type-c耳機怎麼樣?鬧劇還是商機

root發表於2016-07-07

type-c耳機怎麼樣,從USB TYPE-C SPEC 1.2文件中,我們可以看到,USB-IF為了把3.5mm耳機孔相容,費了老大勁了,直接把TYPE-C模擬耳機定義在了CC LOGIC層面上。...

type-c耳機怎麼樣?最近一段時間,關於TYPE-C耳機將火的江湖傳聞,甚囂塵上。加上樂視又來了一個CDLA產業聯盟,與之遙相呼應。讓不少業界的朋友,都想湊上前來問個究竟。小編早年從事訊號轉換晶片設計,試圖從自己所掌握的有限資訊向各位朋友解讀一下TYPE-C耳機背後的真相。知識所限,謬誤難免,歡迎指正。type-c耳機怎麼樣?鬧劇還是商機?

第一、USB-IF對USB TYPE-C耳機的定義

既然是 USB TYPE-C耳機,那首先應該考慮的就是USB-IF說什麼。從USB TYPE-C SPEC 1.2文件中,我們可以看到,USB-IF為了把3.5mm耳機孔相容,費了老大勁了,直接把TYPE-C模擬耳機定義在了CC LOGIC層面上。在CC LOGIC的狀態機定義中,USB-IF為了相容TYPE-C模擬耳機,把狀態轉換圖畫的跟蜘蛛網一樣。引腳定義中,為了相容音訊的負電平訊號輸出,也是煞費苦心。最後定出來的引腳如下:

從圖中可以看出,TYPE-C耳機,最簡單的做法是,直接把CC和VCONN都接地。那麼原有的USB2.0資料傳輸線,將分別作為左聲道和右聲道。SBU1和SBU2,則作為麥克風訊號。因此,USB-IF所定義的TYPE-C耳機,上面是不需要任何晶片,或者電阻電容的。說到這裡,有人會掉下巴了,不用晶片和阻容……。那不是瞎胡鬧嗎?是的,不僅僅如此,在這種模式下,耳機還可以透過VBUS往手機反向充500mA的電能。於是,一邊充電,一邊聽音樂,感覺很High。所以,TYPE-C耳機炒的火熱的其中一部分就是瞎胡鬧。

以上所述為USB-IF對模擬TYPE-C耳機的定義。那麼USB-IF有沒有定義數字耳機呢?還確實有一句話,這句話是這麼說的:

Appendix C USB Type-C Digital Audio:

This appendix is reserved for the future definition of the USB Type-C Digital Audio support.(簡單翻譯一下,就是“以後再說”。)

第二、樂視的CDLA與數字音訊TYPE-C耳機

USB-IF,為何會要“以後再說”,而不是像樂視那樣,提一個標準出來呢?主要原因是“有點多餘”。數字音訊技術其實由來已久,有部分音響發燒友在PC時代,其實就玩過高保真USB音效卡或者叫做HIFI發燒級 USB外接音效卡,淘寶搜尋可以找到很多。沒玩過的朋友就會覺得很奇怪,電腦上整合了好好的內建音效卡,怎麼就有一群人老喜歡折騰呢?其中的奧秘,就在於音質上。電腦原配的音效卡,是針對大眾使用者,DAC輸出是16位,取樣頻率一般在22k到48k之間。對於大多數人的耳朵來說,這就足夠了。但是,偏偏有那麼一些人,他們對音樂效果有極致的追求,希望聽到天籟之音。覺得現有的音效卡遠遠無法滿足他們的要求。於是,更高的輸出精度和輸出速度的USB外接音效卡出現了,精度高達24bit(並非真的能夠做到24bit,只是比16bit有顯著提高),速度達到192K。事實證明,這種天籟之音,能夠觸動發燒友在心靈深處的某根弦,因而深受喜愛。但是,PC對於聽歌來說,不是一個很好的選擇,於是,在PC時代,高保真外接音效卡,沒有真正的流行起來。而樂視CDLA本質上就是把PC時代的做法,延續到了手機時代,並且把外接音效卡的模組體積,縮小到只有USB插頭大小,使得高保真音質,真的能夠普及到每一個消費者,這是一件很有價值的事情。下面,就讓我們來看看音訊傳輸過程中的通路,在傳統方式和CDLA方式的區別:

(圖1 模擬TYPE-C耳機的音訊傳輸通道)

圖1為傳統模擬TYPE-C耳機音樂傳輸通道,紅色部分為音質損失,對於國產android手機來說,內建DAC已經對音質造成了最主要的音質損失。而且在進入TYPE-C口之前,還有個模擬開關用來切換音訊模式還是數字模式,然後經過TYPE-C介面,再經過耳機線,傳送到左右兩個揚聲器。其中,最重要的音質損耗在DAC部分,其他部分,只是理論上有損耗,未必真的損失聽覺效果。

(圖2 CDLA TYPE-C耳機的音訊傳輸通道)

圖2為CDLA TYPE-C耳機的音訊傳輸通道,由於DAC放在了外接的USB插頭上,因此不再需要內部的Switch,音質損耗只存在於耳機線上。當然,這個是簡易的示意圖,實際上,從解碼器到DAC之間,是以USB2.0的格式傳輸的,但是這部分屬於純數字傳輸,是100%保真,可以無視。

(圖3 理想無損傳輸路徑)

圖3是理想的音訊傳輸路徑,在到達揚聲器之前,全部為數字訊號傳輸100%保真,DAC與揚聲器整合在一起。DAC的輸出經過緩衝後,直接驅動揚聲器。兩邊的DAC之間,可以透過一個數字訊號去進行資料同步。這樣就是真正的全程無損傳輸了。

當然,個人認為,這些做法,不見得會成為TYPE-C耳機的最終形式。作為做音樂播放器出身的Apple,個人感覺他的TYPE-C耳機應該是這樣:

(圖4 猜測APPLE的TYPE-C耳機)

圖4是小編猜測的APPLE TYPE-C耳機,不需要任何元器件,純模擬耳機。其中的原因在於,介面和連線線上的音質損失,是可以透過良好的設計來降低的。CDLA,最核心的價值,說到底還是解決國產手機本身的音訊輸出效能不過關的問題。

第三,使用耳機時的手機充電問題

根據USB-IF的規範,模擬耳機只要外接VBUS供電過來,可以進行500mA的充電。但是,這個電流遠遠不能夠滿足現在手機的充電需求。對於CDLA這類數字耳機,帶來的好處就是可以實現一邊聽音樂,一邊快速充電。只需要再增加一顆USB PD控制器例如LDR6023,以及增加一個USB TYPE-C的母座作為介面卡接入口,就可以了。

(圖5 一邊充電一邊聽音樂的應用)

總結以上所述可見,TYPE-C耳機火起來的原因,有一半是胡鬧,另外一半是商機。機會出在兩部分,一部分是高保真音質的實現,例如CDLA,另一部分是充電與耳機功能的整合。希望業界各位朋友認真思考各自的資源優勢,有的放矢,不要盲目跟風。當然,限於個人眼界,可能有更多的商機,筆者未曾識別到。

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