写在二〇一六苹果秋季发布会之前 —— 再谈 3.5mm 耳机接口和蓝牙音频

按照自乔布斯逝去之后苹果公司对于新产品的保密情况来看,三天之后即将发布的新一代 iPhone 上将不再有 3.5mm 耳机接口几乎是板上钉钉的事情了。在七月初我发表的评论文章 《手机与 3.5mm 耳机接口》一文被 知乎日报转载 之后,可预见地在知乎专栏和知乎日报的评论区收获了不少质疑之声。趁苹果秋季发布会召开之前,让我带领大家重新回顾我在《手机》(《手机与 3.5mm 耳机接口》;下同)一文中的观点,就「3.5mm 耳机接口被取消」和「蓝牙音频」的相关性进行进一步的补充论述,希望可以给大家提供一个理性的解读角度来认识这个问题。

相信对于很多人来说,「耳机接口」这一事物在认知上和「3.5mm 接口」是完全等价的。相较于 6.5mm 和 2.5mm 的耳机接口标准而言,3.5mm 耳机接口在便携性、功能性、可靠性和部署的物理维度上做到了最佳的平衡,所以它才成为了今天消费级市场上的最主流标准。今天我们再次讨论「3.5mm 耳机接口在便携式智慧型手机上存续的必要性」,同样也是基于这几点要素来做出新的度量。

便携性:3.5mm 耳机接口是「有线传输」。有线或无线,哪个更便捷?这应当不是一个值得花费精力来论述的问题。

功能性:不管是 TRS、TRRS 还是 TRRRS,3.5mm 的耳机接口标准决定了它只能传输模拟音频信号。采用数字音频信号来替代传统的模拟音频信号传送,虽然并没有直接提供什么不可替代的新功能,但这无疑给音响设备的制造厂家对声音的操纵(manipulation)留下了更多创造空间 —— 将专有的计算力放置在独立于数字音频上游设备之外的音响设备上,使其成为独立的声音机器是件值得期待的事。

可靠性:3.5mm 耳机接口在这一点上仍然是胜出的,但这并不是说其它的解决方案(比如无线传输)无法达到「可用」的档次。3.5mm 耳机接口标准在消费级设备上胜过 6.5mm 接口标准,正是因为达到绝对「可用」的程度,而不是「超越」。

部署的物理维度:3.5mm 耳机接口的内径和深度,决定了它在音响设备上所必须要部署的位置 —— 不仅仅是面向外部设备的接口位置和形态,同样也意味着面向内部电路设计上的规划与妥协。其它的解决方案,毋论是 USB-C/Lightning 还是无线,并不是说没有类似的问题,而是合众为一的将问题简化。当然了,对于使用 USB-C/Lightning 的做法来说,一个接口两种用途造成的冲突可能难以调和,这也是我为什么认为蓝牙无线才是真实的解决方案。

我在《手机》一文中给出的观点是,苹果公司在下一代 iPhone 上取消 3.5mm 耳机接口这件事是由蓝牙音频传输技术和应用产品在消费级市场上的成熟所驱动的。苹果公司如果最终作出了这样的决定,也是顺应发展趋势将蓝牙无线音频产品推向全面普及化的最大助力 —— 只不过这一次苹果公司不再是那个先驱。文中着重从相关市场的角度出发进行分析,将蓝牙技术应用上的一些细节一笔带过,确实给一些人造成了误解。同时,许多人对蓝牙是否可以成为我所讲述的「替代技术」还有所怀疑,这也是可以理解的 —— 对蓝牙音频传输技术的主要质疑是传输音质、无线干扰和延迟是否可以达到「可用」的标准;对蓝牙音频传输的应用(比如耳机)的质疑则集中在供电和价格这两个问题上。接下来我们便来谈谈,蓝牙音频传输技术在二〇一六年的今天,到底是否可以在消费级产品上被用作替代 3.5mm 耳机接口。

在现行的蓝牙音频规范(A2DP v1.3)中,默认的 SBC 编解码器 在高质量传输(Bit Pool 58)的情况下,理论传输带宽可以达到 345 kbps(双声道 48 kHz 采样率)或 328 kbps(双声道 44.1 kHz 采样率)。使用默认的 SBC 当然不是最理想的方案:首先,在播放传统音频有损压缩格式文件的情况下,它存在二次有损压缩编码的问题;其次,SBC 的编解码延迟(Codec Delay)通常在 50ms 以上,而且由于使用了标准的封包传输构架,它的传输延迟(Transport Delay)也相对较高,总系统延迟可能有 200ms ± 50ms。尽管延迟对于单纯的声音回放而言并没有什么太多影响,但对于需要音画同步的场合来讲,这个延迟远超 EBU(European Broadcasting Union,欧洲广播联盟)建议书 R37-2007 中所给出的的标准 "Sound before picture ≤ 40 ms and Sound after picture ≤ 60 ms";第三,在实际中由于硬件实现的种种原因,比如蓝牙发射器端和接收器端编解码器的部署以及射频干扰等,也会使得传输速率和质量受到严重影响。那么是不是说蓝牙音频传输还暂时没有达到「可用」的程度?其实并不是的。为使用 SBC 编解码器进行相应的电路设计和软件部署,同样能部分解决我上述所说的三个问题,毕竟它本身的技术上限还是蛮高的。

