在設(shè)計條形音箱時,,確保您的無線技術(shù)能夠提供最高質(zhì)量的,、可靠的音頻
2022-07-02
作者:Steve Venuti,,WiSA Technologies市場營銷副總裁
來源:WiSA Technologies
隨著高清晰度電視機(jī)(HDTV)變得越來越薄,,能夠在其中打造高質(zhì)量內(nèi)部揚(yáng)聲器也變得極具挑戰(zhàn)性,。結(jié)果是什么,?視頻和音頻體驗(yàn)的質(zhì)量之間出現(xiàn)了巨大的差距,。條形音箱已經(jīng)進(jìn)入市場,,為消費(fèi)者提供了一種便捷的方式來提高音頻體驗(yàn)的質(zhì)量,,但對于音頻質(zhì)量和可靠性而言,不同的技術(shù)提供了截然不同的體驗(yàn),。
入門級條形音箱只是電視機(jī)內(nèi)置揚(yáng)聲器的擴(kuò)展——可以通過HDMI或光纖輕松地連接,能在一定程度上提供更好的音頻體驗(yàn),。有些可能帶有與條形音箱之間采用無線連接的超重低音揚(yáng)聲器(又稱低音炮),,以提供增強(qiáng)的低音。盡管這種設(shè)置很方便,,但有限數(shù)量的揚(yáng)聲器永遠(yuǎn)無法提供與HDTV中現(xiàn)有的視頻體驗(yàn)相同的音頻體驗(yàn),。將音頻質(zhì)量提升到視頻質(zhì)量水平的唯一方法是讓聲音環(huán)繞自己,而做到這一點(diǎn)的唯一方法是在觀眾前后都安裝揚(yáng)聲器。
許多中檔條形音箱能無線連接后置揚(yáng)聲器,,但并非所有條形音箱的性能都相同,。在房間內(nèi)擁塞的無線環(huán)境中可靠地傳輸高質(zhì)量音頻是一項(xiàng)挑戰(zhàn),但通過正確的技術(shù),,帶后置音箱的條形音箱也可以提供沉浸式音頻,,其可靠性等級對于創(chuàng)造高質(zhì)量的沉浸式音頻體驗(yàn)至關(guān)重要。
真正的空間音頻需要環(huán)繞聽眾的揚(yáng)聲器
選擇正確的無線技術(shù),,以創(chuàng)造一個可靠和高品質(zhì)的沉浸式音頻體驗(yàn)
了解傳輸和接收高品質(zhì)空間音頻的基本技術(shù)要求非常重要:
帶寬:空間音頻需要多個音頻流同時傳輸?shù)酵獠繐P(yáng)聲器,。您不僅需要支持多個音頻流的帶寬,而且還需要足夠的帶寬來加載未壓縮的高比特率音頻,,它相當(dāng)于決定了音頻質(zhì)量的高低。
緊密的揚(yáng)聲器同步:多個揚(yáng)聲器需要同步工作才能創(chuàng)造逼真的沉浸式體驗(yàn),。在5.1聲道場景中,,會有一個中置揚(yáng)聲器、左右前置揚(yáng)聲器,、左右后置揚(yáng)聲器和一個低音炮,,音頻傳輸技術(shù)需要使所有揚(yáng)聲器保持緊密同步。
低延遲:傳輸延遲至關(guān)重要,,尤其是在播放視頻時,,即使是視頻和相應(yīng)音軌之間有最輕微的延遲也很容易被察覺
可靠性:如果技術(shù)不能可靠地傳輸音頻流,那么緊密的揚(yáng)聲器同步和低延遲就無法發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn),。在無線通路越來越擁塞的環(huán)境中管理通信可靠性至關(guān)重要,。
什么是正確的無線媒介?什么是正確的無線傳輸,?
