无线耳机的致命伤蓝牙延迟是怎么回事

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习惯使用蓝牙耳机的人,对于「蓝牙延迟」大约都不陌生。到底为什么蓝牙耳机会有声音延迟的问题?随着技术的进步,又有什么新的方法能减少这个潜在恼人的困扰?挑选耳机,怎样才能符合自己的需求?

泛科学这次访问量子音乐创办人蔡明耀(Hikari),请专家来一一解释什么是蓝牙延迟,并对于不同属性的用户挑选最适合自己的蓝牙耳机,提出一些建议。

声音延迟……为什么专业音乐人无法忍受?

「延迟会遇到的状况其中一项是回音,你在录podcast时,会听到,HiHikari,然后马上又再有回音HiHikari。」量子音乐的Hikari也是一名混音师,他每天工作的日常除了音乐制作、声音系统还有人工智能的研发。

他表示,在工作上对于声音的传输,需要严苛要求「低延迟」,尤其是在录音室中,录音要求延迟在30毫秒以下。目前大多录音室都采用数字设备,数字设备较有机会造成延迟回声等效果,无论是歌手录音或podcast制作上,均难以接受明显的声音延迟。不过,除非经过特殊训练,否则一般人耳仅能辨别出60毫秒以上的延迟。

相较于数字设备,模拟器材的速度较快也不会造成延迟,但目前在声音的编辑处理上,时常需要转数字化,这也就是造成延迟的开始。

为何模拟较不会有延迟的问题?模拟音讯的输出与输入是透过线来传输,不需要经过模拟、数字的转换。但模拟虽然速度快,在声音调控上就完全要靠模拟电路,操作不易,目前为了声音编辑,大部分的声音处理也主要采数字化,缺点就是有延迟的可能。

蓝牙耳机延迟问题究竟可以如何改善?

其实除了Hikari提到在音乐制作上专业上不容出现的声音延迟,在玩游戏或看电影的时候,「看到火光之后慢半拍才听到『砰!』」应该是选用蓝牙耳机或喇叭的人都有过的经验。

为什么使用蓝牙的音响系统,会有这种延迟问题呢?蓝牙延迟简单来说就是:「当蓝牙讯号开始传输,到接收端收到讯号的时间差」。

蓝牙是无线传输,声音源透过「蓝牙立体声音频传输协议」(AdvancedAudioDistributionProfile,A2DP)来传输讯号,并只能在有限的带宽下,透过编码压缩的方式传递音乐讯号,而蓝牙接收端(耳机、喇叭装置)接收讯号后,便会解压缩蓝牙讯号、转成数字音频,最后再输出给装置上的DAC(数字模拟转换器),然后声音就会传到我们的耳朵里了。

这段音频讯号传输的过程所产生的时间差,便是所谓的蓝牙延迟。

蓝牙透过A2DP协议来传输讯号,一开始是以「能听到不断续声音」而设计。为了避免遭到干扰,蓝牙预备了一个的缓冲区(buffer),一个传出一个接收,如果中间有断音、不连续,就可以用缓冲丢出音讯,也因此而有延迟。但随着蓝牙耳机用途越来越广泛,不再像过去只用在通话上时,蓝牙延迟问题就需要被改善。这也是蓝牙耳机难以应用于制作音乐、录音、电竞产业的主要原因。

其实,像是Netflix或YouTube串流影片有调整延迟的协定,也就是设计当声音变慢了,画面也一起变慢,藉由「一起延迟」来解决影音不同步问题。然而,这样的设计无法应用于电玩,因为游戏的影像是实时生成,声音马上就出来了,因此延迟的问题就较为棘手。

那要怎么让蓝牙延迟不要这么严重呢?改善的做法之一,在于改进通讯设计。过去蓝牙的两个耳机是两个蓝牙装置,由装置传到A耳机(主要耳机),再传到B耳机(副耳机)会造成二段延迟。

为了解决二段延迟问题,先是将双边耳机都设计成可以跟系统沟通的主要耳机,再用Sniff(监听)到通讯协议的作法,缓冲就不用设计的那么长,能降低延迟、缩短传输的时间。

一般蓝牙耳机传送讯号方式是,由主要耳机接收讯号,再传递给另一个耳机;目前也有技术是将蓝牙左右耳机都设为主要耳机,耳机可以视情况选择左耳或右耳当主要耳机。除了以此增加效率,还可以加入「监听」(Sniff,虚线部分)功能,让另一支耳机能拦截讯号,使讯号不需要绕过头部来传输,降低延迟。

优化后就不一样!蓝牙低延迟排行公开

除了优化通讯设计,要改善蓝牙延迟的问题,可以调整的细节很多,包括优化传输编码以及天线、芯片优化等各项调整,就有机会维持可接受的音质,并有效改善延迟情况。

挑选蓝牙耳机时,最常出现的讨论当然还包括传输编码的选择。

蓝牙传输的编码,主要可分为四种常见规格:SBC、AAC、aptX、LDAC。在数据的封包传输量上,一般来说,SBCAACaptXLDAC。越后者理论上封包越大,越有机会延迟。

但除了考虑到延迟,实际应用还有支持度与音质的问题。

首先,讨论支持度的部分。SBC、AAC是普遍手机、计算机都具有的编码规格,而aptX则是高通所开发的一系列编码(包括aptX、aptXHD、aptXLL、aptXAdaptive)。目前Android手机普遍支持aptX、aptXHD规格,但iPhone就没有支持aptX系列,仅支持SBC与AAC;另外,aptXLL虽然很快,但目前没有任何手机支持。而LDAC则是Sony独家的技术,目前仅有少数高阶蓝牙耳罩耳机有支持此项传输协议,音质好但延迟问题明显。

前面描述的规格仅限于一般的规范,实际上还要看耳机的优化状况。有些讨论中常误解认为AAC技术在传输速度必定输给aptXLL,但实际上考虑到支持度,已经有开发团队以优化AAC的方式来改善延迟问题。最知名的例子就是,在Apple生态系之下,iOS系统连接苹果的蓝牙耳机AirPodsPro,经过优化的结果,就要比一般蓝牙耳机透过AAC连接iOS延迟还要低上许多。因此加入「优化AAC」选项后,蓝牙传输速度排名:优化AACaptXLLAACaptX。

再来,讨论音质的部分。影响音质的因素很多,耳机的整体配置都会有所影响,包括耳机共鸣体、驱动单体、组件搭配……等,再加上考虑到使用情境,若大多听KKBOX、Spotify、YouTube等串流音乐,「优化AAC」在音质与降低延迟取得平衡可以有很不错的成效,提供使用者最佳的体验。

怎么选择蓝牙耳机?便利性、环绕音、低延迟

讨论到最后,我们问到混音师Hikari对于蓝牙耳机音质的评价,他坦率表示曾实际测试多款耳机。现有的蓝牙耳机对专业混音师来说,完全难以达到工作所需要的音质,但他个人并不排斥在生活中使用。在通勤等生活情境中,蓝牙耳机的「方便性」是他最在意的优点之一。

对一般消费者来说,选择耳机主要要考虑喜欢听哪种频率的音乐,例如中频很好的耳机,拿来听蔡琴的声音很理想,但拿来打游戏可能就听不到敌方脚步声的声音。

对Hikari来说,选择合适的耳机,跟使用情境与惯听的音乐属性有很大的关联,对想一边舒适地听音乐、又可以通话,甚至想要轻松玩游戏的人来说,无线蓝牙耳机肯定是最好的选择啦。

来自音响联盟



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