在设计条形音箱时,确保您的无线技术能够提供最高质量的、可靠的音频

最新更新时间:2022-07-01来源: EEWORLD作者: Steve Venuti,WiSA Technologies市场营销副总裁关键字:音箱  无线技术 手机看文章 扫描二维码
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随着高清晰度电视机(HDTV)变得越来越薄,能够在其中打造高质量内部扬声器也变得极具挑战性。结果是什么?视频和音频体验的质量之间出现了巨大的差距。条形音箱已经进入市场,为消费者提供了一种便捷的方式来提高音频体验的质量,但对于音频质量和可靠性而言,不同的技术提供了截然不同的体验。


入门级条形音箱只是电视机内置扬声器的扩展——可以通过HDMI或光纤轻松地连接,能在一定程度上提供更好的音频体验。有些可能带有与条形音箱之间采用无线连接的超重低音扬声器(又称低音炮),以提供增强的低音。尽管这种设置很方便,但有限数量的扬声器永远无法提供与HDTV中现有的视频体验相同的音频体验。将音频质量提升到视频质量水平的唯一方法是让声音环绕自己,而做到这一点的唯一方法是在观众前后都安装扬声器。


许多中档条形音箱能无线连接后置扬声器,但并非所有条形音箱的性能都相同。在房间内拥塞的无线环境中可靠地传输高质量音频是一项挑战,但通过正确的技术,带后置音箱的条形音箱也可以提供沉浸式音频,其可靠性等级对于创造高质量的沉浸式音频体验至关重要。


真正的空间音频需要环绕听众的扬声器

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选择正确的无线技术,以创造一个可靠和高品质的沉浸式音频体验


了解传输和接收高品质空间音频的基本技术要求非常重要:


带宽:空间音频需要多个音频流同时传输到外部扬声器。您不仅需要支持多个音频流的带宽,而且还需要足够的带宽来加载未压缩的高比特率音频,它相当于决定了音频质量的高低。

紧密的扬声器同步:多个扬声器需要同步工作才能创造逼真的沉浸式体验。在5.1声道场景中,会有一个中置扬声器、左右前置扬声器、左右后置扬声器和一个低音炮,音频传输技术需要使所有扬声器保持紧密同步。

低延迟:传输延迟至关重要,尤其是在播放视频时,即使是视频和相应音轨之间有最轻微的延迟也很容易被察觉

可靠性:如果技术不能可靠地传输音频流,那么紧密的扬声器同步和低延迟就无法发挥其优点。在无线通路越来越拥塞的环境中管理通信可靠性至关重要。


什么是正确的无线媒介?什么是正确的无线传输?


在选择无线空间音频技术时,要有两个基本考虑因素:媒介和传输。媒介是用以将音频信号从音频源传输到外部扬声器的无线技术。


传输是在媒介之上运行的技术层,它管理关键要求以提供沉浸式音频体验:扬声器之间的同步要求和所需的延迟,使视频和音频流无缝协同工作。


传播媒介:蓝牙与Wi-Fi比较


家庭设备互连中最常见的无线协议是蓝牙和Wi-Fi。这两种协议都是为传输数据而设计的,而不是为多通道音频。因此,目前市场上的解决方案倾向于使用专有的窄带或宽带协议,它们都不兼容蓝牙或Wi-Fi。


蓝牙是一种窄带无线协议,只能以单声道(单通道)或立体声(双通道)来传输音频。蓝牙不支持2.1声道的音频,或任何环绕立体声格式——它只是没有足够的带宽来支持多声道的空间音频。市场上有很多条形音箱使用蓝牙连接到低音炮,因为延迟和同步对低音炮产生的低频声音并不重要。蓝牙从来都不是为高比特率、未压缩的多通道音频流而设计的,并且通常只在低成本、提供单一低音炮无线连接的入门级系统上使用。


Wi-Fi无处不在且速度极快,因此它似乎显而易见是首选媒介,可以提供品质最高的且又是经济实惠的多通道无线音频解决方案。大多数家庭都有Wi-Fi网络,而Wi-Fi芯片的成本也在持续下降。虽然Wi-Fi具有多通道音频所需的带宽,但该协议本身从最初就不是设计用于管理沉浸式音频体验所需的扬声器同步和关键延迟。因此,市场上的大多数多通道音频产品都提供自己专有的窄带或宽带解决方案,在与Wi-Fi相同的2.4 - 5 GHz频段内运行。


专有协议正面临着新的挑战


这种使用2.4 – 5 GHz频段中部分频点来运行专有无线协议的策略面临着许多新的挑战。随着Wi-Fi技术的成熟,监管机构和Wi-Fi联盟已经开放了以前保留的频谱区段。专有的多通道音频协议利用这些以前保留的频段,在拥塞的无线环境中可靠地管理多通道音频,但在未来这是无法继续下去。市场上的新路由器正在这些新开放的频段中运行,并导致当前的多通道音频发射器和接收器出现问题。


