劉　東

憑借穩(wěn)定的信號傳輸和長距離的傳輸能力，2.4GHz無線技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于IT產(chǎn)品。其中在鍵鼠領(lǐng)域已經(jīng)達到普及之勢，同樣作為外設(shè)產(chǎn)品，無線耳機的發(fā)展卻遲遲不見起色，直到2.4GHz無線技術(shù)的引入，才讓我們看到了該行業(yè)的曙光。但對于想了解無線耳機的朋友來說，也許還知之甚少2.4GHz無線技術(shù)應(yīng)用于耳機有何優(yōu)勢7是否能夠滿足高品質(zhì)音頻信號的傳輸?帶著這些疑問，本期專家講堂欄目特邀MAQ(魅格)耳機產(chǎn)品研發(fā)工程師王貴先生為大家詳細講解。

MC：無線耳機的工作原理是怎樣的?

王：無線耳機最核心的工作就是處理音頻信號，并使音頻可以通過無線的方式在音源和耳機之間進行傳輸。其中，無線耳機的工作方式可以分為模擬方式和數(shù)字方式兩種情況。模擬方式主要以FM、紅外等技術(shù)為主。而數(shù)字方式主要則是我們近年來常見的2，4GHz和藍牙兩種無線技術(shù)。

MC：目前來說，無線技術(shù)能否滿足音頻信號的傳輸?

王：當(dāng)前的無線技術(shù)是能夠滿足音頻信號的傳輸要求的，其實過去通過模擬信號實現(xiàn)的FM無線技術(shù)就已經(jīng)能滿足傳輸音頻信號的需求了。從常見的收音機到老式的模擬子母電話，我們都能看到FM無線技術(shù)的身影。但是FM技術(shù)的缺點也相當(dāng)突出，保密性不強、不支持全雙工工作、容易受干擾和串頻影響、傳輸帶寬窄、聲音質(zhì)量比較差等特性一直限制著FM無線耳機的發(fā)展。隨著數(shù)字無線技術(shù)的發(fā)展和成熟，F(xiàn)M技術(shù)已經(jīng)是一種即將被市場淘汰的技術(shù)。相對FM技術(shù)而言，另一種模擬技術(shù)紅外無線傳輸技術(shù)，雖然在信號傳輸和聲音質(zhì)量方面都有不錯的表現(xiàn)，然而，這樣的高質(zhì)量傳輸必須基于充足的發(fā)射功率和最佳的接受區(qū)域作為基礎(chǔ)。紅外無線傳輸技術(shù)的指向性對環(huán)境的實際要求比較高。雖然紅外無線傳輸不會受到電磁波的影響，但是環(huán)境中的強光和光波還是會大大降低紅外的傳輸質(zhì)量，而且紅外傳輸不能穿透阻隔，傳輸距離較短，也不能全雙工工作，再加上發(fā)射功率需求大帶來的高耗電，這些都使得紅外無線耳機的實用意義大打折扣。

而目前數(shù)字無線技術(shù)的應(yīng)用基本上都克服了模擬無線技術(shù)不能雙工工作、抗干擾能力差、音質(zhì)效果較低等缺點。結(jié)合巧妙的編碼算法，比如MAQPCA001所采用的數(shù)字無線技術(shù)方案完全可以滿足16-bits采樣大小，48kHz采樣率需求所需求的數(shù)據(jù)帶寬，達到TCD音頻以及常見的wAV音頻格式的數(shù)據(jù)標(biāo)準。再加上內(nèi)置了微軟認證免驅(qū)動USB聲卡，既可以即插即用，又能同時滿足高品質(zhì)音樂回放和高質(zhì)量通話的使用要求。

MC：同樣是基于2.4GHz頻段，2.4GHz無線傳輸技術(shù)與藍牙技術(shù)相比，誰更容易實現(xiàn)好音質(zhì)?

王：雖然2.4GHz無線傳輸技術(shù)和藍牙技術(shù)同樣都是基于2.4GHz頻段，但是由于兩者的采用的協(xié)議不同，因此兩者在功能和性能上也有各自的偏重。藍牙是一個比較通用的協(xié)議，它除了能傳輸音頻信號之外，還能兼顧很多其它方面的應(yīng)用。為了保證協(xié)議工作的完整性，藍牙需要將相當(dāng)大的一部分頻寬用于維護系統(tǒng)整體的兼容性。相對地，音頻信號傳輸?shù)膸捑碗y以得到充分的保障。而2.4GHz無線傳輸技術(shù)采用的自定義，傳輸協(xié)議，無需擔(dān)心兼容性問題，可以最大限度地降低帶寬的浪費。從這個角度而言，雖然隨著藍牙技術(shù)的進步，也能開發(fā)出優(yōu)秀的耳機產(chǎn)品，但受到其技術(shù)特性和頻寬浪費問題的影響，設(shè)計難度更大，在方案不合理的情況下還有可能得不到理想的效果。相對來說，設(shè)計難度和頻寬浪費較小的2.4GHz無線傳輸技術(shù)更容易設(shè)計出效果讓人滿意的無線耳機。

MC：2.4GHz無線傳輸技術(shù)在鍵鼠領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛。那么無線耳機是基于與鍵鼠一樣的解決方案，又或是有專門的無線音頻解決方案?

王：鍵鼠應(yīng)用和音頻傳輸應(yīng)用在工作性質(zhì)上就有很大的差異，因而在解決方案上自然就大不相同。首先音頻傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是一般無線鼠標(biāo)的10倍以上，這對帶寬和發(fā)射功率的要求上就差別很大。其次，我們設(shè)計的無線耳機都是全雙工工作的，這在系統(tǒng)的復(fù)雜程度上也比一般的無線鼠標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)高出甚多。

Mc：普通2.4GHz無線傳輸技術(shù)，最遠只能達到10米傳輸，對使用無線耳機的用戶來說稍短，是否有更好的解決方法呢?