除了 SBC 编解码器之外,A2DP 规范中允许蓝牙音频设备使用其它可选的编解码标准,比如 MPEG-1 Part 3(MP3)、MPEG-4 Part 3(AAC),以及主打音质的 aptXLDAC等。iOS 设备上配备了允许蓝牙传输 AAC 编码数据流的编解码器(详见苹果公司的 蓝牙配件设计规范),默认传输带宽是 264 kbps(双声道 44.1 kHz 采样率),略高于 iTunes 标准的 256 kbps;它的实用性可以由 Bose 最新的无线蓝牙降噪耳机 QuietComfort 35 证明。而主打音质的 aptX,采用 16 bit ADPCM 编码可以将 1.4 Mbit 的标准 CD-DA「无损音频」转换成 352 kbps 固定比特率的比特流,并且从传输层面上弃用了 SBC 的封包结构(1 SBC Packet = 72 Bytes = 84 Samples @ 300 kbps),以 "1 aptX Word = 2 Bytes = 4 Samples" 的方式有效利用封包传输音频数据,在 aptX Word 抵达接收端时直接进行解码,从而将总系统性延迟控制在 40ms 以内。同时,高通公司(Qualcomm)对获得 aptX 授权的设备还会进行测试来验证其硬件实现满足鲁棒性上的要求。

虽然上面提到的几个数字看起来都低于技术上所谓「无损音频」的标准,一些产品的工程实现和成本问题也会对音质有所制约,但在之前的文章中我也曾提到过:现代有损音频编码器在被设定为高品质输出(码率在 256 kbps 以上)的情况下,在音频编码器的对比双盲实验中是无法被人类判断出显著差别的。在 AES(Audio Engineering Society,音频工程师协会)二〇一六年六月于巴黎举办的第一百四十次会议上,高通公司的 aptX 销售总监 Jonny McClintock 引述 了英国索尔福德大学的一项 SBC/aptX PEAQ 盲听实验。最终测试结果虽然显示出 aptX 优于 SBC,但不管是 SBC 还是 aptX,出现的偏差皆在人类可闻的感知阈值之下。这个测试结果也符合 Brent Butterworth 发表在 About.com 上的 这篇测试报告 得出的结论。

从现实的角度出发来讨论蓝牙音频传输的应用,比如蓝牙耳机,它的供电和价格问题在当下必然会成为相对于有线耳机固有特质的一种妥协。我认为这种妥协在它带来的便利性面前尚属可以接受,并且这些问题在未来必然会出现更优秀的解决方案(一句废话)。百分之八十以上的人每天使用耳机时间不超过两小时,内置锂电池的蓝牙耳机通常标配二十小时的电能储备完全能够满足一般人一周的使用 —— 更何况,现在人类因为人体的拓展而进化出了丑陋的「充电宝」,再多充一副耳机也并不是什么太过值得抱怨的事。好的蓝牙耳机价格昂贵,正如好的有线耳机一样,抱怨价格不如抱怨科技进步太快。

个别蓝牙音频设备,比如双耳分离的蓝牙耳塞(Bragi the DashSamsung IconXPKparis K'asq 等)受制于现有技术和物理限制,确实会部分出现蓝牙连接不稳定的糟糕情况。但这里再说一句废话,这也是在不久的将来就能解决的问题,并且现在也有「妥协」的方案存在:现在主流的绕脖式无线蓝牙耳塞就是这种双耳分离耳塞的替代品。

蓝牙无线音频传输当然是美好的,但许多暂时被进步科技丢下的人也需要被照顾,所以 USB-C/Lightning 接口就变成了 3.5mm 耳机接口的「替代品」—— 不是真正替代,而是提供给这些人一个临时的解决方案。现在传出的小道消息称「新一代 iPhone 将附送 Lightning-3.5mm 耳机接口转换器」就是这样的方案。

像《攻壳机动队・新剧场版》中讲述的故事一样,由于科技的快速迭代,机械拓展的灵魂因为没有足够的财力来进行更新换代而被时代抛弃,这当然是件很可悲的事。在当下这个还尚属「现实」的世界中,对新标准和新技术产生抵触和焦虑的情绪也是完全可以理解的 —— 想想看,您现在拥有的电子产品们有哪些还能在五年后正常使用,有哪些又能在十年后做设备接驳?五年前的耳机尚能接驳,十年前的耳机也还能使用,抛弃这项伴随着现代科学发展的工程技术标准一定是个艰难的决定。为了更便捷、更通用的明天,我们就从现在开始吧。