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2017年1月11日 星期三

2016年12月28日 星期三

耳機、音色

耳機歷史簡

主動式抗噪耳機的原理
http://therosegardenproject.blogspot.hk/2016/10/blog-post_74.html

藍牙使用「平衡輸出」減少了音色的失真
http://therosegardenproject.blogspot.hk/2016/10/blog-post_4.html

音頻切割現象
http://therosegardenproject.blogspot.hk/2016/10/blog-post_45.html

不同類型的耳機和音域上的限制

2016年10月19日 星期三

藍牙5.0音質的優勢



2016 年 6 月 26 日 SingSongZion 十周年慶典中,
能夠充分演繹全音域的第一代「錫安劍」藍牙耳機驚天問世。
在此之前 10 天,即 2016 年 6 月 16 日,
藍牙技術聯盟(Bluetooth Special Interest Group)在倫敦開會,
正式發佈藍牙 5.0 標準,並計劃於 2016 年底至 2017 年初推出。
藍牙 5.0 擁有顛覆性的技術提升,
實現 4 倍通訊距離、2 倍傳輸速度及 8 倍廣播資料傳輸量,
大幅提升傳輸速度和距離, 實現「非連線式」物聯網,
提升家庭、商用及工業用 Beacon 與定位應用技術,
尤其針對低功耗設備,
具有更廣闊的覆蓋範圍及較現時快四倍的速度提升,
同時加入室內定位輔助功能,結合 Wi-Fi 使用,
更可以實現準確度少於 1 米的室內定位。

上年 2015 年台北電腦展,
Marvell 公司展示了業內第一個
28nm 低功耗的 combo 方案 Avastar 88W8897,
在藍牙 BLEsnooze 模式下,只有 66uA 電流,
有望成為流動裝置的重要技術支援。

其實,藍牙是一種支持短距離設備的無線電技術,範圍可達 10 米,
由藍牙 4.0 版本開始,
技術已經支援最高達每秒 24 Megabit(Mb/s)的傳輸速度,
因此,傳輸普通無損音樂,亦毫無壓力。
究竟每秒 24MB(Megabyte)容量的傳輸速度,代表甚麼呢?

舉一個例子:大家參與「約戰前夕」耳機試聽會時,
大會專用的測試歌曲 882《將歌聲傳達》(特別版),
歌曲全長 1 分 17 秒,檔案容量僅僅 3MB。
換言之,將這首 1 分 17 秒,容量僅 3MB 的歌曲,
從播放的手機,以藍牙 4.0 無線傳輸到「錫安劍」,
若然用盡上限的最快速度,每秒 24MB 的話, 於八分之一秒內,
已經足夠完整地傳遞完畢,且有餘, 即是一秒間,就已經傳輸了 8 次。
沒錯!一首 1 分 17 秒的歌曲,於一秒間已經完整地傳輸了 8 次。
這就是藍牙 4.0 的驚人傳輸速度。
試問,當今還有甚麼動輒數千元的耳機升級線,
能夠既沒有失真、又如此迅速盡責地,將歌曲訊號傳輸完成?

事實上,當今不良的音響企業,
正是刻意隱藏了藍牙這項驚人的傳輸速度,
並且藍牙 4.0 本身,經已具備音響界稱為「平衡輸出」的能力,
能夠製造更好的聲音, 根本用不上任何所謂「平衡輸出」的昂貴升級線材。
甚至,現今音響企業播放音樂時,
仍然採用一項 50 年前的「不平衡輸出」技術,
將能夠「平衡輸出」的藍牙 4.0 杜絕,阻止它廣泛應用在音響器材上。
所以,有關線材傳輸的限制,
日華牧師於研發第一代「錫安劍」藍牙耳機的過程中,
就稱為「十個瓶頸」之一。

另一方面,藍牙 4.0 還兼具數據傳輸和加密等功能,
更強化了藍牙在數據傳輸上的低功耗性能,保證較長的續航時間。
隨後,藍牙 4.1 進一步改良,分流了 4G 及 Wi-Fi 兩個網路的傳輸流量,
令每秒傳輸數據更穩定,不會對 4G 造成干擾,
亦可以同時發射和接收數據,加上成本費用相對較低,
其智能、低功耗、高傳輸速度、連接簡單的特性,
更適合用於眾多新興設備上。

2014 年 12 月,藍牙 4.2 公佈, 增加了封包容量,
資料傳輸速度比之前的版本快 2.5 倍,
因此,傳輸發生錯誤的機率降低,電池的消耗亦減少,
進而提升了連網效率。
可惜的是,超過一年以來,
耳機生產方面一直沒有普遍應用藍牙 4.2 晶片。

