想要一副高清音質的藍牙耳機? 不能不知音訊轉碼器的重要性

由於手機耳機孔的取消,藍牙耳機比以往更加普遍。不論是戴著藍牙耳機運動、打手遊還是上網追劇,都不能忽略藍牙音頻轉碼器對使用體驗的影響:除了音訊質量變化之外,不同的轉碼器會產生不同的延遲,具有不同程度的效能和不同程度的穩定性。因此,我們將嘗試以一種對初學者友好的方式,來分析藍牙音訊轉碼器的奧秘和術語,讓大家在短短幾分鐘內快速上手。

藍牙音訊傳輸之旅

無線連接類型

在討論藍牙音訊的旅程之前,必須先討論藍牙連線的類型。假設您要從A點到達B點,選擇連線類型相似於選擇要完成旅程的交通工具,如汽車、火車等。

通常,藍牙耳機有三種無線連接類型:

  • 紅外線(IR)
  • 無線電(RF)
  • 藍牙(BT)

由於我們的主題是藍牙音訊轉碼器,因此我們將重點擺在介紹藍牙連接。但總體來說,其基本機制是相同的。

藍牙音訊的傳輸旅程

首先,有一個藍牙音訊發送器,稱為音訊源,通常是手機或電腦。接下來,需要一個藍牙音訊接收器,如耳機或揚聲器。

發送器的工作並不只是將音樂檔案發送到接收器那樣簡單,根據錄製音檔的質量,會影響音訊的檔案大小。高品質的錄音代表檔案很大,檔案的大小直接影響將音訊傳輸到接收器所需的頻寬。我們可以將頻寬視為交通高速公路的寬度,將檔案大小視為車流量。當車流量超過高速公路的負荷範圍,就會發生交通堵塞,行駛變得緩慢而不穩定。

藍牙連接具有可容納的最大頻寬,WAV和AIFF等無壓縮格式的檔案很大,透過藍牙簡單地傳送這些原始檔案,頻寬將被消耗掉,超出了藍牙連接的處理能力。音訊將開始停頓,影響整體連線品質。

這時候就是編碼和解碼派上用場的地方。

編碼和解碼

為了縮小音訊檔案的大小,藍牙發射器使用特殊的演算法,將原始檔案編碼為壓縮格式,然後將其發送到接收器。這些壓縮格式本身不是可以播放的音訊檔案,必須透過接收端將壓縮後的格式解碼為可播放的音訊檔案,然後才可以播放。

音訊轉碼器

轉碼器是一套軟體或演算法,可以接收您的數據(音樂),將其壓縮以縮小檔案大小,然後將其編碼為可以傳輸的格式。同時,還需要相同的轉碼器來解碼、編碼的數據,以便我們可以聽音樂。

在保持音訊數據還原度的同時縮小檔案大小並非易事,通過心理聲學研究和分析,轉碼器省略了音樂中掩蓋的訊息,這些訊息可以在不引起質量明顯損失的情況下被刪除。

每個藍牙音訊轉碼器都有其自己獨特的壓縮算法以及傳輸數據的速度。就延遲和還原度而言,這會影響藍牙音訊的質量。

常見轉碼器如下:

  • SBC
  • AAC
  • aptX
  • aptX HD
  • aptX LL
  • LDAC
  • LC3
  • Samsung Scalable Codec

在深入探討轉碼器及其特性之前,我們需要認識並理解一些基本的音頻術語。

基本音訊術語

閱讀有關藍牙轉碼器的文章和規格時,會有一些術語會反復出現,讓我們先討論這些。

如果您對數位音訊有一些基本的了解,可能以前曾經接觸過這些知識。

採樣率(Sample Rate)

使用脈衝編碼調製(PCM)存儲音訊信號。為了準確地擷取、存儲和再現訊號,以特定速率(以赫茲(Hz)為單位的採樣速率)對輸入信號進行快照或採樣。

為了再現音樂訊號的全部頻譜,使用的最小採樣率為44,100Hz或44.1kHz。每秒將採集44,100個樣本。有些甚至使用48kHz、96kHz或是192kHz等更高的採樣率。對於大多數消費者來說,44.1kHz是可以接受的,這是音樂中最常用的速率。使用此採樣率可以準確再現高達22050Hz的頻率,剛好超過人類的聽力極限。當不講求音質的時候,例如語音,可以使用較低的速率。

