TWS真無線耳機:藍牙技術應用驗證挑戰

Allion Labs / Howard Chiang

真藍牙無線耳機這幾年百家爭鳴,普遍在影音收聽,電競遊戲上的廣泛使用。

使用者在使用上體驗的兩大詬病分別為訊號的干擾與影音的延遲

先前百佳泰另一篇文章,已經提過在干擾之下所造成的問題

TWS 真無線藍牙耳機干擾與不同步之研究

而在延遲性相關的驗證上面,1)聲音與畫面的不同步,2)聲音的延遲,這兩個指標是TWS耳機在看影片、打電動的使用經驗上,會造成相當不愉快的使用者經驗。

相信大家都知道,Android產品的Audio延遲相對於IOS高了不少,再加上TWS的延遲,當你在打電動時,會有種聲音與畫面是脫離的感受,等你被敵人殺死之後,才聽到腳步聲。

或是當用VOIP通話時,除網路延遲之外再加上TWS延遲,會讓整體使用者觀感更不佳。

在一些電視廣播相關的要求上面,都有定義到聲音與影像的延遲建議,比如說ITU相關的數據是

ITU-R BT 1359 (RELATIVE TIMING OF SOUND AND VISION FOR BROADCASTING)

  • Detectability :+45 ms ~ -125 ms
  • Acceptability :+90 ms ~ -185 ms
  • Recommended:+ 22.5 ms ~ -30 ms
  • Undetectable :+25 ms ~ -100 ms

並不是永遠都是Audio延遲,Video也會有延遲的時候,這在後面的實驗數據會跟大家做介紹。

純聲音延遲的介紹

前面也有提到,因為Android Device本身上Audio Latency比較嚴重的關係,

所以在各種不同的裝置上面,會測量出不一樣的結果。

像是在Apple AirPod pro上面,搭配不同的手機,我們也量出過Latency很高的數值。

百佳泰所使用的儀器是Audio Precession 搭配藍牙模組來做量測

使用Audio Precession藍牙音訊撥放及人工耳接收音訊,來判斷藍牙音訊,從耳機接收資訊到撥放出聲音的時間是多少

大家可以看到下方圖表數據顯示:所量測的這隻耳機,它有兩種模式,所量出來的結果看的出來在遊戲模式(Gaming Mode)之下,好非常多,幾乎只有一般模式(Normal Mode)的一半左右,看起來做了不少補償。

雖然這個耳機的官方宣稱聲音延遲在60ms左右,但是因為不能判斷官方的延遲量測手法,故數據上會有落差。我們將此數據將國外的一些量測數據做比較,其實是蠻接近的,具有一定的參考價值。

Audio & Video Latency介紹

使用Allion設計的治具加上視波器或是使用Sync-One2量測設備,量測聲音與影像的時間差,進而分析數據可得知對於使用者的體驗。

Test Pattern可以使用Allion標準測試內容,也可以依照客戶需求,使用特定APP。

或是撥放Online Streaming,也把網路相關的Latency同時計算,更廣泛的量測使用者感受。

再加上跟各種不同平台,Android, iOS,各種藍牙晶片等等,可以更清楚自家產品的表現。

上方表格可以看到環境架設的狀況跟一些量測結果:有些是已經上市,有些是未上市產品。百佳泰基本上都會做十次量測,取最大最小及平均值,做數據分析。

這邊的數據僅供參考,因為有很多變數可以調整,比如說Test Pattern的調整,使用各種不同的手機等等變數,這並非是絕對數值。可以看到這邊十組數據,有兩組樣品有遊戲模式(數字紅字處),看的出來都可以大幅減少延遲。

以Sample: Razer hammerhead Gaming(表格最下方這組)的參數來看,它其實就是上面有量純聲音延遲的產品,看的出來,搭配上遊戲模式,它的延遲性已經到人耳幾乎無法察覺的狀況,以打電動來說,非常適合。

大家也可以看到,所以延遲不一定是聲音,影像也會延遲,當聲音的時間點補償到一定程度時,就會產生影像延遲的狀況發生。

在一些廣播相關的規範當中,有定義到一些可以參考的數值,

若是以可接受程度的規範 (Acceptability +90 ms ~ -185 ms),大部分的耳機都是沒問題的。

但若是以它最嚴格的標準來看 (Recommended + 22.5 ms ~ -30 ms),只有兩隻耳機可以通過。

但實際上,必須要跟現實考量,產品取向及市場,成本等等,

如何在這中間取得一個平衡,對使用者來說,是一個非常重要的賣點,也是百佳泰可以幫助到大家的地方。

若有任何TWS延遲性、抗干擾甚至是連線性相關問題

歡迎隨時連絡我們service@allion.com。