至於剛剛發佈的藍牙 5.0,
在性能上將遠超目前低耗電的藍牙 4.2 版本,有效傳輸距離更達 4 倍,
數據上,藍牙發射和接收設備之間的有效工作距離可達 300 米,
而傳輸速度將是低耗電藍牙 4.2LE 版本的 2 倍,
每秒平均傳輸速度達 3MB,每秒速度最高上限為 24MB,
令高清音樂檔案傳送更流暢快捷。

新聞片段:
在過去的 20 年間,藍牙技術先後推出了 10 個版本,
它的技術和功能都在逐漸完善。
對於藍牙 5.0,我們最關心的是傳輸速度和距離,
這兩個與聽音樂和傳文件最為相關的特性,
更快的速度意味著更好的音質, 更遠的距離意味著更方便的連接。
藍牙 5.0 的傳輸速度達到了每秒 3MB,比 4.2 版本增加了一倍,
也就是說,一個 1GB 的文件只需要 5 分半鐘,
音樂的音質也是可以達到無損級, 傳輸的距離可以達到 300 米,
是 4.2 版本的 4 倍, 就算是你上天,連接都不會斷。

明顯地,藍牙 5.0 技術在這個時刻發佈,是神刻意的鋪排。
藍牙 5.0 傳輸過程中避免造成大量數據流失(loss),
提升了傳輸距離,
而且藍牙 4.2 及藍牙 5.0 更可用作「播客」(Podcast)的傳輸。

所謂「播客」(Podcast)功能,就是同時進行大量廣播技術之一,
只要在會場上方設置一部藍牙發射器,
整個會場都能夠以無線藍牙耳機收聽,
尤其適用於主日現場的外語翻譯。
舉一個例子:
透過藍牙 4.2 及藍牙 5.0 技術,
只要主日現場設有一部藍牙發射器,
發射出一個 A 頻道的音響訊號,作為華語傳譯廣播。
會場上無數的藍牙耳機,只要配對了 A 頻道的藍牙發射器,
就已經可以收聽現場的華語傳譯廣播。
沒錯!是無數的藍牙耳機都能夠收聽。

假如主日現場有另一部藍牙發射器,
發射出一個 B 頻道的音響訊號,作為英語傳譯廣播,
同樣地,會場上無數的藍牙耳機,只要配對了 B 頻道的藍牙發射器,
就可以收聽現場的英語傳譯廣播。

當然,若果主日現場有另一部藍牙發射器,
發射出一個 C 頻道的音響訊號,作為現場音響播放的訊號,
包括︰展鳴現場帶領的讚美敬拜,及主日信息播放。
那麼,主日現場中,所有弟兄姊妹手上的無影劍,
只要配對了 C 頻道的藍牙發射器, 就可以藉著無影劍,
收聽播放屬於前所未有的驚人音色音響廣播,
甚至,可以完全取代現時極為昂貴的 PA 廣播喇叭器材。

然而,一部能夠提供良好音色的無線藍牙接收器,
成本亦只是數十元港幣,
就能夠配合任何「錫安劍」有線耳機,發揮卓越音色。
這就是藍牙 4.2 及藍牙 5.0 的驚人廣播及傳輸能力。



Ref: 2012 榮耀盼望 vol. 339 ── 「水瓶星謎」(6)錫安劍之誕生(6)錫安劍之答問篇(二) (20160807)
http://www.ziondaily.com/2.0/web/word_of_god_02c/view.php?id=15140


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藍牙使用「平衡輸出」減少了音色的失真




早前的主日信息,日華牧師曾解釋過,
為何使用無線藍牙 4.1 作傳輸音樂訊號的無影劍,
音色會比第一代「錫安劍」有線耳機更好。

其中一個最主要原因,
是因為無線藍牙 4.1 的訊號傳輸,
比有線傳輸的頻寬更大。

因為傳輸上,
免去令音色劣化、傷害原音的耳機插頭,
比起世上任何有線耳機,
當然更接近原音的音色。
這是坊間不為人所知的秘密,
亦是音響廠商不想人知道的真相。
但為何有線耳機的插頭,
會令 iPhone 或 iPod 等播放器輸出的音色,
造成如此巨大的損失呢?
為何以第一代「錫安劍」有線耳機,對比無影劍,
人們一聽、一對比,
就能夠知道使用藍牙傳輸的無影劍音色更好呢?
因為一般音樂播放器使用的耳機插頭,
都採用三條導線傳輸音樂訊號,
即所謂「不平衡輸出」Unbalanced Output 的方式。
何謂不平衡輸出呢?