位元深度(Bit Depth)

常見跟音樂有關的位深度為16位元和24位元,雖然採樣率與準確捕獲頻率有關,但位深度與動態範圍有關。動態範圍是一段音樂中最安靜和最響亮的聲音之間的距離,以及該範圍內的質量。

多年來,16位元是在CD上使用的深度標準。儘管16位元仍然很普遍,但現在越來越廣泛地在高分辨率(HD)音頻使用24位元。消費者現在可以購買無損格式的音樂,以支援更高的採樣率和位元深度。

位元率(Bitrate)

位元率是數據從一個點傳輸到另一點的速度,以每秒位元數(bps)、每秒千位元(kbps)或每秒兆位元(Mbps)進行度量。同時,我們還使用位元率來描述音頻檔案的還原度。以320kbps壓縮的MP3文件比以128kbps壓縮的MP3文件具有更好的動態範圍和音質。使用更高的位元率,可以無線發送具有更高位元深度和採樣率的音頻檔案,從而提高了音頻質量。但是,這意味著用於傳輸的頻寬必須增加。

位元率公式 = 採樣率 x 位元深度 x 通道數

編解碼器具有更改數據發送速率的能力,直接影響質量。

高清音頻(HD Audio)

隨著網路速度的提高和技術發展,無損格式越來越流行,成為傳輸和購買音樂的一種方式,像是Qobuz和Tidal等音樂串流平台已經在使用無損音訊,而FLAC、ALAC、WAV和AIFF等高清格式都是發燒友和音樂收藏家的選擇。

要使用哪種編解碼器與所使用的設備有關,想要進入藍牙音樂世界或進行升級,那麼了解不同編解碼器的質量非常重要。

除了轉碼器,什麼會影響藍牙音訊的質量?

除了轉碼器本身,還有一些因素可以直接影響藍牙音訊的質量:

  • 發射器和接收器之間的距離:兩個設備之間的距離越遠,連線的穩定性就越差。這將降低了傳輸速度,從而導致音樂卡頓。
  • 發射器和接收器之間的障礙數量:藍牙可以穿過牆壁,但須注意,一旦訊號穿過牆壁,強度就會衰減,範圍也會縮小,因此至少將發射器和接受器放在同一房間內。
  • 其他設備的電子干擾:藍牙信號是電磁波,可能會受到無線電、手機等干擾電磁波發射設備的影響。

藍牙音訊轉碼器的類型

SBC

  • 對演算能力的需求低
  • 低功耗
  • 支援48kHz / 16位元的音頻檔案
  • 支援最高345kbps的位元率(實際為256kbps)
  • 通用兼容性

SBC或稱「低複雜度子帶編碼」是第一個用於傳輸音頻的藍牙轉碼器,是藍牙傳輸規範(A2DP)規定所有藍牙設備都必須具備的轉碼器。因此,您擁有的每個藍牙設備都將與此轉碼器兼容,並且彼此通信而沒有任何問題。當接受器和發射器的轉碼器不匹配時,例如發射器是aptX,接受器是AAC時,將會透過SBC轉碼器來傳輸。此外,與其他轉碼器不同,SBC是公共領域的,因此設備製造商可以免費使用。

SBC在藍牙音訊轉碼器中因其高損耗壓縮算法而享有盛譽,因此體音訊質量較低。但實際上,SBC是一種非常靈活的轉碼器,能夠在16位元深度下維持高達48 kHz的採樣率,還能夠以高達345kbps的速率傳輸數據。但是,為了改善設備性能,製造商通常使用更為實際的位元率為256kbps,大致等於MP3錄製的質量。

使用此轉碼器進行遊戲和觀看影片時,很常遇到延遲問題,不過問題不是此轉碼器獨有的。如果您不在意高清音頻和無損格式,則SBC非常可以,其工作效率很高,還可以減少耗電量。

在體育館或大眾運輸等吵雜環境,或者僅使用質量較低的耳機時,根本不會注意到與其它轉碼器之間的區別。

AAC

  • 比SBC好的有損壓縮算法
  • 支援44.1kHz / 24位元的音頻檔案
  • 支援高達320kbps的位元率
  • Android支援
  • 在iOS設備上表現更好地
  • 耗電

