｜前言｜
藍牙耳機過往在音訊延遲上一直是無法克服的痛點，XROUND 研發團隊自兩年前開發藍牙耳機時便注意到此問題的困難。除了藍牙延遲問題難解之外，量測藍牙延遲的量測手法也是相當複雜，眾說紛紜。
因此，我們將分成 上 中 下篇，完整分析藍牙低延遲技術、不同的量測方式與準確度、不同作業系統 發射裝置下所量測的數據與差異等。
上篇《2020 八大無線耳機傳輸延遲報告 - 理論值實測、iOS系統實測》
中篇《2020 八大無線耳機傳輸延遲報告 - Android 系統測試》
下篇《2020 八大無線耳機傳輸延遲報告 - 藍牙發射器 系統測試》
此篇文章將從市面上「較為知名品牌 / 主打低延遲款 / 品牌高階款」的耳機中，挑選出 8 款耳機進行測試，並公開由專業檢測機構 - 百佳泰所測出的延遲數據。
｜什麼是藍牙延遲？｜
「當藍牙訊號開始傳輸，到接收端收到訊號的時間差」統稱為藍牙延遲。
我們以有線耳機玩射擊遊戲為例子：從按下滑鼠鍵開始，遊戲程式接收到滑鼠指令，程式接收到指令後輸出數位音訊訊號給作業系統，作業系統再輸出數位音訊給硬體的音效卡(DAC)輸出類比音訊傳給耳機，再經由有線耳機傳到你的耳裡。這段音訊訊號傳輸的過程所產生的時間差，便是所謂的音訊延遲。
音訊透過「藍牙音訊傳輸」與「有線耳機音訊傳輸」的不同之處在於：系統輸出數位音訊給藍牙系統，由於藍牙無線音訊傳輸的頻寬有限，當藍牙系統收到後會將數位音訊壓縮成藍牙協議音訊編碼，再發射給藍牙接收端(耳機、喇叭裝置)，並在接收端上解壓縮藍牙訊號、轉成數位音訊，最後再輸出給裝置上的DAC(數位類比轉換器)，再發出聲音傳到你的耳裡。上述這段過程會比有線耳機的處理時間更久，這也是為何藍牙延遲會比有線傳輸高上許多的原因。
｜如何降低藍牙延遲？淺談目前低延遲傳輸技術｜
目前降低藍牙延遲的做法有很多方式，說明如下：
1. 影音同步技術
目前市場多數真無線耳機基本上都會支援藍牙影音同步技術，此技術是基於藍牙A2DP協議，在特定的APP、作業系統與耳機都有支援的情況下，發射端(手機)與接收端(耳機)在撥放影片時，會互相核對撥放時間，並透過畫面等待音訊延遲的方法，來確保影片與音訊能夠同步，大大降低延遲感受。
- 優點：主流的真無線耳機都有支援(如: VERSA、AERO、airpods等)
- 缺點：需要系統、APP兩者都支援才有效果，且遊戲、打字音等隨使用者動作發出聲音的事件無法支援
- 優點：軟硬體整合良好，實測表現優秀
- 缺點：若接 Android 或是藍牙發射器，延遲會比較高
- 優點：實測延遲的確比較低
- 缺點：需要發射端跟接收端同時支援才有效果，實測不容易達到官方公告的理論值
由於藍牙耳機為無線傳輸，立體聲音源撥放是透過A2DP協議來傳輸訊號，其訊號傳輸的位元率是十分有限的，無法像有線傳輸完整地將聲音訊號傳遞到耳機端，只能在有限的頻寬下，透過編碼壓縮的方式，來傳遞音樂訊號。
高通專利編碼aptX™的最新版本。能依據目前連線穩定度、使用情境調整位元率的aptX技術，官方公布數據理論值延遲量測為80ms，在良好連線環境時可提供高品質的24bit/48kHz高解析傳輸，傳輸傳輸位元率為 276kBit/s 或 420kBit/s。由於技術比較新穎，目前在高通官網上可以查到的僅有17支搭載高通CPU的手機 與 Vivo 真無線耳機有支援 aptx adaptive，可謂十分稀有。
在2000年左右CSR在未被高通收購前所開發的藍牙編碼，依據官方公布資料理論數值為40ms，由於僅支持CSR所開發的晶片，多數手機皆不支援，目前只有在特定的耳罩式耳機與發射器才會支援此協定。
結論：耳機、發射端產品雙雙都須支援「同一個傳輸協定」才可達成低延遲效果，實際上非常難以達成。
4. 透過特規晶片與演算法達到低延遲
此方法為 XROUND AERO真無線耳機 所使用技術：XROUND Low Latency™。我們直接從接收端的硬體與藍牙訊號處理速度著手，藉由晶片架構融合獨特低延遲演算法來加快接收端的訊號處理速度，直接優化 AAC & SBC 解碼能力，降低接收端的處理時間。
