高通TWS+真無線耳機雙傳模式判斷與研究 與高通低延遲藍牙TWS+下測試 「Soomal」

soomal音頻影像 發佈 2020-05-23T06:26:07+00:00

TWS:Qualcomm TrueWireless™ Stereo technology。高通Qualcomm True Wireless Stereo/Plus 真無線藍牙技術。

2018年1月CES,高通Qualcomm正式發布QCC5100系列真無線藍牙SoC晶片,同年晚些時候推出QCC30xx系列真無線藍牙SoC晶片,這也成為了目前真無線藍牙耳機市場最主要的方案。我們測試過的QCC30xx和5100系列的真無線耳機可能也要有20款左右。但是你有沒有想過,你手裡的高通真無線耳機,真的是「真」無線嗎?

vivo TWS1 真無線藍牙耳機

為何今天又再次討論高通的TWS真無線技術?因為我們在過去測試過的數十款高通TWS時,心中的一個疑問基本有了答案——你如何確定TWS耳機與手機間是「雙傳」而不是「轉發」。當然,這也與我們近日正在研究的各種藍牙方案的使用延時有一定的關係。好了,下面我們先來回顧一下高通QCC晶片組的一些技術特點,之後來看看如何判斷是否雙傳真無線,以及它們的延時和部分體驗上的特點。

真無線的兩種連接方式TWS與TWS+

  • TWS:Qualcomm TrueWireless™ Stereo technology
    TWS+:Qualcomm TrueWireless™ Stereo Plus technology

如上所示,我們常說的TWS與TWS+,在高通技術中被嚴格定義,TrueWireless似乎還有註冊商標。如圖所示,高通發布真無線方案時,除了傳統方式之外。還率先提出了當時明顯不同於已經火了一年多的蘋果AirPods正在使用的方案。傳統方案中,手機的信號先連接真無線耳機中的其中一隻,然後耳機之間再通過某種方式連接同步。

高通Qualcomm True Wireless Stereo/Plus 真無線藍牙技術

另外一種,是TWS+中的這個「加號」為代表的左右雙傳。即可以實現從手機到耳機左右兩個獨立聲道分別推送左右聲道數據的「雙傳」技術。這套技術在當年的PPT中表示高通驍龍845以後[包括驍龍7xx/855/865等等]晶片組以及ADK6.x的耳機中均可支持。ADK6.x具體如何解釋?不太明白。但支持的耳機藍牙SoC可以從官方網站查到。

高通 Qualcomm QCC3020/3026 藍牙晶片關於TWS與TWS+的技術表格

高通 Qualcomm QCC5100系列藍牙晶片關於TWS與TWS+的技術表格

雖然這套技術文檔在2018年初就發布,但是高通QCC30xx和5100方案的藍牙真無線產品的爆發要來到了2019年。市面上銷售的大多數QCC3020、QCC3026等晶片的真無線耳機,也有一大半號稱可以支持與手機的雙傳連接。從高通的官方文檔也可以看到,QCC302x系列中確實也都明確了支持「Qualcomm TrueWireless™ Stereo Plus technology」。但我們在過往的測試中一直無法驗證到底TWS或是TWS+。直到2020年,Android10最新版本的更新。

aptX TWS+選項出現

我們從最近使用的手機上,偶爾發現了在一些手機的Android 開發者選項模式中的藍牙音頻編碼項目中,開始出現了「Qualcomm aptX TWS+」的選項,這有別於我們常見的「Qualcomm aptX/HD」。經過手裡的幾部手機,基本可以確定,它確實是最近剛出現在Android10的更新中,比如小米CC9 Pro、vivo Nex雙屏、iQOO Pro 5G[vivo不在開發者選項里]等。另外用於測試的一加7T手機,也出現了這個項目。

小米 CC9 Pro Android10 開發者選項 藍牙Codec列表

小米 CC9 Pro Android10 開發者選項 藍牙Codec列表-aptX Adaptive Codec可選模式

aptX TWS+的說法其實和高通當初的SoC技術文檔稍有出入,不過我們推測這裡的TWS+應該就是當初所說的那個TWS+了。另外,在小米CC9 Pro的選項里還看到了aptX Adaptive以及aptX Adaptive 低延遲與高音質的選項。TWS+的技術可能是隨著手機系統的這次更新才剛剛開始實現。