與SBC相比,高級音頻編碼(AAC)是一種複雜的轉碼器,使用更多的演算能力,導致更高的功耗。為MP3的後繼產品,在使用類似的壓縮設置(kbps)時可提供更好的音質,但這種改進是以成本和更大的功耗為代價的。此外,AAC不在公共領域,因此製造商必須向專利持有人付費才能在其技術中使用。

儘管AAC是iOS設備上的默認轉碼器,但不是蘋果公司所有,所以每個製造商的使用方式有很大的不同。在iOS上,其表現和音頻質量通常要比Android設備好得多。

aptX

  • 比SBC更好的有損壓縮算法
  • 支援48kHz / 16位元的音頻檔案
  • 支援高達384kbps的位元率
  • Android 4.4以上設備中支援
  • 不支援iOS

aptX轉碼器為高通公司擁有的技術,作為SBC的替代產品,解決有關SBC傳輸和音質的問題。使用與SBC和AAC不同的數據壓縮類型,稱為「自適應差分脈衝編碼調製(ADPCM)」。與使用心理聲學分析和掩蔽來不必要內容的SBC相比,其以另一種方式對檔案進行編碼以減少數據頻寬。

高通也不是公共領域,會向製造商收取使用費用,但或提供使用其轉碼器產品的清單。想要使用aptX轉碼器的製造商必須一次性支付6000美元的費用,每台設備的費用約為1美元。

aptX HD

  • aptX的改良版
  • 支援48kHz / 24位元的音頻檔案
  • 支持高達576kbps的位元率
  • Android 8以上的手機支援
  • 不支援iOS

aptX HD不是獨立的音頻轉碼器,而是經過改進的aptX編碼檔案。其支援更高的位元深度和位元率,可以聽到更好的聲音重現、較少的噪音以及更大的動態範圍。儘管有這些改善,但並未像標準aptX那樣廣泛受製造商使用。

aptX LL

  • 低延遲(〜32ms)
  • 支援高達352kbps的位元率
  • 支援44.1kHz / 16位元的音頻檔案
  • 不支援智慧型手機

就像aptX HD一樣,aptX LL也不是獨立的轉碼器,其中LL代表低延遲。與其他轉碼器相比,此轉碼器解決了延遲問題,或者至少有很大改善。

延遲是由於音頻處理引起,也就是編碼、傳輸和接收數據之間的延遲,會導致明顯的遊戲延遲和影片的影音不同步。

除了aptX LL轉碼器外,延遲是其他轉碼器的常見問題。對於純粹的音樂聆聽,延遲並不是一個大問題。但是對於遊戲或觀看電影,延遲變得非常明顯,因為您可以直觀地看到非同步問題。如果要將藍牙耳機用於遊戲或觀看電影,則應要求支援此aptX-LL轉碼器。

但是,請確保您的音頻源支援相同的音頻轉碼器。否則,將默認返回共享的通用轉碼器(很可能是SBC)。當前,沒有支持aptX LL的手機,但Windows桌電上就有支援。

LDAC

  • 支援96kHz / 24位元的音頻檔案
  • 支援高達990kbps的位元率
  • Android 8以上的手機支援
  • 耳機選項有限

LDAC轉碼器由Sony獨家開發,具有提供接近無損音頻質量的潛力。發送和接收設備都需要能夠支援此轉碼器,隨後還必須具有能夠處理正在發送和接收的大數據頻寬。由於許可問題,支援LDAC轉碼器的藍牙耳機只有Sony耳機。

使用LDAC轉碼器時,訊號強度非常重要。由於此轉碼器需要更多數據,因此任何對訊號的干擾都會導致頻寬縮小,使訊號質量下降,LDAC高清功能的優勢將因此喪失。

LC3

LC3或稱LE(低耗能)音訊,也稱為低複雜度通信轉碼器,是在CES 2020貿易展上推出的新默認藍牙轉碼器。以過去20年的創新為基礎,被稱為「下一代藍牙音訊」。目前公開的相關訊息聲稱在以下方面已經取得了巨大的進步:

