买个无线耳机看奥运!——无线耳机技术详解
一:前言童年懵懵懂懂的时候,身价不菲的PHILIPS无线耳机曾经一度是我好奇和向往的玩具。而如今,无线耳机已经深入的走进了我们的生活。
接收校园广播的英语听力耳机、无线电视耳机、2.4G无线耳机、蓝牙耳机、红外线耳机、甚至还有应用在非正当场合的“隐型无线耳塞”……
形形色色的产品里面,那一种是你真正需要的东西呢?
显然,除了急于通过英语等级考试的朋友,大部分人对于无线耳机的选择是盲目、迷糊的状态。在这里,我结合部分产品跟大家介绍下有关无线耳机知识。(当然,不利于社会和谐的产品不能谈……)
二:无线耳机的分类和特点
无论是什么类型的无线耳机,理论上来讲都是利用电磁波作为空间信号传导的手段。但根据这些耳机使用的电磁波频率,可以将它们区分为:
米波(米 波10~1m甚高频(VHF)30 MHz ~300 MHz)无线耳机、
分米波(分米波1m~0.1m特高频(UHF)300 MHz ~3000 MHz)无线耳机、
红外线(30um~3mm 10GHz~1000GHz)无线耳机
首先,我们先来谈谈红外线耳机。
目前红外线传输、遥控方面的技术已经非常成熟,低至电视遥控器,高至战斗机上的近距缠斗导弹都采用了红外线技术进行制导、遥控。(例如美国的响尾蛇、中国的霹雳9、以色列的怪蛇4……)
红外线耳机也已经出现多年,却一直未能普及,这是为什么?
从上面的数字信息中,大家可以发现红外线的频率比超短波的频率高出很多。根据公式:带宽=时钟频率x总线位数/8,红外线通信的带宽无疑要比其他款式的无线耳机大得多。这使红外线耳机不需要作任何数据压缩便能完整的传输整个音频信号。(光纤通信的巨大信息传输速度正是因为采用了比红外线频率更高的电磁波作为载体)
其次,得益于高频率的信号和极小的作用距离,排除掉人为的因素,日常生活中几乎没有什么东西会干扰到红外线耳机的工作。
但是,事物总是有两面性的,频率越高的电磁波,其衍射性就越差。所以红外线耳机使用的时候,必须保证耳机(接收器)和发射器保持在一定的方向角内。(跟使用电视遥控一样,要对准电视按才有效。)而且只要耳机和发射器之间有比较明显的障碍物(例如:人、大型宠物),那么红外线耳机的接听便可能被打断。
另外,红外线耳机还有以下几个缺陷:
A:目前2声道的音频数据流并不需要红外线那么大的带宽。新一代的2.4G通信技术完全能满足音频传输的需要。(优势不能完全发挥。)
B:发射器的功耗比较大。这一点直接限制了红外线耳机不能自带麦克风。(因为耳机带麦克风,便需要在耳机上集结一个发射器,从目前的电池技术来看,将大大的降低红外线耳机的实用性。)
C:目前大部分产品的使用距离在7米以内。
由于红外线无线耳机的缺点限制,目前红外线耳机一般集中应用在电视耳机这个方向上。产品多以中高端产品为主,在音频信号和信噪比方面,红外线耳机依然有一定的优势。但这些优势对比飞速发展的2.4G耳机正在慢慢的消失,目前红外线耳机总的趋势是逐步消亡。
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[color=red]世上最轻巧的Victor JVC HP-W120红外无线耳机
HP-W120采用红外线传送方式,耳机喇叭直径为30mm,频响范围:20Hz~24kHz。耳机使用一节镍氢充电电池(1.2v/700mAh)或碱性干电池,使用时间30小时(镍氢)/50小时(碱干电池),发射器配DC电源。耳机重量为105g。[/color]
米波无线耳机,目前很多人沿用通俗的叫法把它们叫做:“FM调频耳机”。这类产品是目前低端市场的主流产品。
米波无线耳机同样是由发射器和耳机(接收器)构成。由于使用的频段正好是在76MHz~108MHz之间。(日本超短波收音机的标准是76MHz~90MHz,中国是88MHz~108MHz,大学校园广播一般采用87MHz~88MHz)所以,米波无线耳机的接收器是可由一个FM收音机代替的。
米波无线耳机的信号传播是完全公开的。只要有一个发射器在工作,那么理论上,工作范围内的N个接收器都能同时收听。利用这个原理,大家可以通过一套米波无线耳机系统和几个带有FM收音功能的设备(例如现在的很多MP3)组建一个“一对多”的无线音频广播系统。
米波无线耳机的另一个强大的优势就是信号的衍射性强。在家庭使用,基本不存在任何限制,部分产品甚至隔着2~3面墙壁也照听不误。使用范围方面也体现了相当的灵活性,厂家可以根据需要设计出不同发射功率的发射器。目前大部分米波无线耳机的使用距离标称在10米~70米之间。
