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為什麼真無線藍牙耳機會有延遲? 關鍵在於聽筒之間的連線方式

真無線藍牙耳機徹底改變了我們在聆聽音樂、觀看影片或是通話時的習慣,其使用各種技術來解壓縮音訊源的數位訊號,再將訊號傳至沒有實體線材連接的兩個聽筒,並透過振動將其轉換為聲波。因為這個傳輸過程需要花上一點時間,所以造成我們在有線耳機上感覺不到的延遲。本文將解釋這些真無線藍牙耳機如何運作,以及各家廠牌是如何減少其延遲時間。


為什麼會有延遲發生?

在傳統的有線耳機中,電子訊號是透過耳機線將音訊源的訊號傳送到耳機,因為傳輸速度很快,所以人類根本察覺不到延遲發生,才會有有線耳機沒有延遲的說法。但是,帶線藍牙耳機和真無線藍牙耳機都是透過無線技術來連接音訊源,因此延遲問題開始浮出檯面。

然而,與帶線的藍牙耳機不同,真無線藍牙耳機的兩個聽筒沒有線材連接,必須採用無線技術使兩個聽筒連線。


真無線藍牙耳機如何運作?

真無線藍牙耳機在透過2.4 GHz的藍牙來接收手機的訊號時,其中一個聽筒充當主接收器,另一個則充當次要接收器。除了控制兩個聽筒與音訊源之間的訊號傳輸外,主聽筒還補償了音頻訊號在聽筒之間進行傳輸時可能會產生的時延(等待時間)。為了最大程度地減少時間延遲,兩個聽筒互相提供訊息,並測量該過程花費了多長時間,讓主聽筒可以抵消任何延遲,並保證聽筒彼此之間以及與源設備保持同步。應當記住,密集區域或繁忙環境會嚴重影響延遲率,可能導致在聽音樂或進行對話時會出現短暫的中斷。

真無線藍牙耳機聽筒之間的連線方式

不過,許多製造商已經找到了解決的方法,不同於會出現延遲和噪音的傳統主/副系統,讓真無線藍牙耳機的每個聽筒使用單獨的右/左自主訊號機制,同時從播放接收訊號,不用再多一個分享訊號的過程,大幅減少傳輸時間。有點類似天線系統,這些獨立的訊號機制除了平衡聲音外,還有助於保持牢固的連接。此外,還有一些真無線耳機的每個聽筒都具有雙麥克風配置,主要用於兩個目的:

  • 有助於命令和呼叫語音的傳輸。
  • 具有一個內建的智慧降噪系統,該系統可以記錄和處理環境噪音,保護使用者免受噪音造成的聽力損害或損失。

各種真無線藍牙耳機聽筒之間的連線技術

Relay 中繼式

目前真無線耳機的兩個聽筒最常用的連線技術為概念相對簡單的Relay中繼式,手機只跟其中一個耳塞R連線,然後R再傳給L並播放音樂。這個中繼的傳輸方式就相當重要,以下還分為NFMI和2.4GHz兩種。

NFMI (Near Field Magnetic Induction,近場感應技術)

目前都是走幾乎沒有干擾也不會被人體吸收的ISM Band B (13MHz),因此可以實現低延遲傳輸的目標,例如B&O Beoplay E8 的延遲就非常的低。但因為要塞入13MHz天線與NFMI晶片,導致成本、耳機體積與設計都會受限制,而且其中一耳藍芽和NFMI會同時工作,所以耗電量會增加

2.4GHz

此類技術走的是原本藍牙的路徑,但因為藍牙本身是TDD(Time Division Duplexing,雙工)的模式,所以在傳送的時候就不能接收,也就是說如果原本延遲為250ms,R與L之間也是走藍牙傳輸,手機要塞滿R的Buffer長度需要4倍的時間來達到一樣的品質,這就是為什麼早期藍牙耳機的延遲會這麼誇張。


Apple Snoop

此為蘋果的專利技術,連線方式還是其中一耳R當主機,而另外一耳L同時可以SNOOP訊號,不需回應手機也能知道現在手機在傳輸什麼資料給R,然後再跟R協定好同步的時間。

與2.4GHz RELAY相比,主機R不需要在傳輸資料給L,只需要多花Delay 2 同步的時間即可。這個機制本身是不挑iOS系統或Android系統,只要是支援標準藍牙傳輸都可以用,所以小編用Airpods Pro看Android手機的YOUTUBE,也是完全感受不到延遲。


Qualcomm TWS+

與Apple SNOOP類似,但是R和L分開傳送,好處是每一個耳機只需要傳送R 或L的訊號,所以在物理層Physical Layer L1沒有變動下,Data-Rate可以提升一倍。

然而,因為藍牙是TDD系統,所以這個技術有根本上的問題,手機在傳送R的時候就不能同時傳送給L,除非物理層已經重新設計過與藍牙不兼容。


Qualcomm TrueWireless Mirroring

真無線鏡像技術(TrueWireless Mirroring)是高通在2020年發表的新技術,主要其中一個聽筒與手機保持藍牙連線,然後同時將訊號傳輸到另一個聽筒。這個技術目的在提供快速、無縫的交換,當使用者取下負責和手機連接的聽筒時,則另一個聽筒會以零中斷的狀態接續連接。或者,如果手機和另一個聽筒之間的連接強於正在連接的聽筒,則該連接將無形地交換以確保最佳連接。


AIROHA AIROHA New TWS Technology MCSync

從架構上來看,也是跟Apple SNOOP非常類似,測試結果也是如此,兼容性高不挑系統與硬體,延遲沒有增加太多。


常見問題

有線耳機沒有延遲嗎?

延遲是因訊號傳輸而造成的時間上差異,有線耳機在訊號從音訊源傳到耳機聽筒的過程中也是需要時間,只是這個時間很短,所以我們在使用有線耳機時不會感覺到延遲。

為什麼真無線藍牙耳機的延遲比較明顯?

比起帶線的藍牙耳機,真無線因為兩個聽筒沒有實體的線材連接,所以在接收播放設備的訊號之後,必須透過無線技術來分享訊號,造成傳輸時間增加,延遲問題更加明顯。

真無線藍牙耳機的延遲問題無解嗎?

振奮人心的是,製造商已經找到解決的方式。讓真無線藍牙耳機的每個聽筒使用單獨的右/左自主訊號機制,同時從播放接收訊號,不用再多一個分享訊號的過程,大幅減少傳輸時間。

有沒有推薦延遲感很低的真無線藍牙耳機?

Apple Airpods Pro:搭載Apple最新的H1晶片,與自家的產品無縫連線。此外,實測跟Android手機連線,也是感覺不太到有延遲發生。
Cleer Ally Plus:支援aptX,在iPhone和Android手機上使用,皆感覺不到延遲的發生。
JLab Epic Air ANC:其「電影模式」讓整體延遲感更低,看電影、打遊戲都更加順暢。


延伸閱讀


參考來源:electronics360

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編輯日期:
(1) 最新更新日期:2020年10月29日
(2) 文章發表日期:2020年10月29日

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對耳機有濃厚的熱愛,喜歡玩耳機,分享耳機知識,了解最新耳機科技及全球耳機趨勢。

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