聲聲慢 影音播放不同步談藍牙延時測試

Allion Labs / Felix Kao

回顧2018,藍牙技術正式走過了20個年頭,從一開始Ericsson在Modem時代作為2G時代撥接的過渡技術到現在成為了不可取代的PAN(Personal Area Network)連線霸主地位。

在音樂的撥放上相信使用藍牙已成為多數人的選擇,再加上Apple手機在設計上告別了3.5MM耳機孔的設計後,更間接促成藍牙耳機、藍牙喇叭成為消費者在撥放音樂時的首要選擇。伴隨著各種藍牙新技術進步,目前藍牙5能達到二倍的傳輸速度,四倍的傳輸距離以及八倍的傳輸資料量,且同時保有低功耗的優勢,大大提升了藍牙耳機的延時與續航力,無論是在觀看影片、接聽電話或是聆聽音樂時都非常方便好用。然而藍牙耳機、藍牙喇叭在市場上的價位差距甚大,在各式通路中可以發現使用藍牙技術的耳機、喇叭與擴大機,定價從兩三百元至數千元不等。研究調查後發現,除了發聲單體本身造價以及各種新進的抗噪、覆耳式耳機減壓技術不同之外,藍牙模組本身支援的聲音編碼方式也是造成價格差異的主因之一。

但一般消費者在選擇產品時,顯然不明白價錢與藍牙功能品質是否為正相關。

以下篇幅舉Lip Sync delay(延時)為例,為您分析如何克服這個令人恨得牙癢癢的藍牙產品使用問題。看電影的時候影音不同步是消費者在使用藍牙傳輸時最大的困擾之一,這個問題不只嚴重動搖消費者對於使用品牌的信心,同時也是藍牙耳機製造商心中,面對選擇藍牙模組時最大的成本考量掙扎。

對於聲音延遲應該如何具體的評估與比較,才能讓消費者買得滿意同時又讓廠商達到控制製造成本的目的。百佳泰提供一個相對客觀的量測方式作為參考。

百佳泰測試設備:

  1. 聲音播放源(Audio Source,內建藍牙功能):筆記型電腦, 平板電腦, 手機, 電視
  2. 支援不同編碼的藍牙傳輸器:支援SBC, Apt-X, Apt-X Low Latency, Apt-X HD等
  3. 聲音播放器(Audio Sink):藍牙耳機,藍牙喇叭或音箱
  4. 聲音、影像感測器與訊號轉換板治具(Allion® Audio / Video Sensor and Lip Sync Fixture)
  5. 示波器
  6. 校正過的影音同步檔案

圖一

首先在藍牙耳機(或音箱喇叭)及螢幕上各安裝一個感測器(Audio/Video Sensor),接著將感測器串接到由百佳泰自行開發的Lip Sync治具上,感測器蒐集到的資訊透過Lip Sync治具轉換為數位訊號,後再連接至示波器上。然後由撥放器播放已經過校正的標準影音同步檔案來量測聲音的延時情形。由圖一右上螢幕圖形中可以看到,黃色線條由實現轉為虛線為影像開始播放的時間,而綠色由實線至出現波型的時間明顯地比黃色線條還要晚,從這中間的時間差即可量測出Lip Sync延時程度。

接著搭配不同的組合,驗證比較出在不同的使用條件下Lip Sync的延時情形:

在第1個組合中,市售的筆電、平板、手機以及智能電視大多都有內建藍牙模組,但藍牙的音樂連線功能是由作業系統中藍牙應用棧(Bluetooth Stack)包含的A2DP(Advanced Audio Distribution Profile 中文:藍牙音訊廣播協定)應用所負責,隨著A2DP版本的不同,以及底層協議AVDTP、GAVDP支援的功能不同,傳輸效率以及編碼支援能力也不盡相同。有鑒於此,百佳泰測試實驗室的藍牙裝置庫(Devices Library)定期採購全球不同品牌的藍牙裝置,提供客戶作為測試基礎(Test bed),驗證在不同的影音裝置使用藍牙連線時Lip Sync的延時程度為何。

但A2DP通常只支援最基本的SBC編碼,一些較為先進的編碼則需透過第2個組合來做測試;第2個組合透過支援不同編碼的藍牙傳輸器不僅可以驗證藍牙耳機是否支援所宣稱的編碼方式,更進一步能實際驗證使用先進編碼後Lip Sync Delay的改善情形為何。以Qualcomm的Apt-X為例,在理想狀況下可以大幅減低Lip Sync Delay的情形。

總結

影響Lip Sync的潛在因素有很多,舉例來說,不論是網路環境、播放器或媒體內容本身的編碼效率,或是外部的訊號干擾以及緩衝方式都可能造成影音不同步的聲聲慢。如何從人因主觀的”感覺”具體化為可以固定變因的量測”數據”,用在產品開發評估以及品質改善是非常重要的。百佳泰身為藍牙測試實驗室,同時有經驗豐富的藍牙測試團隊,還有專業的量測儀器、治具外,也備有種類豐富的藍牙裝置庫,能執行全面性的性能評估,協助藍牙廠商更精準決定市場定位與價格。