当然,米波无线耳机的缺点同样很无奈;由于传输信号的带宽不足,所以米波无线耳机对音频信号作了巨大的压缩。所以米波无线耳机只能回放采样率为22KHz的声音(这个采样率标准被称为“收音机音质”。)。 同样的,因为带宽不足,米波无线耳机也无法集成无线麦克风。
目前,大量的山寨工厂生产的米波无线耳机充斥市场,价格从30~100元不等。主要的存在的问题有:虚标工作距离、杂音干扰大、信号接受不稳定等……购买时要尽量避免购买“三无产品”和一些不知名的小杂牌。
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[color=red]目前国内FM耳机的佼佼者——声籁A16
无线工作模式:FM/RF
输出发射频率:30mW
Ab频道发射频率:87.5-88.0MHz
有效工作距离:30m
接收器供电电压:2×AAA
发射器供电电压:DC4.5V/100mA/2×AAA
喇叭直径:40mm
阻抗:32ohm
频率响应:20~20kHz
灵敏度:110dB±3dB(1KHz)[/color]
分米波(300 MHz ~3000 MHz)这个频段是目前大量通信工具使用的频段。(例如GSM手机、蓝牙、WIFI等……)目前无线耳机在分米波段的应用主要涉及以下两个频段。
1:787 MHz~789 MHz,这个频率的产品相当少见,目前我只知道飞利浦的部分产品采用了这个频率。相对来说,它在带宽和衍射性上取得了一个比较好的折冲点。在一定程度上可视为FM无线耳机的一种改良。目前飞利浦这类产品主要的卖点是比较长的工作距离(100米!),和良好的音乐回放效果。不过价格依然高高在上(500元~800元),而且无法集成麦克风。只能作电视耳机使用。
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SBC HC8580
(参数不确定)
2:2.4GHz~2.485GHz。这个频段便是目前方兴未艾的无线p2p、蓝牙、WIFI的工作频段。根据协议的不同,2.4G技术的带宽差别很大。从最低的蓝牙1M到实验室WIFI的108M。由于目前2.4G技术在PC领域和手机领域风头正盛。
所以,在一定意义上,2.4G技术是未来无线耳机最有发展前途的技术。目前2.4G技术在无线耳机上的应用主要集中在P2P技术和蓝牙技术上。
使用P2P技术的2.4G无线耳机,目前被媒体简称为:2.4G耳机。
使用蓝牙协议的2.4G无线耳机,则被简称为:蓝牙耳机。
蓝牙协议相对P2P技术的优势主要体现在两点:
1:蓝牙支持设备的自动配对,而P2P目前需要手动配对。(所以蓝牙在组网硬件方面有一定的优势。而P2P主要应用在不需要组网的点对点结构。)
2:蓝牙协议得到不少厂家的支持。目前不少随身听、手机、笔记本集成了蓝牙模块。使用上比较方便,在大部分便携产品上不需要发射器。
3:蓝牙产品的通信是通过加密的。通信的保密性比较强。(适合当手机话筒也有这方面的因素在内。)
P2P技术相对蓝牙协议也有不少优势:
1:音质更佳:目前CD音质的数据带宽需要1.411 Mbp,而蓝牙1.1协议所能提供的带宽只有1Mbp,而P2P可以达到2Mbp。所以P2P技术不需要对音频信号进行压缩。(蓝牙2.0协议带宽会更高,但大部分蓝牙耳机出于成本的关系并没有采用。)
2:更节能:P2P不需要对数据进行加密处理,在相同发射功率的情况下,P2P模块耗能更少,而且成本更低。
3:工作距离更自由:P2P模块的灵活性很高,蓝牙模块被强制的规范在三个工作范围。(1米、10米、100米;其中以10米的模块最常见。100米的模块估计目前价格还很高,远未到普及的地步。)而P2P模块可以通过灵活的变动,实现不同的工作距离。(1米~300米都不成问题。但是要考虑到耗能和辐射的制衡。)所以短期内指望2.4G技术推出远距离的无线耳机产品,目前只能通过P2P技术。
4:成本更低: P2P技术是自由开放的,无须专利费。不用向外国佬“进贡”。(蓝牙产品每件都需要交纳3~5美金的专利费)所以达到同样的性能,P2P技术会比蓝牙协议更低廉。
5:另外,现阶段的蓝牙耳机在兼容性上还有些比较严重的问题。往往会出现A耳机能在B手机使用,却不能在C手机使用的情况。
了解了P2P技术和蓝牙协议各自的优势之后,我们也就不难理解它们在应用上的不同方向了。
蓝牙耳机目前大部分产品用于手机通讯,单声道产品占据非常高的比例。(体现蓝牙耳机的方便性和加密性),部分产品采用双声道兼顾一定的音乐功能。