WiSA Technologies:高品质、多通道无线音频技术的领导者


WiSA Technologies有限公司拥有十余年开发高品质、多通道、空间音频传输解决方案的经验。该公司(以前被称为Summit Wireless)的技术已被一些最负盛名的音频品牌应用到其产品中,包括Bang & Olufsen和Harmon Kardon等顶级音响系统公司,以及海信、TCL和LG等高清电视机制造商。

 

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在过去的10年里,市场已经发生了变化,条形音箱已成为将多通道音频带入家庭的方式,且是日益流行和经济有效的方式。


将低音炮和后置扬声器用无线方式连接到条形音箱上,已经成为在家庭中实现真正的沉浸式音频体验的最简单方式,但如果没有合适的传输层,就不可能提供满足听众期望的性能。


是什么让WiSA的传输层如此强大


WiSA的多通道音频传输技术是WiSA及其客户取得成功的核心驱动力,该传输层技术确保了多通道音频流以非常低的延迟到达扬声器,并保持扬声器间的同步。最重要的是,该传输层确保了音频流的可靠性。WiSA花了10多年的时间开发其传输层技术。


WiSA的传输层技术可管理音频流、控制数据、系统设置和语音辅助

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WiSA推出兼容Wi-Fi的DS解决方案:为在拥塞的Wi-Fi环境中管理多通道音频而设计

为高端音频品牌打造音频技术后,WiSA Technologies将注意力转向了提高条形音箱市场的无线音频质量。WiSA DS技术专为将高品质的多通道无线音频带入条形音箱而设计,使入门级到中档音频系统能够以相宜的价格提供无与伦比的空间音频……并且能够可靠地做到这一点。

 

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运行在2.4 GHz频段,具有超过市场上其他5 GHz解决方案的性能和可靠性


WiSA DS运行在一个具有内置天线的超低成本2.4 GHz Wi-Fi物联网收发器模块上,并能够:


支持传输5个通道(4个全音域音频通道和1个高保真超重低音通道)未压缩的,采样率为48 kHz的16位音频,超过了CD的音质

o 发送端(TX):传输高达4个独立音频频道加上超重低音通道

o 接收端(RX):在RX模式下的单个模块可以输出多达两个音频通道

±1个音频样本内的扬声器同步

30ms的固定传输延迟符合国际电信联盟(ITU) 口型同步规范

兼容Wi-Fi协议:被设计为可在Wi-Fi协议中工作,并能够在高度拥塞的无线环境中运行


WiSA DS模组的用例:


DS模组的目标市场是希望提供一流音频技术的条形音箱,并用以驱动诸如低音炮和后置音箱等额外的外部无线扬声器。


首要用例:被嵌入一个条形音箱,以无线方式驱动两个后置音箱和一个低音炮。

 

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由于DS模组的成本超低,它还可以与入门级条形音箱一起使用,实现通常通过蓝牙技术连接的无线低音炮。


其他用例包括通过HDMI ARC或eARC将高清电视机(HDTV)连接到一个支持DS模组的外部适配器,以无线方式连接和驱动一个中心扬声器、左右前置扬声器,以及一个低音炮(左图)。将DS模组嵌入高清电视也可以实现相同的功能,但消除了外部音频适配器的必要性(右图)


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5.1使用WiSA的DS模组的系统


利用智能中心扬声器通过ARC/eARC连接到高清电视,用无线方式连接2个前置扬声器,2个后置扬声器和一个低音炮,以实现一个完整的5.1沉浸式系统。

 

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使用DS模组创建一个带有条形音箱的5.1.4全景声(ATMOS)空间音频系统

更令人兴奋并且能够展示DS模组的独特功能集的是,音频设备制造商可以使用这种低成本技术来构建新的条形音箱用例,包括5.1.2和5.1.4系统,从而将真正的杜比(Dolby)全景声空间音频以一个非常有竞争力的价格推入市场。


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可靠性是关键


赋能无线音频新的用例是令人兴奋的,但对无线音频最重要的要求是音频流的可靠性。运行在2.4 GHz频段将给可靠性带来更多的挑战。但WiSA的工程师们十多年来一直在开发高质量的、可靠的无线音频技术,并已成为许多世界顶级音响品牌中无线音频的主要技术。即使在最拥塞的无线环境中,WiSA也拥有构建可靠系统所需的深厚技术专长——采用2.4 GHz物联网芯片使得在音响系统中添加无线音频功能所需的成本非常实惠。


将WiSA DS技术与市场上其他解决方案进行对比的独立测试


在任何产品的开发过程中,最关键的部分是在真实环境中测试产品性能。在使用Wi-Fi作为媒介的同时,越来越多的设备正在传输越来越高分辨率的内容,实际测试可用来评估高度拥塞情况下的性能。


WiSA将他们的技术提交给了一家独立实验室,以测试WiSA DS模组,并将其性能与市场上最受欢迎的竞争对手的模组进行比较——这两种竞品模块都在5 GHz频段运行。Novus Labs是一家备受推崇的测试实验室,拥有音频和无线方面的专业知识,并与Bose、Sonos、Roku和Sony等音频品牌合作。


