高清音響·藍牙 (二)

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上文說明:使用藍牙傳輸高清音樂,就必須先進行編碼壓縮。
先認識一些用於藍牙音響上的編碼,包括:SBC 、AAC、aptX、aptX HD、LDAC 、HWA

SBC

SBC(Sub-band coding) 是A2DP協議強制規定的編碼格式,現時大部籃牙音響支持的編碼,最高支援48kHz 的取樣頻率,最大傳輸為345kbit/s。編碼方式和MP3類似,是有損壓縮編碼。對音質有很大影響!

AAC

AAC (Advanced Audio Coding) ,所有蘋果系統內置支援的編碼,AAC基於MPEG-2的有損壓縮音頻編碼,原本是設計來取代MP3。AAC編碼的演算法有所改良,在相同的傳輸速率之下,AAC相較MP3有更好的聲音品質。在藍牙音響上,一般使用者也認為比SBC有較好的音質。

aptX . aptX HD

aptX 早期是用於專業音響及廣播系統上的無線傳輸音頻編碼演算法,不但有很高的傳輸速率,亦同時保持了良好的音質。 當持有的專利編碼的公司-CSR被高通 (Qualcomm)收購後。高通利用她在手機市場的影響力,使aptX在推廣上快速成長。

aptX 也因應市場上的需求,出現了一個更高的版本-aptX HD。HD是指high definition audio,目的是為了達到高清音樂規格上的基本要求,提升至支援24-bit 48kHz 的音頻格式。

aptX及aptX HD版本規格

參數aptX HDaptX
bit depth(位元深度)24-bit16-bit
Sample Rate(取樣率)48kHz48kHz
Bit Rate(傳輸速度) 570kbps384kbps
THD+N @1kHz-90dB-85dB
SNR @1kHz129dB93dB

aptX HD 以最高傳輸速度為570kbps,數據上比SBC或AAC都高了不少,在實際音質上亦較優秀,而且音響市場內有已有大量可支援產品,aptX HD流行程度很高。如果不追求極致的音質,是一個非常不錯的選擇。aptX HD支援的格式已符合Hi-Res的標準,但只有570kbps的傳輸速,跟無損壓縮音樂檔案(如FLAC)比較,還是有了接近一倍的差距。

無線高清音樂標準·Hi-Res Audio Wireless

高清音樂,最初定義為音樂檔案的位元率或取樣率高於 CD 標準,亦即是比16bit/44.1kHz高,該檔案就可冠以「Hi-Res Audio」。在消費層面一般都以JAS認證的Hi-Res Audio標誌,作為辨認出符合高清音響的標準。Japan Audio Society(日本音響協會,簡稱 JAS)最近把Hi-Res Audio標誌認証的標準提升到24bit/96kHz或以上。同時也定義出Hi-Res Audio Wireless標誌認証的標準。如果你了解日本音響協會內部和Sony公司的關係就會明白為什麼要提升Hi-Res Audio標誌認証的標準了。

Hi-Res Audio Wireless標誌認証的標準,需要符合以下3個要求

  • 1.無線傳輸必須從Hi-Res Audio或Hi-Res Audio Wireless認証的器材傳送。
  • 2.無線傳輸必須以JAS認証指定的編碼格式傳輸。現時只有LDAC及LHDC被JAS認証
  • 3.無線傳輸的頻寬不足夠傳送Hi-Res Audio認証標準。(即96kHz/24bit的音樂檔案)

當你看清楚這些要求條件,就會明白是單純出於商業策略。目的就是為排除了最大對手高通 (Qualcomm)及以Wi-Fi方式傳輸更好標準的高清音樂。

LDAC

LDAC是由SONY主導的一種音頻編碼技術,在藍牙可以高達990kbps 的傳輸速度,並以支援24bit 96kHz音頻規格。Android 8.0已內置成標準,所以在手機市場上已沒有太多阻礙。也因SONY在影音市場上的地位,使包括耳機、智慧型手機、可攜式媒體播放器、有源音箱以及家庭影院等多種產品使用了該技術。LDAC是一種有損編解碼器,採用基於改進的離散餘弦變換(MDCT)的混合編碼方式來提供更有效的數據壓縮。SONY標榜LDAC比標準藍牙編碼(SBC)約3倍的傳輸速度,使傳輸的音頻品質更高,得以聆聽到接近Hi-Res Audio的音質。

