第二款高音質無線傳輸標準。圖片來源:LDAC

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▲在藍牙耳機的規格表裡面,可以看見支援的音訊格式。圖片來源:Sony

藍牙耳機的降噪技術:主動降噪與被動降噪

早期應用於消除直升機和飛機駕駛艙的噪音,藍牙耳機的「主動降噪」功能在AirPods Pro推出後開始被消費者重視。降噪技術可以分為主動降噪與被動降噪,其中被動降噪功能較為簡單,是用海綿、橡膠等材質將聲音阻隔在外,以物理性的方式阻擋外界的聲音入耳。

至於主動降噪(Active noise control,ANC),則是透過耳機內部配置的晶片分析並將聲波抵銷。當外界產生噪音、耳機的麥克風偵測到之後,晶片會發出和噪音相反的抗噪波,藉此消除外面的噪音。意即,主動式降噪是根據外部噪音進行分析,並且透過發出相等的聲波將噪音的聲波抵銷。因此主動式降噪在面對穩定且持續的噪音,例如冰箱或冷氣運轉聲的時候效果最佳,至於聊天對話或無預警的噪音,主動式降噪的效果會較為有限。

▲降噪原理的介紹影片。透過麥克風偵測外界的聲音,主動降噪會在配戴者聽見噪音前發出反向聲波加以抵銷。

照片中提到了Bose 聲學消噪科技、完全消噪、通透模式或不同消噪等級,以符合、您的聆聽體驗。,包含了內置 bose quietcomfort 耳塞、Bose QuietComfort 20、Bose QuietComfort耳塞、玻色、主動噪音控制

▲為了避免降噪功能讓使用者忽略車聲、喇叭聲而造成危險,因此有不少降噪耳機會配備有「通透功能」或「環境聲模式」,降低降噪效果,讓外界的聲音可以順利傳遞。如今也有許多降噪耳機提供不同的降噪等級,使用時可以依照習慣調整。圖片來源:Bose

▲在通透模式下,外界的聲音不會被完全抵銷,因此使用時也能夠注意到外界的情況,避免危險發生。圖片來源:Beats

▲和主動降噪(ANC)不同,CVC降噪主要使用於通話功能,在吵雜的環境下撥打電話時,麥克風會偵測並強化接收到的語音,讓傳遞出去的聲音更加清晰。簡單來說,在吵雜的環境下,CVC降噪功能可以讓通話的語音較為清楚。圖片來源:Nuarl

連線穩定度、續航力仍待提升 LE Audio掀起新浪潮

無線藍牙耳機的連線穩定度相較早期已穩定許多,但在人多的場合、或是特定地方,仍然容易連線不穩。這是因為藍牙2.4GHz頻段的限制,在Wi-Fi、藍牙或是一些通用的無線技術都採用2.4GHz頻段的狀況下,裝置越來越多,使用者需要搶有限的頻譜,裝置之間也會互相干擾。此外,藍牙耳機追求體積小、極輕量,導致內部的電池容量受限,因此藍牙耳機通常都會搭配充電盒,盡可能延長使用的時間。

目前無線藍牙耳機的發展已經逐漸成熟,除了在硬體方面革新外,也有不少廠商轉而發展軟體控制端,讓使用者可以透過App自訂喜愛的音響效果。而在藍牙聯盟的最新技術標準LE Audio推出之後,多重串流音訊、廣播音訊與音訊分享都成為可能,未來藍牙耳機或許能夠在連接到手機通話的同時,也接收來自筆記型電腦的串流音樂,或是讓裝置端化身為廣播台,向周遭的設備單向廣播音訊內容。在不久之後,好友之間透過藍牙耳機分享音訊、或是機場與電影院透過LE Audio發送多語言翻譯都有可能發生,將大幅改變現在的音樂聆聽體驗與應用市場。
 

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