测试的前提非常简单:创建一个有Wi-Fi数据流量基准(包括2.4 GHz和5 GHz)的环境,并将Wi-Fi拥塞量从基准增加到25%、50%、75%和直到最后的100%拥塞,这时可用带宽完全充满了Wi-Fi数据流量。在每个拥塞等级上,Novus Labs都会记录10分钟内发生的音频异常数量。下表说明了使用在普通家庭中产生Wi-Fi数据流量的实际设备和活动,在每个等级上向环境注入相应的拥塞量。


测试结果如下图所示:灰色条表示普通消费者可以检测到的音频异常的数量等级,灰色条上方是音频异常数量达到一个系统故障点所需的时间。

 

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从测试结果中,您可以看到:


解决方案A即使在相对不拥塞的无线环境中(刚好超过基线拥塞),也会显示出大量的音频异常,并且在50%的拥塞等级时停止工作

解决方案B是市场的领导者,目前已被市场上数百万条形音箱产品使用,在50%的拥塞点之前开始出现音频异常,并在75%的拥塞等级时停止工作

WiSA的DS模组在达到75%拥塞等级时仍继续运行,并在超过75%拥塞等级时开始出现音频异常,并在达到100%拥塞等级时停止工作


这些拥塞等级对一个普通的消费者家居意味着什么


从现实应用的角度来看,这些拥塞的等级符合以下近似值:

1. 基线水平:包括自家和邻居家里的路由器在正常地进行无线通信

2. 25%等级:在基线等级上添加了一个相当于一个高清视频流的设备数据流

3. 50%等级:在基线等级上添加了一个相当于一个4K视频流的设备数据流

4. 75%等级:在基线等级上添加了一个相当于一个4K视频流加上三个高清视频流的设备数据流


从历史上看,在拥塞度为50%的环境中能够运行的无线音频解决方案即被认为是非常好的方案。WiSA的解决方案能够在拥塞度为75%的环境中运行,是无线音频技术的重大突破。

为什么要设计2.4 GHz的解决方案?2.4 GHz解决方案如何优于5 GHz解决方案?


WiSA DS采用了2.4 GHz无线音频设计,原因很简单:成本。对于大多数消费者而言,条形音箱是沉浸式音频解决方案的切入点。能够使用2.4 GHz物联网芯片这种现成的技术来提供强大可靠的功能集,就能够促使条形音箱公司去打造功能丰富的产品,而不会增加产品材料清单成本(BOM)负担。


成本是将DS产品推向市场的一个重要因素,但如果产品性能不可靠,成本就无关紧要了。WiSA DS模组优于市场上其他5 GHz解决方案的基本原因有两个:


设计策略:目前市场上其他解决方案的设计出发点是在无线数据流量变得过于拥塞时,在Wi-Fi频谱中寻找那些可以被“隐藏”的区段。但是这种策略已不再有效,因为监管机构以及Wi-Fi联盟(管理Wi-Fi规范的机构)正在开放Wi-Fi频谱的这些部分,试图隐藏在未充分利用的频谱区段中不再是可行的策略。


2. 多通道无线音频专业知识:WiSA Technologies多年来一直为顶级音响设备品牌设计多通道无线音频模组。满足这些品牌的技术要求极其困难,需要对关键功能的管理中存在的挑战和复杂性有最高水平的理解,包括但不限于扬声器同步、音频延迟等,最重要的是无线链路的可靠性。DS模组带来了WiSA在提供最可靠的无线音频传输方面多年的专业知识和专有技术。但这次WiSA的工程师并没有只为高端产品进行设计,而是设计了一个针对条形音箱市场的模组,这是一种低成本的解决方案,现在可以提供给为消费者设计入门级和中档音频系统的公司使用。


如希望了解更多关于WiSA Technologies公司和WiSA DS模块的信息,请发邮件给:jcheng@wisatechnologies.com;或添加微信号:jyc5488联系JamesCheng


WiSA Technologies(WiSA科技)有限公司的前身是Summit Wireless科技有限公司,是为智能设备和下一代家庭娱乐系统提供空间音频和沉浸式无线声效技术的领先开发商,公司产品以WiSA品牌进行销售。WiSA的技术为高解析度内容提供沉浸式的音频体验,可支持包括电影和视频、音乐、体育、游戏/电子竞技等应用。WiSA Association(WiSA协会)是一个行业协会,负责教育、宣传和推广家用空间音频解决方案。借助于WiSA科技开发的技术,WiSA协会与领先的消费电子公司、技术供应商、零售商和生态系统伙伴进行合作,使每个人都可以享受到沉浸式音频体验。WiSA科技的总部位于美国俄勒冈州的比弗顿市,在台北、中国大陆、日本、韩国和加利福尼亚州设有销售团队。欲了解更多信息,请访问:www.wisatechnologies.com。


关键字:音箱  无线技术 编辑:张工 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/mndz/ic615324.html

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