在選擇無線空間音頻技術(shù)時,,要有兩個基本考慮因素:媒介和傳輸。媒介是用以將音頻信號從音頻源傳輸?shù)酵獠繐P(yáng)聲器的無線技術(shù),。
傳輸是在媒介之上運(yùn)行的技術(shù)層,,它管理關(guān)鍵要求以提供沉浸式音頻體驗(yàn):揚(yáng)聲器之間的同步要求和所需的延遲,使視頻和音頻流無縫協(xié)同工作,。
傳播媒介:藍(lán)牙與Wi-Fi比較
家庭設(shè)備互連中最常見的無線協(xié)議是藍(lán)牙和Wi-Fi,。這兩種協(xié)議都是為傳輸數(shù)據(jù)而設(shè)計的,而不是為多通道音頻,。因此,,目前市場上的解決方案傾向于使用專有的窄帶或?qū)拵f(xié)議,它們都不兼容藍(lán)牙或Wi-Fi,。
藍(lán)牙是一種窄帶無線協(xié)議,,只能以單聲道(單通道)或立體聲(雙通道)來傳輸音頻,。藍(lán)牙不支持2.1聲道的音頻,或任何環(huán)繞立體聲格式——它只是沒有足夠的帶寬來支持多聲道的空間音頻,。市場上有很多條形音箱使用藍(lán)牙連接到低音炮,,因?yàn)檠舆t和同步對低音炮產(chǎn)生的低頻聲音并不重要。藍(lán)牙從來都不是為高比特率,、未壓縮的多通道音頻流而設(shè)計的,,并且通常只在低成本、提供單一低音炮無線連接的入門級系統(tǒng)上使用,。
Wi-Fi無處不在且速度極快,,因此它似乎顯而易見是首選媒介,可以提供品質(zhì)最高的且又是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的多通道無線音頻解決方案,。大多數(shù)家庭都有Wi-Fi網(wǎng)絡(luò),,而Wi-Fi芯片的成本也在持續(xù)下降。雖然Wi-Fi具有多通道音頻所需的帶寬,,但該協(xié)議本身從最初就不是設(shè)計用于管理沉浸式音頻體驗(yàn)所需的揚(yáng)聲器同步和關(guān)鍵延遲。因此,,市場上的大多數(shù)多通道音頻產(chǎn)品都提供自己專有的窄帶或?qū)拵Ы鉀Q方案,,在與Wi-Fi相同的2.4 - 5 GHz頻段內(nèi)運(yùn)行。
專有協(xié)議正面臨著新的挑戰(zhàn)
這種使用2.4 – 5 GHz頻段中部分頻點(diǎn)來運(yùn)行專有無線協(xié)議的策略面臨著許多新的挑戰(zhàn),。隨著Wi-Fi技術(shù)的成熟,,監(jiān)管機(jī)構(gòu)和Wi-Fi聯(lián)盟已經(jīng)開放了以前保留的頻譜區(qū)段。專有的多通道音頻協(xié)議利用這些以前保留的頻段,,在擁塞的無線環(huán)境中可靠地管理多通道音頻,,但在未來這是無法繼續(xù)下去。市場上的新路由器正在這些新開放的頻段中運(yùn)行,,并導(dǎo)致當(dāng)前的多通道音頻發(fā)射器和接收器出現(xiàn)問題,。
WiSA Technologies:高品質(zhì)、多通道無線音頻技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者
WiSA Technologies有限公司擁有十余年開發(fā)高品質(zhì),、多通道,、空間音頻傳輸解決方案的經(jīng)驗(yàn)。該公司(以前被稱為Summit Wireless)的技術(shù)已被一些最負(fù)盛名的音頻品牌應(yīng)用到其產(chǎn)品中,,包括Bang & Olufsen和Harmon Kardon等頂級音響系統(tǒng)公司,,以及海信、TCL和LG等高清電視機(jī)制造商,。
在過去的10年里,,市場已經(jīng)發(fā)生了變化,條形音箱已成為將多通道音頻帶入家庭的方式,,且是日益流行和經(jīng)濟(jì)有效的方式,。
將低音炮和后置揚(yáng)聲器用無線方式連接到條形音箱上,,已經(jīng)成為在家庭中實(shí)現(xiàn)真正的沉浸式音頻體驗(yàn)的最簡單方式,但如果沒有合適的傳輸層,,就不可能提供滿足聽眾期望的性能,。
