声声慢 视频音频不同步谈蓝牙延时测试

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声声慢 视频音频不同步谈蓝牙延时测试


回顾2018，蓝牙技术正式走过了20个年头，从一开始Ericsson在Modem时代作为2G时代拨号的过渡技术到现在， 蓝牙技术在个人局域网络（PAN; Personal Area Network）早已被pick为C位。



大多数人已经开始使用蓝牙设备来播放音乐，再加上苹果手机在设计上告别了3.5MM耳机孔的设计后，更间接促成蓝牙耳机、蓝牙音箱成为消费者在播放音乐时的“C位”选择。伴随着各种蓝牙新技术进步，目前蓝牙5能达到二倍的传输速度，四倍的传输距离以及八倍的传输数据量，且同时保有低功耗的优势，大大降低了蓝牙耳机的延时并提高其续航力，无论是在观看影片、接听电话或是聆听音乐时都非常方便好用。

然而蓝牙耳机、蓝牙音箱在市场上的价位差距甚大，通过观察市面上可以发现使用蓝牙技术的耳机、音箱与扩大机，定价从一百元至数千元不等。研究调查后发现，除了发声单体本身造价以及各种新进的防噪、覆盖式耳机减压技术不同之外，蓝牙模块本身支持的音频编码方式也是造成价格差异的主因之一。

但一般消费者在选择产品时，显然不明白价钱与蓝牙功能质量是否为正比。



以下用Lip Sync delay（延时）为例来分析如何克服这个令人恨得牙痒痒的蓝牙产品使用问题。播放电影时视频音频不同步是消费者在使用蓝牙传输时最大的困扰之一，这个问题不只严重动摇消费者对于使用品牌的信心，同时也是蓝牙耳机制造商心中，面对选择蓝牙模块时最大的成本考虑挣扎。

对于声音延迟应该如何具体的评估与比较，才能让消费者买得满意同时又让厂商达到控制制造成本的目的。百佳泰提供一个相对客观的量测方式作为参考。

百佳泰测试设备：
声音播放源（Audio Source，内建蓝牙功能）：笔记本电脑, 平板电脑, 手机, 电视
支持不同编码的蓝牙传输器：支持SBC, Apt-X, Apt-X Low Latency, Apt-X HD等
声音播放器（Audio Sink）：蓝牙耳机，蓝牙扬声器或音箱
声音、影像传感器与信号转换板治具（Allion® Audio / Video Sensor and Lip Sync Fixture）
示波器
校正过的影音同步档案


图一

首先在蓝牙耳机（或音箱扬声器）及屏幕上各安装一个传感器（Audio/Video Sensor），接着将传感器串接到由百佳泰自行开发的Lip Sync治具上，传感器搜集到的信息透过Lip Sync治具转换为数字信号后再连接至示波器上。然后由播放器播放已经过校正的标准影音同步档案来量测声音的延时情形。由图一右上屏幕图形中可以看到，黄色线条由实现转为虚线为影像开始播放的时间，而绿色由实线至出现波型的时间明显地比黄色线条还要晚，从这中间的时间差即可量测出Lip Sync延时程度。

接着搭配不同的组合，验证比较出在不同的使用条件下Lip Sync的延时情形：

在第1个组合中，市售的笔记本、平板、手机以及智能电视大多都有内建蓝牙模块，但蓝牙的音乐联机功能是由操作系统中蓝牙协议栈（Bluetooth Stack）包含的A2DP（Advanced Audio Distribution Profile；蓝牙音频传输协议）应用所负责，随着A2DP版本的不同，以及底层协议AVDTP、GAVDP支持的功能不同，传输效率以及编码支持能力也不尽相同。有鉴于此，百佳泰测试实验室的蓝牙装置库（Devices Library）定期采购全球不同品牌的蓝牙装置，提供客户作为测试基础（Test bed），验证在不同的影音装置使用蓝牙联机时Lip Sync的延时程度为何。

但A2DP通常只支持最基本的SBC编码，一些较为先进的编码则需透过第2个组合来做测试；2透过支持不同编码的蓝牙传输器不仅可以验证蓝牙耳机是否支持所宣称的编码方式，更进一步能实际验证使用先进编码后Lip Sync Delay的改善情形为何。以Qualcomm的Apt-X为例，在理想状况下可以大幅减低Lip Sync Delay的情形：



总结
影响Lip Sync的潜在因素有很多，举例来说，无论是网络环境、播放器或媒体内容本身的编码效率，或是外部的信号干扰以及缓冲方式都可能造成影音不同步的声声慢。如何从人为主观的“感觉”具体化为可以固定变因的量测“数据”，用在产品开发评估以及质量改善是非常重要的。百佳泰身为蓝牙测试实验室，同时有经验丰富的蓝牙测试团队，还有专业的量测仪器、治具外，也备有种类丰富的蓝牙装置库，能执行全面性的性能评估，协助蓝牙厂商更精准决定市场定位与价格。