實測:QCC30xx與QCC5100的區別

QCC3020與QCC3026的耳機目前占據了高通TWS市場的絕對主力,其中不少也宣稱支持雙傳,我們此次選擇漫步者TWS1和小鳥Track Air來對比,為什麼這麼選與配對方式有一定關係,下文談到。比較幸運的是,我們手裡還有一隻QCC5126晶片的vivo TWS1耳機。這隻耳機在去年底測評中,感覺並沒發揮出什麼優勢。不過這次TWS+的驗證,卻立了大功,看了下文就明白了。

iQOO Pro 5G + vivo TWS1耳機-vivo獨家耳機設置介面

iQOO Pro 5G + vivo TWS1耳機-vivo在開發者選項里沒有aptX TWS+

搭配手機:vivo TWS1耳機選擇去年同期配對的iQOO Pro 5G手機,另外搭配了同樣支持aptX TWS+選項的一加7T和小米CC9 Pro。另外兩款QCC30xx的耳機,其實搭配什麼手機重要性不大。由於我們判斷和最終驗證TWS+連接的突破口來自於連接延遲大小的測試結果,所以還要對比一下OPPO Ace2和Enco W31耳機的成績,以及iOS下AirPods Pro的成績。

延遲測試:下面直接進入連接延遲測試。這與技術推進的邏輯似乎不符,但卻是我們本次測試的突破口,具體什麼原因,看了結果就知道了。

SuperPowered Latency
CC9Pro+TWS1 234ms
1加7T+TWS1 233ms
iQOO Pro 5G+TWS1標準 372ms
iQOO Pro 5G+TWS1低延遲 192ms
1加7T+Track Air aptX 418ms
1加7T+Track Air AAC 460ms

如表格所示,我們發現,QCC3020晶片的漫步者TWS1與QCC3026晶片的Track Air耳機,它們的連接在Android 開發者選項中均為Qualcomm aptX編碼,而不能強制選擇為TWS+。而測試結果也說明,它的連接延遲通過SuperPowered Latency測試的整個完整流程時間在400ms左右[以QCC 30xx以Track Air數據為例]。

小米 CC9 Pro+vivo TWS1耳機-SuperPowered Latency測試截圖

一加7T + vivo TWS1耳機-SuperPowered Latency測試截圖

iQOO Pro 5G + vivo TWS1耳機 低延遲模式-SuperPowered Latency測試截圖

iQOO Pro 5G + vivo TWS1耳機 普通模式-SuperPowered Latency測試截圖

一加7T + 小鳥Track Air耳機 aptX-SuperPowered Latency測試截圖

一加7T + 小鳥Track Air耳機 AAC-SuperPowered Latency測試截圖

vivo TWS1則不同,在CC9 Pro和一加7T、iQOO 5G Pro下,都得到了200ms左右的明顯更低延遲。需要說明的是,由於是vivo自家的耳機,所以它們設置TWS+的地方不在開發者選項里,而在藍牙連接設備之後的相關選項里。而在這裡,如圖所示,還可以看到vivo TWS1其實是可以支持普通模式與低延遲模式切換的。

實測小結:實際測試發現,QCC30xx晶片的多款耳機[我們不止測了這兩款]連接方式會在手機端默認選擇aptX,切除SBC外不可切換,工作延遲大概在400ms左右。vivo TWS1 使用QCC5126晶片,在自家手機上可以切換高速和非高速連接,非高速下的工作延遲正好也在370ms左右。一加7T手機、小米CC9Pro手機,連接vivo TWS1顯然直接默認選擇了高速模式,vivo TWS1耳機在非vivo手機上無法進行詳細模式設置。另外實測Nex雙屏版配合vivo TWS1也可實現詳細設置,延遲比iQOO對應項目高出40ms左右。

至此,基本確定QCC30xx的真無線耳機並不支持高通的雙傳TWS+,即與傳統方式一致。接下來我們用更多的方法來推斷這一結論。

如何識別TWS+?低延遲雙傳TWS分析與展望

TWS+是單聲道藍牙?

