TYPE-C耳机—闹剧还是商机?

发布日期:2016-07-04 | 点击: | 字号:

        最近一段时间,关于TYPE-C耳机将火的江湖传闻,甚嚣尘上。加上乐视又来了一个CDLA产业联盟,与之遥相呼应。让不少业界的朋友,都想凑上前来问个究竟。小编早年从事信号转换芯片设计,试图从自己所掌握的有限信息向各位朋友解读一下TYPE-C耳机背后的真相。知识所限,谬误难免,欢迎指正。

        

         第一、USB-IF对USB TYPE-C耳机的定义

        既然是 USB TYPE-C耳机,那首先应该考虑的就是USB-IF说什么。从USB TYPE-C SPEC 1.2文档中,我们可以看到,USB-IF为了把3.5mm耳机孔兼容,费了老大劲了,直接把TYPE-C模拟耳机定义在了CC LOGIC层面上。在CC LOGIC的状态机定义中,USB-IF为了兼容TYPE-C模拟耳机,把状态转换图画的跟蜘蛛网一样。引脚定义中,为了兼容音频的负电平信号输出,也是煞费苦心。最后定出来的引脚如下:

        从图中可以看出,TYPE-C耳机,最简单的做法是,直接把CC和VCONN都接地。那么原有的USB2.0数据传输线,将分别作为左声道和右声道。SBU1和SBU2,则作为麦克风信号。因此,USB-IF所定义的TYPE-C耳机,上面是不需要任何芯片,或者电阻电容的。说到这里,有人会掉下巴了,不用芯片和阻容……。那不是瞎胡闹吗?是的,不仅仅如此,在这种模式下,耳机还可以通过VBUS往手机反向充500mA的电能。于是,一边充电,一边听音乐,感觉很High。所以,TYPE-C耳机炒的火热的其中一部分就是瞎胡闹。

        以上所述为USB-IF对模拟TYPE-C耳机的定义。那么USB-IF有没有定义数字耳机呢?还确实有一句话,这句话是这么说的:

         Appendix  C USB Type-C Digital Audio:

        This appendix is reserved for the future definition of the USB Type-C Digital Audio support.(简单翻译一下,就是“以后再说”。)

 

          第二、乐视的CDLA与数字音频TYPE-C耳机

        USB-IF,为何会要“以后再说”,而不是像乐视那样,提一个标准出来呢?主要原因是“有点多余”。数字音频技术其实由来已久,有部分音响发烧友在PC时代,其实就玩过高保真USB声卡或者叫做HIFI发烧级 USB外置声卡,淘宝搜索可以找到很多。没玩过的朋友就会觉得很奇怪,电脑上集成了好好的内置声卡,怎么就有一群人老喜欢折腾呢?其中的奥秘,就在于音质上。电脑原配的声卡,是针对大众用户,DAC输出是16位,采样频率一般在22k到48k之间。对于大多数人的耳朵来说,这就足够了。但是,偏偏有那么一些人,他们对音乐效果有极致的追求,希望听到天籁之音。觉得现有的声卡远远无法满足他们的要求。于是,更高的输出精度和输出速度的USB外置声卡出现了,精度高达24bit(并非真的能够做到24bit,只是比16bit有显著提高),速度达到192K。事实证明,这种天籁之音,能够触动发烧友在心灵深处的某根弦,因而深受喜爱。但是,PC对于听歌来说,不是一个很好的选择,于是,在PC时代,高保真外置声卡,没有真正的流行起来。而乐视CDLA本质上就是把PC时代的做法,延续到了手机时代,并且把外置声卡的模块体积,缩小到只有USB插头大小,使得高保真音质,真的能够普及到每一个消费者,这是一件很有价值的事情。下面,就让我们来看看音频传输过程中的通路,在传统方式和CDLA方式的区别:

(图1 模拟TYPE-C耳机的音频传输通道)

       图1为传统模拟TYPE-C耳机音乐传输通道,红色部分为音质损失,对于国产android手机来说,内置DAC已经对音质造成了最主要的音质损失。而且在进入TYPE-C口之前,还有个模拟开关用来切换音频模式还是数字模式,然后经过TYPE-C接口,再经过耳机线,传送到左右两个扬声器。其中,最重要的音质损耗在DAC部分,其他部分,只是理论上有损耗,未必真的损失听觉效果。

(图2 CDLA TYPE-C耳机的音频传输通道)

       图2为CDLA  TYPE-C耳机的音频传输通道,由于DAC放在了外置的USB插头上,因此不再需要内部的Switch,音质损耗只存在于耳机线上。当然,这个是简易的示意图,实际上,从解码器到DAC之间,是以USB2.0的格式传输的,但是这部分属于纯数字传输,是100%保真,可以无视。

(图3 理想无损传输路径)

        图3是理想的音频传输路径,在到达扬声器之前,全部为数字信号传输100%保真,DAC与扬声器集成在一起。DAC的输出经过缓冲后,直接驱动扬声器。两边的DAC之间,可以通过一个数字信号去进行数据同步。这样就是真正的全程无损传输了。

        当然,个人认为,这些做法,不见得会成为TYPE-C耳机的最终形式。作为做音乐播放器出身的Apple,个人感觉他的TYPE-C耳机应该是这样:

(图4 猜测APPLE的TYPE-C耳机)

       图4是小编猜测的APPLE TYPE-C耳机,不需要任何元器件,纯模拟耳机。其中的原因在于,接口和连接线上的音质损失,是可以通过良好的设计来降低的。CDLA,最核心的价值,说到底还是解决国产手机本身的音频输出性能不过关的问题。

 

         第三,使用耳机时的手机充电问题

        根据USB-IF的规范,模拟耳机只要外接VBUS供电过来,可以进行500mA的充电。但是,这个电流远远不能够满足现在手机的充电需求。对于CDLA这类数字耳机,带来的好处就是可以实现一边听音乐,一边快速充电。只需要再增加一颗USB PD控制器例如LDR6023,以及增加一个USB TYPE-C的母座作为适配器接入口,就可以了。

(图5 一边充电一边听音乐的应用)

        总结以上所述可见,TYPE-C耳机火起来的原因,有一半是胡闹,另外一半是商机。机会出在两部分,一部分是高保真音质的实现,例如CDLA,另一部分是充电与耳机功能的整合。希望业界各位朋友认真思考各自的资源优势,有的放矢,不要盲目跟风。当然,限于个人眼界,可能有更多的商机,笔者未曾识别到。

        

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