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[color=red]产品名称 三星 WEP200
蓝牙版本 蓝牙版本V1.2
待机时间 200小时
通话时间 8小时
产品重量 15g[/color]
而目前P2P技术2.4G耳机主要是应用在音频领域比较多。国外的2.4G耳机往往价格不菲,并大量集结多种音频技术作用高档的电视耳机(取代红外耳机)。
而国内的2.4G耳机则主要应用在PC平台。主要面向音乐、影视的一般使用,并兼顾网络聊天功能。
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[color=red]WL-4001是魅格于2008年推出的一款无线耳麦。采用2.4G频段P2P技术,兼顾音乐领域和网络聊天功能。可折叠式设计和发射器内置USB独立声卡,使这款产品的亮点颇为突出。
载波频率 2.4GHz
接收范围 10米,360度(宽阔地,无障碍物)
调频方式 FSK
发射频率 0dBm
信噪比 >80dB
失真度 <0.1﹪
工作电压 2.2~3.5V
喇叭直径 ?40mm
喇叭阻抗 32Ω
输出接口 标准?3.5mm立体声插孔
尺寸 ?6.0×2.8mm
阻抗 ≤2.2kΩ
频率响应(带宽) ≈8KHz
工作电压 USB5V,或外接5V电源适配器
接口 标准?3.5mm立体声插孔,USB街头
耳机 约120g(不带电池)
机座 约50g[/color]
三:普及下电磁辐射的知识
涉及到无线产品,辐射问题就成为大家关注的另一个焦点。
辐射与健康虽然是大家关注的焦点,但是大众在这方面的知识却显得非常缺乏。大有谈虎色变的现象。有些人甚至把键盘、鼠标这样的附件也提出辐射论来危言耸听。真是无知者无畏啊!
A:电磁波的分类:Υ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线,微波、超短波、短波、中波和长波无线电波。(按频率从高往下排。)
B:电磁波能量仅与频率有关,跟发射功率无关。(看不懂的,复习下高中物理—“光电效应”)
C:能量极高的Υ射线、X射线具有很强的穿透能力。(例如医疗拍X光片)。而能量低的电磁波有很强的衍射能力。能够绕过障碍物,并且衰减比较慢。(例如大雾天,红光比紫光更能绕开空气中的浮尘遮挡)
D:Υ射线、X射线对人体的危害主要体现在它们强大的能量能够破坏人体组织的分子。
部分紫外线对人体的危害是杀伤人体细胞。(例如被太阳晒伤,就是被紫外线杀伤了皮肤细胞。)
E:可见光、红外线,微波、超短波……这些辐射的能量释放以热效应为主。接受辐射后,会提高区域的温度。大部分情况下是无害的(所以女人常用的防晒产品都是用来防紫外线的。没有用来防可见光和红外线的。)
目前医学上尚没有能确切的证据直接证明小功率、低能量的辐射对人体的具体危害。
当然,大功率的极端情况例外。当温度达到一定程度,人也会直接死亡的。这跟废话没什么差别了。
(例1:道哥威胁某小狗,要把它“微波”了~~例2:前苏联米格-25战斗机,某次地面违规雷达开机,事后检查,300米外一兔子不幸遇难……)
目前的所有的无线耳机采用的都是低能量的电磁波。而且发射功率都非常低。以魅格WL-4001为例:作为网络聊天用时,发射功率1mw,而GSM手机的最大发射功率可达2000mw(在北京二环路上大概的发射功率是772mw)。相差几百倍。
而当WL-4001关闭麦克风,作为纯接收器时,在10米的距离上,单位面积得到的辐射强度不足0.00000008mw/cm^2 此时的辐射不足手机通话时的2000000分之一!
显然,这样的辐射强度完全不足一提。大家使用无线耳机的时候,除了享受无线耳机的便利之外,其他需要注意的便只是注意选择适当的音量和适当的听音时间了。
最后:强调一下:
1:30~50元就能买到无线耳机…………(是的,但那是最低档的山寨FM耳机。在使用中你会因为它巨大的噪声、低劣的音质,而对无线耳机失去兴趣。部分产品甚至会出现接收不稳定,跑台的现象。所以个人建议大家最好不要购买这类产品。)
2:什么无线耳机是最好的?…………(各有各的优点,即使是最便宜的FM耳机,它在信号穿墙方面,也有自己独特的优势。所以,适合自己的,就是最好的。) 用耳机听奥运···爷爷辈的事情吧
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