小米 CC9 Pro Android10 開發者選項 藍牙Codec列表-連接TWS+設備後狀態

一加7T + vivo TWS1耳機-Android10 開發者選項 藍牙Codec列表-連接TWS+設備後狀態

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在測試的環節中,我們還發現了一些細節可以來確定耳機是否真的工作在TWS+雙傳連接的模式下。對於高通TWS+設備來說,我們在開發者選項中可以看到,它的連接顯示的是「單聲道」。這裡單聲道是指連接的其中一隻耳機的信息,即左右聲道各一個單聲道。而QCC302x系列的TWS耳機連接時,會顯示為「立體聲」。不過,OPPO Enco W31/Free以及Hegate GM4這樣的非高通方案,理論上也是雙傳連接,但顯示為「立體聲」。所以,此處還是要大大的打上一個問號。

配對方式

在TWS耳機首次與手機配對中,有些耳機從耳機從電池倉中拿出,然後在手機上進行連接,隨後完成左右聲道同步可以使用。部分耳機還會在手機中顯示是連接的左聲道或右聲道,例如我們今天選用的漫步者TWS1/TWS5等。這種連接方式邏輯上基本確定了它就不是雙傳連接的真無線耳機。

小米 CC9 Pro+vivo TWS1耳機-雙傳設備連接後列表的樣子

一加7T + vivo TWS1耳機-雙傳設備連接後列表的樣子

還有一部分TWS耳機,打開電池倉的蓋子,或配合手機有動畫彈窗,或按配對鍵進入配對模式進行連接,如我們今天使用的小鳥Track Air耳機。Track Air使用的是高通QCC3026晶片。而使用QCC5126晶片的vivo TWS1,也是這樣的配對方式。但從使用延遲和使用配對狀態來看,Track Air+也不像是雙傳連接的藍牙。

Track Air的特殊情況又促使我們接著去驗證它的不確定性。就要用下一種方法,斷開一個聲道後手機連接的反應如何?

單只耳機連接和斷開的狀態

TWS+與TWS連接到手機時,我們把一隻耳機裝回電池倉,如果恰好碰到了TWS連接的耳機的主連接聲道,播放會被打斷,雖然我們什麼都不用做,過幾秒之後手機會連接另外一隻耳機恢復播放,但連接配對過程時間較長,手機端[部分手機]可以看到高通aptX連接成功的彈出logo提示。

TWS+耳機做同樣操作,把一隻耳機放回電池倉,播放不會打斷,vivo TWS1做了一個很短小的淡入淡出的聲音效果。當然,以上兩種情況下都可能遇到耳機具有佩戴識別的停止播放,但還是可以輕易識別是否因為配對導致重新連接。

通過這套方法也可以輕易判斷上文談到的QCC30xx系列的真無線耳機確實沒有工作在TWS+狀態。包括Track Air耳機。同時也可以驗證OPPO的Enco W31和Enco Free似乎確實工作在雙傳連接的模式下。

為何TWS+遮遮掩掩沒普及?

一個從技術文檔看被高通寄予厚望的TWS+「雙傳」真無線,為何遲遲不能登場?

第一,難道是手機作業系統的問題?至少從手機上看確實是如此,只有最近更新的Android10才有這個功能。比如Nex雙屏、小米CC9 Pro的MIUI,都是剛剛更新的Android10上出現的。

第二,編碼器開發者選項為何不可選?仔細回憶測試的各種藍牙設備會發現,其實那種在開發者選項里可以任意手動選擇編碼器的設備都在高通CSR867x時代。而如今的QCC30xx和QCC5100上,只有SBC或默認狀態可選。否則就需要廠家的app來支持,比如Track Air耳機在高通上也支持AAC,但需要app內操作。