是什么讓W(xué)iSA的傳輸層如此強(qiáng)大
WiSA的多通道音頻傳輸技術(shù)是WiSA及其客戶取得成功的核心驅(qū)動力,該傳輸層技術(shù)確保了多通道音頻流以非常低的延遲到達(dá)揚(yáng)聲器,,并保持揚(yáng)聲器間的同步,。最重要的是,該傳輸層確保了音頻流的可靠性,。WiSA花了10多年的時間開發(fā)其傳輸層技術(shù),。
WiSA的傳輸層技術(shù)可管理音頻流、控制數(shù)據(jù),、系統(tǒng)設(shè)置和語音輔助
WiSA推出兼容Wi-Fi的DS解決方案:為在擁塞的Wi-Fi環(huán)境中管理多通道音頻而設(shè)計
為高端音頻品牌打造音頻技術(shù)后,,WiSA Technologies將注意力轉(zhuǎn)向了提高條形音箱市場的無線音頻質(zhì)量。WiSA DS技術(shù)專為將高品質(zhì)的多通道無線音頻帶入條形音箱而設(shè)計,,使入門級到中檔音頻系統(tǒng)能夠以相宜的價格提供無與倫比的空間音頻……并且能夠可靠地做到這一點(diǎn),。
運(yùn)行在2.4 GHz頻段,具有超過市場上其他5 GHz解決方案的性能和可靠性
WiSA DS運(yùn)行在一個具有內(nèi)置天線的超低成本2.4 GHz Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)收發(fā)器模塊上,,并能夠:
支持傳輸5個通道(4個全音域音頻通道和1個高保真超重低音通道)未壓縮的,,采樣率為48 kHz的16位音頻,超過了CD的音質(zhì)
發(fā)送端(TX):傳輸高達(dá)4個獨(dú)立音頻頻道加上超重低音通道
接收端(RX):在RX模式下的單個模塊可以輸出多達(dá)兩個音頻通道
±1個音頻樣本內(nèi)的揚(yáng)聲器同步
30ms的固定傳輸延遲符合國際電信聯(lián)盟(ITU)口型同步規(guī)范
兼容Wi-Fi協(xié)議:被設(shè)計為可在Wi-Fi協(xié)議中工作,,并能夠在高度擁塞的無線環(huán)境中運(yùn)行
WiSA DS模組的用例:
DS模組的目標(biāo)市場是希望提供一流音頻技術(shù)的條形音箱,,并用以驅(qū)動諸如低音炮和后置音箱等額外的外部無線揚(yáng)聲器。
首要用例:被嵌入一個條形音箱,,以無線方式驅(qū)動兩個后置音箱和一個低音炮,。
由于DS模組的成本超低,它還可以與入門級條形音箱一起使用,,實(shí)現(xiàn)通常通過藍(lán)牙技術(shù)連接的無線低音炮,。
其他用例包括通過HDMI ARC或eARC將高清電視機(jī)(HDTV)連接到一個支持DS模組的外部適配器,以無線方式連接和驅(qū)動一個中心揚(yáng)聲器,、左右前置揚(yáng)聲器,,以及一個低音炮(左圖)。將DS模組嵌入高清電視也可以實(shí)現(xiàn)相同的功能,,但消除了外部音頻適配器的必要性(右圖)
5.1使用WiSA的DS模組的系統(tǒng)
利用智能中心揚(yáng)聲器通過ARC/eARC連接到高清電視,,用無線方式連接2個前置揚(yáng)聲器,2個后置揚(yáng)聲器和一個低音炮,,以實(shí)現(xiàn)一個完整的5.1沉浸式系統(tǒng),。
使用DS模組創(chuàng)建一個帶有條形音箱的5.1.4全景聲(ATMOS)空間音頻系統(tǒng)
更令人興奮并且能夠展示DS模組的獨(dú)特功能集的是,音頻設(shè)備制造商可以使用這種低成本技術(shù)來構(gòu)建新的條形音箱用例,,包括5.1.2和5.1.4系統(tǒng),,從而將真正的杜比(Dolby)全景聲空間音頻以一個非常有競爭力的價格推入市場,。
可靠性是關(guān)鍵