王：實際上2.4GHz無線耳機的傳輸距離是有機會做得更遠一些，比方說15米或更遠，但是在目前而言，工作范圍擴大首先帶來的是發(fā)射功率要增強，耗電也會隨之增長起來。這對無線耳機的體積、重量、元件搭配、電路設(shè)計和續(xù)航能力等各方面的影響都相當(dāng)大，對整體設(shè)計的協(xié)調(diào)要求較高。另一方面，從人體健康的角度出發(fā)，發(fā)射功率的限制也是出于對用戶負責(zé)的考慮。我們常用的GSM手機發(fā)出的最低功率為5dBm(分貝毫瓦)，而我們目前采用的方案功率僅4dBm。

M c：不少無線耳機在抗干擾能力上都表現(xiàn)不太好，聽歌偶爾會有斷斷續(xù)續(xù)的感覺，MAQ(魅格)是如何解決這個問題的?

王：抗干擾能力對于無線設(shè)備的重要性是舉足輕重的。MAQ(魅格)采用一些智能化的方案來提高產(chǎn)品的抗干擾性能。比如采用隨機性高的自適應(yīng)跳頻技術(shù)，能在整個2.4GHz可用頻段中智能劃分出76個信息通道，當(dāng)耳機在使用過程中收到強烈干擾的時候，可以自動快速地躲避受干擾的通道，保證信息始終在暢通的通道中傳輸。另外，我們在傳輸算法上也做了考究，使用巧妙的偵錯／糾錯編碼技術(shù)，以保證數(shù)據(jù)的可靠準確。

Mc：對使用電池的無線耳機來說，擁有更長的續(xù)航能力非常重要，在降低產(chǎn)品功耗方面，魅格是如何設(shè)計的?

王：是的。對于無線產(chǎn)品來說，產(chǎn)品性能、體積重量和續(xù)航能力之間往往存在著難以統(tǒng)一的矛盾。從MAQ(魅格)的產(chǎn)品出發(fā)，我們既希望打造出音質(zhì)卓越、傳輸穩(wěn)定的無線耳機，又希望極大限度地去挖掘產(chǎn)品擁有較好的續(xù)航潛力。這就要求我們在設(shè)計的時候必須對每一個元件的使用都做到深思熟慮，在可以保證產(chǎn)品性能的元器件中進行方案整合和比對調(diào)整，從細節(jié)上去設(shè)法降低功耗，比如采用更低功耗的元器件。更重要的是，我們在設(shè)計通訊協(xié)議的時候，還需要充分考慮到整個無線音頻系統(tǒng)中軟、硬件的極限，在性能與功耗之間選擇最佳的平衡點。另外，巧妙的編碼技術(shù)也對功耗的降低也起了十分重要作用。

以MAQ(魅格)Pc-4001為例，PC-4001所使用的收發(fā)模塊，在工作模式下額定電流為30mA，最高峰值也不超過32mA。當(dāng)耳機在一定時間內(nèi)沒有接收到聲音信號進入休眠模式后，耳機的耗電就僅為80uA。在產(chǎn)品上市階段，我們又考慮到市面上堿性電池的品質(zhì)良莠不齊，因而在PC4001的標(biāo)稱續(xù)航時間僅僅公布為8小時，但在實測當(dāng)中，PC-4001的使用品質(zhì)較好的堿性電池的情況下完全可以工作12個小時以上。而使用充電電池的續(xù)航時間則由電池的實際容量而定。事實上，既從環(huán)保和消費者的角度出發(fā)，也出于保證產(chǎn)品性能和續(xù)航時間的考慮，MAQ(魅格)將在以后的無線產(chǎn)品開發(fā)當(dāng)中，都將采用內(nèi)置鋰電池的供電方案。

MC：無線耳機最大的設(shè)計難點在哪里?有什么解決方法的方法?

王：無線耳機最大的設(shè)計難點除了我們上述提到的性能與功耗之間的平衡問題之外，能否在滿足音頻傳輸?shù)耐瑫r兼顧好實用性和效益可行性，是對設(shè)計者最大的考驗。無線耳機產(chǎn)品在市場上其實早已出現(xiàn)，但數(shù)字無線耳機產(chǎn)品不能普及的一個重要原因，就是以前的產(chǎn)品在幾個均衡點之間都拿捏得不夠到位。要不就開發(fā)成本過高，要不性能強差人意，要不功耗很大，要不工作信號不穩(wěn)定。要在大眾消費者可以接受的消費成本前提下，作出高水平的無線Hi-Fi耳機確實是一件極具挑戰(zhàn)性的工作。要達到這個目標(biāo)，就要求設(shè)計人員必須對音頻技術(shù)、射頻技術(shù)、編碼技術(shù)，抗干擾技術(shù)，通訊理論以及電聲技術(shù)等領(lǐng)域有深入的研究，同時還要能夠?qū)⒏鞣N技術(shù)進行有機結(jié)合。

Mc觀點：隨著2.4GHz無線技術(shù)日趨成熟，越來越多的音頻廠商都開始推出基于2.4GHz無線的耳機產(chǎn)品，在音質(zhì)和信號穩(wěn)定方面確實比過去基于FM和紅外技術(shù)的無線耳機優(yōu)異不少。但我們同時也看到。2.4GHz無線傳輸技術(shù)與藍牙技術(shù)相比?；ビ袃?yōu)劣。因此，何種技術(shù)能成為未來的主流，我們還無法妄下結(jié)論。不過。我們能夠肯定的是，無線耳機行業(yè)相比以前已經(jīng)取得長足進步，隨著技術(shù)的進一步改進，未來定將有所作為。