- 優點：不須綁定特定的手機或是裝置就能達到低延遲，實驗室實測延遲數據54ms
- 缺點：仍然會受到發射端晶片品質與穩定度而有些許影響
｜要如何量測藍牙延遲？｜
平常使用有線耳機接手機或電腦，音訊訊號出現到聽見聲音這段也是有延遲的，只是此段延遲通常低於100ms，人耳無法有效察覺。但是透過無線傳輸，延遲會大大增加。市面上大部分藍牙音訊系統測出的延遲數據約在200ms~300ms 之間，一般人無法有效判斷以內70ms差異的延遲，但超過150ms就很容易被察覺出來有延遲。這也是為何大家常常抱怨藍牙耳機延遲很差！
由於延遲量測除了耳機外，也涉及到音訊發射端作業系統(iOS、Android)的差異，因此 XROUND 研發團隊在量測藍牙延遲時，會透過下列方式來量測：
1. 理論值量測：
透過能同時輸出類比音訊與藍牙訊號的第三方藍牙發射器，來量測有線耳機與無線耳機的延遲差異
2. iOS系統量測：
使用 iPhone 作為發射端，並透過高速攝影機量測量測有線耳機與無線耳機的延遲差異
此篇文章會先說明 理論值量測 與 iOS系統量測 方法，測試市面上真無線藍牙耳機差異，後續 Android系統 與 XT01 低延遲藍牙發射器 量測 由篇幅較長，我們會在透過中篇、下篇跟大家說明。
為了追求藍牙延遲測試數據報告的專業與公正客觀，我們商請 擁有 國際 ISO / IEC17025 認證實驗室、成立超過25年的專業認證機構 - 百佳泰 Allion Lab. 來幫我們執行此次的藍牙音訊延遲測試。
｜藍牙延遲 - 理論值量測方法｜
由於部分耳機(如: Airpods pro)在特定環境下延遲會有差異，實驗室透過第三方的藍牙發射器來量測理論值延遲，確保延遲數據的客觀性。
量測方式請參考下圖：
Step 1：PC端，過3.5mm類比訊號給藍牙發射器，可避免影音同步技術所造成的量測誤差
Step 2：使用藍牙發射器同時有線連接叭與藍牙耳機
Step 3：透過測試用的麥克接收訊號
Step 4：使用示波器觀測喇叭訊號與耳機訊號到達的時間差，此時間差即為藍牙傳輸的延遲差異
- 藍牙延遲 理論值量測結果 -
- 藍牙延遲 理論值量測結果說明 -
此款第三方藍牙發射器僅支援aptX & SBC 藍牙編碼，所以使用高通晶片的真無線耳機走的編碼是aptX，其他的則是發射器預設的SBC
速度最快的為AERO真無線耳機，在SBC狀態下能到54.5ms
Aipods再連接第三方藍牙發射器時，延遲表現比Airpods Pro低
｜藍牙延遲 - iOS 量測方法｜
我們使用iPhone11，開啟遊戲APP，透過高速攝影機 來量測市面上主流真無線耳機的延遲。由於遊戲 APP 會有觸控上、系統處理上都有延遲，為了呈現藍牙延遲，所以我們量測時會扣除有線耳機延遲，來得到藍牙傳輸的延遲數據。請參考下圖：
Step 1：將耳機(有線 or 無線)連接手機
Step 2：開啟遊戲 APP，並使用高速攝影機拍攝遊戲運行的畫面，並透過麥克風同時接收耳機所發出的聲音
Step 3：比較畫面出現變化與耳機出現聲音的時間差
Step 4：計算無線耳機與有線耳機時間差異，來得到藍牙延遲數據
- 藍牙延遲 iOS 量測結果 -
- 藍牙延遲 iOS 量測結果說明 -
速度最快的為 AERO 真無線耳機，在 AAC 狀態下能到 46ms
Airpods Pro 在連接 iOS時，可以發現延遲差異比理論量測低了不少
從此數據可以了解到，在不同發射端，同一支耳機的延遲都會有差異
這邊補充一點，iPhone 全系列手機皆不支援 AptX 的任何一種傳輸協定，因此全部都是 AAC
上篇結論：
光是說明藍牙延遲定義、技術，就花了不少篇幅，由於藍牙支援度廣，每個平台表現不一樣，無法快速的說明量測數據，礙於文章長度，上篇就先提供理論值測試結果與iOS測試結果，後續我們會公佈中篇跟下篇，分別提供 Android 系統 與 XT01 低延遲藍牙發射器 所量測的數據，敬請期待。
完整實測報告結果
理論值量測：完整報告下載
iOS系統量測：完整報告下載
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