就是左、右兩個聲道,
共用同一條接地線,
因而出現左右聲不平衡現象。
最簡單的解決方法,
就是在左右聲道的接線中間,
各放入一顆電容,
如此,就可以解決左右聲不平衡的問題。
試舉一個例子,當一條 Y 形水管,
有一個入水處、兩個出水處,
三端的大小粗幼都一樣。

當水注入入口時,因為是一出二,
並且三條管道的大小都一樣,
到了分岔位時,
因為由一個管道變成兩個管道,
就無法完全保證兩邊的水量是平均分佈。

有時會左邊較大、有時則右邊較大,
水量不會左右兩邊都永遠保持平衡,
這就是不平衡輸出的問題。
但只要在分岔位的兩條水管中,
加入一個儲水的水塘,
當兩個水塘都滿了,水才會流出,
如此,即使由一條水管入,
分為兩條水管出,左右水管的出水量,
仍能夠永遠保持平衡,
因為中間加入了水塘成為緩衝,
就不會有左右不平衡水量的問題。
正如使用不平衡輸出的耳機插頭,
原理都是一樣,
是利用電容成為電流的「水庫」,
就能夠平衡左右聲道因共用一條接地線,
而產生的電流訊號不平衡問題。

但加入電容,
不單音色因為多了一層零件阻隔,
而無可避免出現劣化之外,
因電容作用是成為一個臨時的儲電倉庫,
任何大音量或超低音經過時,
都會因為電量過大,電容內無法應付,
而將過大的部分自動刪除。
有線耳機使用的不平衡輸出插頭,
同樣無可避免地,因電容的存在,
而導致原音損失、音色劣化。

但無線藍牙的傳輸原理,
並不是使用三條導線的不平衡輸出,
而是使用四條導線的「平衡輸出」(Balanced Output)。

即左右兩條聲道,
都各有自己獨立使用的接地線,
避免了三條導線的不平衡輸出,
而產生左右聲道不平衡問題。
因為平衡輸出根本不需要使用電容來平衡左右聲道,
所以無線藍牙使用的四條導線輸出,
就能夠免去電容引致的音色劣化問題。

日華牧師亦指出,
這就是市面上售賣的耳擴能夠欺騙消費者的原因,
使用耳擴雖然明顯多了雜音,
但音色聽起來卻似乎更好,
就是因為使用了平衡輸出,
減少了不平衡輸出衍生的問題。
不過,單單使用 iPhone 配上第一代「錫安劍」藍牙耳機,
音色已經必定比 iPhone 加上耳擴及有線耳機好得多。

因為使用 iPhone 的藍牙輸出,
藍牙晶片是以四線平衡輸出,
亦不需經過任何插頭和導線的訊號損耗,
直接以無線方式傳輸到第一代「錫安劍」藍牙耳機,
經解碼後將聲音以四線平衡傳輸到耳機。

所以,不單全程以四線平衡輸出,
免卻加入電容引致音色劣化的問題,
亦不需加入耳擴,
避免了插頭和有線耳機引致的多重聲音損耗問題。

因此,雖然使用耳擴可以加大音量及作出平衡輸出,
令用家感覺聲音更突出、聲質更好,
但其實這只是耳擴廠商的掩眼法,
只要在播放器內的解碼器,
直接以四線平衡輸出連接到耳機插頭,
聲音已經比通過耳擴更好,
因為耳擴的秘密,正是使用了四線平衡輸出,
避免使用 iPhone 插頭等播放器的三線不平衡輸出。

不過,仍完全不能與採用藍牙輸出的無影劍對比。
如果雙方都是平衡輸出,
耳擴必定完全敗陣,
因為藍牙傳輸,不單整個過程都是平衡輸出,
更比耳擴少了接線和插頭等劣化程序。

但是,耳擴廠商卻可以欺騙對基本電子工程常識一竅不通的消費者,
讓他們以數千元高價購入耳擴。

相比之下,一顆藍牙 4.1 晶片,
最貴也只是約人民幣十元,
就已經可以輸出遠比耳擴更佳的音色,
更遑論現時已經推出的藍牙 5.0!

相信經歷過論劍和屠聾的肢體,
都會發現所謂介紹專業音響的寫作家、發燒友,
甚至歌星、作曲家和編曲人員,
他們使用的字眼,只是耳機推銷員所教導,
然後就依樣葫蘆,用來向不懂音響的人炫耀一番。

其實,這些音響作家和發燒友只是用家,
對耳機工程和音響工程也是一竅不通,
對比日華牧師,更如同小學生對比大學教授!

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Ref: 錫安日報 2012 榮耀盼望 vol. 339 (20160807):