在設計條形音箱時，確保您的無線技術(shù)能夠提供最高質(zhì)量的、可靠的音頻

　　作者：Steve Venuti，WiSA Technologies市場營銷副總裁

　　隨著高清晰度電視機（HDTV）變得越來越薄，能夠在其中打造高質(zhì)量內(nèi)部揚聲器也變得極具挑戰(zhàn)性。結(jié)果是什么？視頻和音頻體驗的質(zhì)量之間出現(xiàn)了巨大的差距。條形音箱已經(jīng)進入市場，為消費者提供了一種便捷的方式來提高音頻體驗的質(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。

　　入門級條形音箱只是電視機內(nèi)置揚聲器的擴展——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。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聲器（又稱低音炮），以提供增強的低音。盡管這種設置很方便，但有限數(shù)量的揚聲器永遠無法提供與HDTV中現(xiàn)有的視頻體驗相同的音頻體驗。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，而做到這一點的唯一方法是在觀眾前后都安裝揚聲器。

　　許多中檔條形音箱能無線連接后置揚聲器，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至關(guān)重要。

　　真正的空間音頻需要環(huán)繞聽眾的揚聲器

　　

　　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

　　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，它相當于決定了音頻質(zhì)量的高低。

　　緊密的揚聲器同步：多個揚聲器需要同步工作才能創(chuàng)造逼真的沉浸式體驗。在5.1聲道場景中，會有一個中置揚聲器、左右前置揚聲器、左右后置揚聲器和一個低音炮，音頻傳輸技術(shù)需要使所有揚聲器保持緊密同步。

　　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，那么緊密的揚聲器同步和低延遲就無法發(fā)揮其優(yōu)點。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聲器的無線技術(shù)。

　　傳輸是在媒介之上運行的技術(shù)層，它管理關(guān)鍵要求以提供沉浸式音頻體驗：揚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：藍牙與Wi-Fi比較

　　家庭設備互連中最常見的無線協(xié)議是藍牙和Wi-Fi。這兩種協(xié)議都是為傳輸數(shù)據(jù)而設計的，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�協(xié)議，它們都不兼容藍牙或Wi-Fi。

　　藍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牙連接到低音炮，因為延遲和同步對低音炮產(chǎn)生的低頻聲音并不重要。藍牙從來都不是為高比特率、未壓縮的多通道音頻流而設計的，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)濟實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，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計用于管理沉浸式音頻體驗所需的揚聲器同步和關(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頻段中部分頻點來運行專有無線協(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行，并導致當前的多通道音頻發(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。該公司（以前被稱為Summit Wireless）的技術(shù)已被一些最負盛名的音頻品牌應用到其產(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)濟有效的方式。

　　將低音炮和后置揚聲器用無線方式連接到條形音箱上，已經(jīng)成為在家庭中實現(xiàn)真正的沉浸式音頻體驗的最簡單方式，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WiSA的傳輸層如此強大

　　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揚聲器，并保持揚聲器間的同步。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。

　　

　　運行在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4個獨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兩個音頻通道

　　±1個音頻樣本內(nèi)的揚聲器同步

　　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)境中運行

　　WiSA DS模組的用例：

　　DS模組的目標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，實現(xiàn)通常通過藍牙技術(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（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)動一個中心揚聲器、左右前置揚聲器，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個前置揚聲器，2個后置揚聲器和一個低音炮，以實現(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模組的獨特功能集的是，音頻設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惠。

　　將WiSA DS技術(shù)與市場上其他解決方案進行對比的獨立測試

　　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，越來越多的設備正在傳輸越來越高分辨率的內(nèi)容，實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)提交給了一家獨立實驗室，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行比較——這兩種競品模塊都在5 GHz頻段運行。Novus Labs是一家備受推崇的測試實驗室，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（包括2.4 GHz和5 GHz）的環(huán)境，并將Wi-Fi擁塞量從基準增加到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)流量的實際設備和活動，在每個等級上向環(huán)境注入相應的擁塞量。

　　測試結(jié)果如下圖所示：灰色條表示普通消費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)量達到一個系統(tǒng)故障點所需的時間。

　　

　　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模組在達到75%擁塞等級時仍繼續(xù)運行，并在超過75%擁塞等級時開始出現(xiàn)音頻異常，并在達到100%擁塞等級時停止工作

　　這些擁塞等級對一個普通的消費者家居意味著什么

　　從現(xiàn)實應用的角度來看，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行無線通信

　　2.25%等級：在基線等級上添加了一個相當于一個高清視頻流的設備數(shù)據(jù)流

　　3.50%等級：在基線等級上添加了一個相當于一個4K視頻流的設備數(shù)據(jù)流

　　4.75%等級：在基線等級上添加了一個相當于一個4K視頻流加上三個高清視頻流的設備數(shù)據(jù)流

　　從歷史上看，在擁塞度為50%的環(huán)境中能夠運行的無線音頻解決方案即被認為是非常好的方案。WiSA的解決方案能夠在擁塞度為75%的環(huán)境中運行，是無線音頻技術(shù)的重大突破。

　　為什么要設計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無線音頻設計，原因很簡單：成本。對于大多數(shù)消費者而言，條形音箱是沉浸式音頻解決方案的切入點。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）負擔。

　　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.設計策略：目前市場上其他解決方案的設計出發(fā)點是在無線數(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，因為監(jiān)管機構(gòu)以及Wi-Fi聯(lián)盟（管理Wi-Fi規(guī)范的機構(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備品牌設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)和復雜性有最高水平的理解，包括但不限于揚聲器同步、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)品進行設計，而是設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者設計入門級和中檔音頻系統(tǒng)的公司使用。