第三,雙傳連接兼容性問題?作為小鳥、漫步者等純耳機廠商來說,早期可能要考慮到耳機的兼容性問題?所以不提供TWS+的支持,但未來是否可以在QCC30xx系列晶片上通過更新固件來支持TWS+呢?不得而知。尤其是像Libratone已經擁有非常完善的手機app的耳機,為何不提供TWS+支持呢?是不是QCC30xx晶片組根本就不行?嚴重懷疑。

第四,高通商業模式作祟?我們知道在高通CSR8675上,aptX與aptX HD授權費用不同,目前QCC30xx上要使用aptX HD也是不同檔次的授權金。從Android最新的開發者選項Codec來看,除了Qualcomm aptX TWS+外,還有Qualcomm aptX Adaptive。強制切換無效,那是不是需要廠商對於不同的Codec需要購買不同的授權呢?

第五,為什麼TWS+延遲更低?如果沒有iQOO 5G Pro手機上vivo對於自家耳機詳細的設置項目中可以打開與關閉低延遲開關,我們甚至已經開始推測傳統的轉發連接的真無線是不是造成更高延遲的罪魁禍首?但目前來看並非如此。在同為TWS+的情況下,延遲可高可低[已驗證在vivo手機下,普通模式也確保為TWS+連接,而非TWS連接]。

高通TWS+對未來低延遲產品的影響

高通Qualcomm apt-X Adaptive

此次發現TWS+的問題算是研究低延遲藍牙連接的意外收穫,不過也正巧趕上了Android10在國產手機上普及性的升級。我們知道,高通的藍牙音頻技術來源於CSR公司,CSR在藍牙音頻早期就有大量的編解碼技術積累,我們今天看到的aptX其實要比高通收購CSR時期更少。而淡出大家視野的aptX Low Latency和被雪藏的aptX Lossless都是CSR早年技術。

由於真無線耳機目前成為藍牙發展的主方向,高音質線路至少短期內不會出現。而智能化自適應和低延遲成為了近期的主流。高通提出aptX Adaptive,從名字就可以看出它根據連接情況自動切換碼率,另外也優化了編碼質量,讓在250kbps左右壓縮碼率下達到原來aptX最高350kbps以上的水平。

另外aptX LowLatency,即aptX LL跑哪去了?我們懷疑TWS+下的高速模式就是它。隨著目前的非高通硬體,主打的低延遲的產品越來越多,aptX LL不會視而不見,但很可能不以獨立形式出現,會被隱藏在TWS+或者aptX Adaptive「自適應」之中。如果配合Android架構中buffer的優化,例如在小米CC9 Pro下,aptX TWS+的高速模式也可以達到190ms左右。

SuperPowered Latency
CC9Pro+TWS1 234ms
1加7T+TWS1 233ms
iQOO Pro 5G+TWS1低延遲 192ms
Ace2+Enco Free 158ms
Ace2+Enco W31 118ms
Ace2+Hegate GM4 SBC 182ms
1加7T+Track Air aptX 418ms

與特別定向優化的OPPO Enco相比還是有差距。同樣測試下,Ace2手機搭配Enco Free的時間為158ms,搭配Enco W31耳機的時間為118ms。但是要好於Pixart在AAC下的280ms[SBC下為182ms]。[註:SuperPowered Latency測試的結果包含了錄音流程的時間,這個時間大概會占總時間1/3左右。]

我們接下來要做的是在超低延遲模式下信號的穩定性,因為簡短的使用已經讓我們發現其中似乎有明顯不如普通aptX編碼,容易卡斷的問題。而TWS1耳機的非高速模式也僅支持vivo自家手機。這也從側面說明,要兼顧穩定性、多模式、低延遲等如此多的功能,要麼需要高通的Adaptive極為智能,要麼就至少需要耳機廠商投入去做一個app來控制,而且用戶還得買帳。

從aptX的Low Latency方案來看,表現其實還是不錯的,但未來到底如何應用如何發展,能否在主流的QCC30xx系列產品中實現,還要拭目以待。畢竟,在2020年,高通例行更新了QCC3000和QCC5000晶片組,相應的新品應該也即將面世。

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