LDAC有3種傳輸速度模式選擇:
1. 990kbps:(品質優先模式)3倍藍牙(A2DP)傳輸速度
2. 660kbps:(標準模式)預設傳輸速度
3. 330kbps:(連接優先模式)與現有藍牙傳輸速度相同

為什麼要分為3種模式,而不以使用最高990kbps頻寬傳送音頻?這種安排完全是為了藍牙傳輸會被干擾,這是目前沒法解決的技術問題。

LHCD

LHCD(low latency and high-definition audio codec)這編碼似乎都沒有太多在消費者層面出現,大多數都以HWA作為標示。在華為發表 P20 、 P20 Pro 手機時,也特別介紹了HWA ,一種用於高音質藍牙的音頻編碼傳輸協定。

HWA 的全稱是 HiRes Wireless Audio ,是基於 LHDC 編碼。使用HWA作為聯盟標誌,以便利於推廣這制式而設。不過華為並非 HWA 與 LHDC 編碼的開發商,這都是由台灣SAVITECH (盛微先進科技)所持有的。華為在此聯盟所扮演的角色則是屬於手機端的技術推廣者以及聯盟核心成員,但並非技術主導。

這個聯盟的出現目的,是要對 aptX HD 及LDAC 以外,向其他廠商提供另一條進入高音質藍牙協定之路。高通的aptX /aptX HD,基本上僅有高通的晶片支援。 LDAC 雖已經把編碼開放原始碼並貢獻給 Android ,不過接收裝置又須與 Sony 取得授權,也需要通過Hi-Res Audio Wireless驗證, Sony在音響與耳機上也不斷推出新產品,可能會利用自家優勢排除其它競爭對手。

HWA 聯盟是為其它的廠商提供第三種可能性!因此在聯盟陣容中,也可看到包括 Cirrus Logic 、日本 AKM 旭化成等的音頻解碼(DAC)晶片廠,相信不久將來會提供更高品質的藍牙音頻晶片。雖然暫時只有華為的手機支援此項標準,不過在在聯盟成員也有包括中國 Cayin 、 Colorfly 、 Fiio 、 HiFiMAN 等音樂播放器品牌,這些品牌亦會出產採納此項標準的產品。聯盟成員亦有一大批國內及外國音頻產品廠商,並已有一些支援HWA的藍牙DAC耳擴產品。LHDC 編碼是可由播放軟體上進行編碼,Android手機只要使用安裝了播放軟體(APP)已可以支援HWA。HWA 聯盟只要得到APPLE開放授權,應能夠在 iOS 上進行 LHDC 傳輸,也可解決了iPhone未能在藍牙傳輸高清音樂的問題。

從現有資料看到LHDC(HWA)編碼可能近似 LDAC ,同樣地提供3種傳輸速度模式,分別是 400kbps 、 500kbps/560kbps 與 900kbps ,並可設定音訊延遲層級,它的壓縮模式也是類似 LDAC 的動態式壓縮。從未經官方確認的資料,LDAC 會先把原始音頻進行升/降頻到 24bit 96kHz 的模式處理,LHDC(HWA) 則可依照原始取樣率輸出,減少 SRC 過程的延遲。
另外, HWA 將針對裝置的播放能力初步提供兩種層級的認證,包括金級及白金級,金級的頻響須達到 20Khz , THD+N<-80dB , SNR>100dB 以及 24bit 48kHz 的解碼能力,而白金級則須達到 40Khz , THD+N<-90dB , SNR>110dB 的頻響範圍與 24bit 96kHz 的解碼能力。且從現況來看, HWA 對於晶片的選用也更為開放,並不限於只有特定品牌藍牙晶片才能支援。

現在HWA編解碼方式還沒有公開,只能從目前看到的資料中了解,相信HWA跟LDAC相同。在LDAC已公開原碼得知,編解碼處理過程中是以音頻文件格式進行,傳輸過程中並非使用藍牙音頻信號的協議。推斷HWA也應該是以藍牙傳輸音頻檔案,而不是音頻信號。這是接近Wi-Fi傳送高清音樂的方式,不過藍牙標準限制了所用的頻寬,在目前是無法傳送高規格的高清音樂檔案。

在高清音樂的年代,藍牙規格上的傳輸速度已經大幅度落後了!既然由Wi-Fi傳送高清音樂的音響產品,已可達到了發燒級水平,只要能夠把Wi-Fi喇叭電路微型化,製作成耳機產品,再更改一下手機傳送高清音樂的方式,似乎比藍牙更合適!

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