賦能無線音頻新的用例是令人興奮的,但對無線音頻最重要的要求是音頻流的可靠性,。運(yùn)行在2.4 GHz頻段將給可靠性帶來更多的挑戰(zhàn),。但WiSA的工程師們十多年來一直在開發(fā)高質(zhì)量的、可靠的無線音頻技術(shù),,并已成為許多世界頂級音響品牌中無線音頻的主要技術(shù),。即使在最擁塞的無線環(huán)境中,WiSA也擁有構(gòu)建可靠系統(tǒng)所需的深厚技術(shù)專長——采用2.4 GHz物聯(lián)網(wǎng)芯片使得在音響系統(tǒng)中添加無線音頻功能所需的成本非常實(shí)惠,。
將WiSA DS技術(shù)與市場上其他解決方案進(jìn)行對比的獨(dú)立測試
在任何產(chǎn)品的開發(fā)過程中,,最關(guān)鍵的部分是在真實(shí)環(huán)境中測試產(chǎn)品性能。在使用Wi-Fi作為媒介的同時,,越來越多的設(shè)備正在傳輸越來越高分辨率的內(nèi)容,,實(shí)際測試可用來評估高度擁塞情況下的性能。
WiSA將他們的技術(shù)提交給了一家獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室,,以測試WiSA DS模組,,并將其性能與市場上最受歡迎的競爭對手的模組進(jìn)行比較——這兩種競品模塊都在5 GHz頻段運(yùn)行。Novus Labs是一家備受推崇的測試實(shí)驗(yàn)室,,擁有音頻和無線方面的專業(yè)知識,,并與Bose、Sonos,、Roku和Sony等音頻品牌合作。
測試的前提非常簡單:創(chuàng)建一個有Wi-Fi數(shù)據(jù)流量基準(zhǔn)(包括2.4 GHz和5 GHz)的環(huán)境,,并將Wi-Fi擁塞量從基準(zhǔn)增加到25%,、50%、75%和直到最后的100%擁塞,,這時可用帶寬完全充滿了Wi-Fi數(shù)據(jù)流量,。在每個擁塞等級上,Novus Labs都會記錄10分鐘內(nèi)發(fā)生的音頻異常數(shù)量,。下表說明了使用在普通家庭中產(chǎn)生Wi-Fi數(shù)據(jù)流量的實(shí)際設(shè)備和活動,,在每個等級上向環(huán)境注入相應(yīng)的擁塞量。
測試結(jié)果如下圖所示:灰色條表示普通消費(fèi)者可以檢測到的音頻異常的數(shù)量等級,,灰色條上方是音頻異常數(shù)量達(dá)到一個系統(tǒng)故障點(diǎn)所需的時間,。
從測試結(jié)果中,您可以看到:
解決方案A即使在相對不擁塞的無線環(huán)境中(剛好超過基線擁塞),,也會顯示出大量的音頻異常,,并且在50%的擁塞等級時停止工作
解決方案B是市場的領(lǐng)導(dǎo)者,目前已被市場上數(shù)百萬條形音箱產(chǎn)品使用,,在50%的擁塞點(diǎn)之前開始出現(xiàn)音頻異常,,并在75%的擁塞等級時停止工作
WiSA的DS模組在達(dá)到75%擁塞等級時仍繼續(xù)運(yùn)行,,并在超過75%擁塞等級時開始出現(xiàn)音頻異常,并在達(dá)到100%擁塞等級時停止工作
這些擁塞等級對一個普通的消費(fèi)者家居意味著什么
從現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的角度來看,,這些擁塞的等級符合以下近似值:
1. 基線水平:包括自家和鄰居家里的路由器在正常地進(jìn)行無線通信
2. 25%等級:在基線等級上添加了一個相當(dāng)于一個高清視頻流的設(shè)備數(shù)據(jù)流
3. 50%等級:在基線等級上添加了一個相當(dāng)于一個4K視頻流的設(shè)備數(shù)據(jù)流
4. 75%等級:在基線等級上添加了一個相當(dāng)于一個4K視頻流加上三個高清視頻流的設(shè)備數(shù)據(jù)流
從歷史上看,,在擁塞度為50%的環(huán)境中能夠運(yùn)行的無線音頻解決方案即被認(rèn)為是非常好的方案。WiSA的解決方案能夠在擁塞度為75%的環(huán)境中運(yùn)行,,是無線音頻技術(shù)的重大突破,。
為什么要設(shè)計2.4 GHz的解決方案?2.4 GHz解決方案如何優(yōu)于5 GHz解決方案,?