  • 音質
  • 延遲
  • 功耗
  • 音頻共享(新功能)

藍牙技術聯盟表示,LC3能夠以SBC一半的位元率傳輸音訊,且不會造成音質大幅下降。效率提高讓真無線藍牙耳機可以使用較小的電池,減少耳機的體積,或者在相同尺寸下提供更長的電量續航。

三星可擴展轉碼器(Samsung Scalable Codec)

該轉碼器是三星為其Galaxy Buds真無線藍牙耳機所開發的專有轉碼器,不出所料,只有Samsung設備支援此轉碼器。

三星可擴展轉碼器的獨特之處在於能夠支援多種位元率,可以根據藍牙連接的穩定性自動切換位元率,以保持穩定的連接並減少斷斷續續的音頻。

隨著藍牙連接的強度減弱,音頻轉碼器將智能地提高壓縮率,同時降低位元率。這可能會降低總體音頻質量,但至少不會斷開連接。

LHDC

這種低延遲高清音訊轉碼器是高分辨率無線音訊聯盟(HWA)和台灣廠商 SAVITECH 盛微先進科技雙重開發的結晶,與LDAC一樣,以高達900kbps的速度來傳輸24bit/96kHz的音訊。此外,LHDC的延遲也很低,甚至擊敗了令人印象深刻的aptx LL。

另一方面,LHDC也成為繼Sony的LDAC之後,第二個被日本認證達Hi-Res Audio Wireless標準的藍牙高音質標準。目前使用LHDC的真無線藍牙耳機還不多,最廣為人知的就是小米藍牙耳機Air 2。

轉碼器的比較

在下方表格中,我們可以輕鬆比較本文中提到的轉碼器。

轉碼器最大位元率位深度最大頻率出現時間
SBC320 kbps1648.0 kHz2003年
AAC264 kbps1644.1 kHz2015年
aptX352 kbps1648.0 kHz2009年
aptX HD576 kbps2448.0 kHz2016年
aptX LL352 kbps1644.1 kHz2016年
LDAC990 kbps2496.0 kHz2015年
LC3N/AN/AN/A2020年
LHDC900 kbps2496.0 kHz2018年

哪個是最好的藍牙音訊轉碼器?

音質是非常主觀的,我們都希望獲得高清音訊和超低延遲,但是這兩者都需要權衡取捨,包括功耗和連接穩定性。事實是,這取決於個人喜好。高通公司的aptx HD已成為Android上高清音訊的標準,但對果粉來說,AAC才是唯一信仰。 當考慮到音訊源和播放設備(例如耳機)都需要支援相同的藍牙音訊編解碼器時,選擇合適的產品更像是配對遊戲,追逐最受歡迎的音訊轉碼器支援。

雖然品質越好的轉碼器可以提供更好的音質,但是要實現還是有點問題。部分原因是製造商並不會給出有關如何實現所使用轉碼器的方式,所以即使音訊源和接受設備都支援aptX這類較好的轉碼器,我們也無法確認兩個設備就是透過aptX在傳輸檔案。另一個是測試製造商和轉碼器聲稱的強大能力,由於發射器和接收器之間的配置多種多樣,因此很難達成共識。

不過從以下條件考慮,某些轉碼器相對於其他轉碼器具有優勢:

  • 頻寬:直接影響音頻質量
  • 採樣率/位元深度支援:有損、無損、高清音頻
  • 聆聽習慣:耳機類型、延遲、環境
  • 耳機類型/樣式與發燒友要求

常見問題

大部分Android手機使用支援哪種編解碼器的藍牙耳機聲音會比較好?

高通的aptX系列

iPhone手機使用支援哪種編解碼器的藍牙耳機聲音會比較好?

AAC

目前經過日本音響協會認證的高清音訊轉碼器有哪些?

LDAC、LHDC

播放設備一定要和藍牙耳機支援一樣的轉碼器?

是的,播放設備和藍牙耳機必須支援一樣的轉碼器,才會使用該轉碼器來傳輸。否則,都會以公認的SBC轉器來傳輸。


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文章說明:
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編輯日期:
(1) 最新更新日期:2021年08月31日
(2) 文章發表日期:2020年06月22日

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