WiSA DS采用了2.4 GHz無線音頻設(shè)計,,原因很簡單:成本。對于大多數(shù)消費(fèi)者而言,,條形音箱是沉浸式音頻解決方案的切入點(diǎn),。能夠使用2.4 GHz物聯(lián)網(wǎng)芯片這種現(xiàn)成的技術(shù)來提供強(qiáng)大可靠的功能集,就能夠促使條形音箱公司去打造功能豐富的產(chǎn)品,,而不會增加產(chǎn)品材料清單成本(BOM)負(fù)擔(dān),。
成本是將DS產(chǎn)品推向市場的一個重要因素,但如果產(chǎn)品性能不可靠,,成本就無關(guān)緊要了,。WiSA DS模組優(yōu)于市場上其他5 GHz解決方案的基本原因有兩個:
1. 設(shè)計策略:目前市場上其他解決方案的設(shè)計出發(fā)點(diǎn)是在無線數(shù)據(jù)流量變得過于擁塞時,在Wi-Fi頻譜中尋找那些可以被“隱藏”的區(qū)段,。但是這種策略已不再有效,,因?yàn)楸O(jiān)管機(jī)構(gòu)以及Wi-Fi聯(lián)盟(管理Wi-Fi規(guī)范的機(jī)構(gòu))正在開放Wi-Fi頻譜的這些部分,試圖隱藏在未充分利用的頻譜區(qū)段中不再是可行的策略,。
2. 多通道無線音頻專業(yè)知識:WiSA Technologies多年來一直為頂級音響設(shè)備品牌設(shè)計多通道無線音頻模組,。滿足這些品牌的技術(shù)要求極其困難,需要對關(guān)鍵功能的管理中存在的挑戰(zhàn)和復(fù)雜性有最高水平的理解,,包括但不限于揚(yáng)聲器同步,、音頻延遲等,最重要的是無線鏈路的可靠性,。DS模組帶來了WiSA在提供最可靠的無線音頻傳輸方面多年的專業(yè)知識和專有技術(shù),。但這次WiSA的工程師并沒有只為高端產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計,而是設(shè)計了一個針對條形音箱市場的模組,,這是一種低成本的解決方案,,現(xiàn)在可以提供給為消費(fèi)者設(shè)計入門級和中檔音頻系統(tǒng)的公司使用。
WiSA Technologies(WiSA科技)有限公司的前身是Summit Wireless科技有限公司,,是為智能設(shè)備和下一代家庭娛樂系統(tǒng)提供空間音頻和沉浸式無線聲效技術(shù)的領(lǐng)先開發(fā)商,,公司產(chǎn)品以WiSA品牌進(jìn)行銷售。WiSA的技術(shù)為高解析度內(nèi)容提供沉浸式的音頻體驗(yàn),,可支持包括電影和視頻,、音樂,、體育、游戲/電子競技等應(yīng)用,。WiSA Association(WiSA協(xié)會)是一個行業(yè)協(xié)會,,負(fù)責(zé)教育、宣傳和推廣家用空間音頻解決方案,。借助于WiSA科技開發(fā)的技術(shù),,WiSA協(xié)會與領(lǐng)先的消費(fèi)電子公司、技術(shù)供應(yīng)商,、零售商和生態(tài)系統(tǒng)伙伴進(jìn)行合作,,使每個人都可以享受到沉浸式音頻體驗(yàn)。WiSA科技的總部位于美國俄勒岡州的比弗頓市,,在臺北,、中國大陸、日本,、韓國和加利福尼亞州設(shè)有銷售團(tuán)隊,。