Allion Labs /?Abel Hsu

藍牙?（Bluetooth?）是一種現(xiàn)今相當普及的無線傳輸標準，是透過短波超高頻（UHF）無線技術(shù)，以2.4GHz的頻道進行無線通信，透過這個無線技術(shù)標準連接裝置。其中，聲音傳遞在藍牙通訊中是相當重要的一部分，藍牙經(jīng)過不同版本的發(fā)展，除了支持無線通話并透過A2DP等技術(shù)來來傳遞聲音外，也發(fā)展出許多應(yīng)用裝置，例如藍牙耳機或喇叭等相關(guān)無線設(shè)備。

近年來平板與智慧手機的發(fā)展快速，人人都可以透過手持裝置來觀看各種不同的影音平臺，也越來越多人會使用無線耳機來擺脫傳統(tǒng)耳機的有線束縛，讓使用者有更舒適的影片觀賞體驗。然而，在操作體驗中，影音不同步，是較為明顯的且常見的問題；原因除了可能是受到影音譯碼效能的影響外，最為常見的，即是無線傳輸不良所造成。

避免影音延遲　從影音同步測試著手

影音延遲是最容易直接影響使用者感受的問題，如果影音兩者之間的延遲太過明顯，則會立即反映在使用者感受之上，甚至會比畫質(zhì)與音質(zhì)的感受更為強烈。

影音同步測試的概念，是要驗證影片中聲音軌與影像軌之間的相對時間。簡單來說，例如影片第5秒會出現(xiàn)一個擊鼓的動作，而第5秒相對應(yīng)就應(yīng)該同步出現(xiàn)鼓聲的聲音；如果第5秒擊鼓時的聲音延遲到5.1秒才發(fā)出，這就代表出現(xiàn)了100ms的延遲?；蛟S有人會疑惑：影音延遲到多長的時間會感受到影響？以一般使用者來說，超過500ms（0.5s）就是一個相當大的延遲；正常狀況來說200ms（0.2s）的延遲誤差是不容易發(fā)現(xiàn)的。優(yōu)良的延遲必須控制在100ms（0.1s）內(nèi)，而找出聲音和影片的延遲就是「影音同步測試A/V Sync（Lip Sync） Test」的主要概念。

影響無線傳輸?shù)母蓴_

藍牙?無線技術(shù)主要透過2.4GHz~2.485GHz來進行與設(shè)備之間的通訊，由于2.4G無線同時也運用在IEEE 802.11 Wi-Fi無線技術(shù)當中，因此帶寬相近就會有互相干擾的可能。而Wi-Fi 2.4G又存在不同帶寬模式「HT（High Throughput）」，「壅塞度（Congestion Rate）」也會影響無線傳輸。綜合以上變量可以了解，無線傳輸干擾也有著不少潛在風險。若讓無線傳輸和有線傳輸相比，無線傳輸會存在較大的延遲誤差，而新的無線傳輸技術(shù)也下了許多功夫來克服延遲；然而不諱言，這些可能的無線延遲，仍是影響影音同步的常見因素之一。

影音同步量測解決方案

量測影音同步「A/V Sync（Lip Sync）」有幾種方式，第一種是傳統(tǒng)的人力監(jiān)測，透過人的感官去體驗是否有出現(xiàn)明顯的影音延遲，不過這個方式可靠度相對較低，因為透過人的感受本身就存在一定程度上的誤差。另外一個是透過高影格（幀數(shù)）錄像影片分析，來計算影音之間的誤差。這個方式具有一定的準確度與可信度，可透過解析影格來找出延遲誤差，但相對來說，也是相當耗時。

另外也有一種較為可靠的方式，即為透過透過光傳感器（Light sensor）和聲音傳感器（Sound sensor）來實時偵測影音延遲誤差，這也是本文后續(xù)所采用的影音分析技術(shù)與設(shè)備。

透過影格偵測設(shè)備，光傳感器和聲音傳感器可以偵測特定的影格同步影片，來計算出影音之間的誤差。百佳泰更透過技術(shù)優(yōu)化減少人工設(shè)定所產(chǎn)生的架設(shè)誤差可能，并讓量測時間更加彈性，可針對不同需求，因應(yīng)不同長度、影片素材和編碼來分析，使這套標準量測設(shè)備更加彈性和合乎需求。

實際藍牙?音訊測試設(shè)計

因應(yīng)使用者行為改變，越來越多人使用在線串流平臺觀看影片，因此我們設(shè)計了一個以串流平臺為主要撥放軟件的應(yīng)用測試，選定播放平臺并規(guī)劃撥放設(shè)備和環(huán)境。

<Streaming Service>

影響無線傳輸?shù)某梢蛴泻芏囝愋?，此次設(shè)計我們采用幾組無線干擾來對比。第一組是無干擾環(huán)境，設(shè)備架設(shè)在屏蔽室（Shielding Room）里面來排除無線干擾，雖然真實世界中不會有無干擾的情況，不過這樣的測試數(shù)據(jù)可做為對比基準值。

再來就是無線干擾的設(shè)計對照組，目前主流的Wi-Fi頻道為2.4G和5G，為考慮到符合實際狀態(tài)，我們也采用了基于這樣的頻道設(shè)定來規(guī)劃。第一種是2.4GHz搭配帶寬模式HT（High Throughput）20，第二種是5GHz搭配帶寬模式HT（High Throughput）40。另外，針對網(wǎng)絡(luò)使用量升高時的壅塞度 CR（Congestion Rate），我們選定了50%這樣的范圍來，驗證實際網(wǎng)絡(luò)壅塞時的干擾程度。這樣的測試條件，主要目的就是希望能達到使用者真實體驗的無線網(wǎng)絡(luò)干擾環(huán)境。

<Wi-Fi mode & Congestion Rate>

這次的影音同步測試，我們針對不同OS平臺各挑選兩只主流手機，共四只手機來測試。接下來就是選擇藍牙?裝置，第一種選擇為藍牙耳機（Bluetooth? Headsets），第二種是藍牙喇叭（Bluetooth? Speaker），第三種則是支援藍牙的家庭劇院（Bluetooth Audio/video receiver，AVR），這三種已經(jīng)涵蓋到一般使用者主要會使用到的藍牙音訊設(shè)備。

<Phone and OS>

<Bluetooth? Device Type>

藍牙?音訊測試結(jié)果分析

從下面數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，各種不同類型的串流平臺，即便是使用相同的測試影片，透過不同的手機組合和藍牙設(shè)備的搭配，影音延遲表現(xiàn)也不盡相同。以無干擾環(huán)境下來看，此次測試表現(xiàn)來說，藍牙5.0規(guī)范為主的藍牙耳機和手機之間的平均延遲表現(xiàn)，多半能控制在200ms當中；以一般使用來說，這是一種不容易察覺延遲的性能表現(xiàn)，對于高效能的低延遲要求，建議以達到100ms的低延遲做為標準。藍牙喇叭的測試結(jié)果顯示，延遲都可以控制在200ms當中，符合期待。最后是藍牙Audio/video receiver（AVR），在沒有無線干擾的環(huán)境下，也是可以控制在平均200ms延遲當中。

當我們加入干擾后，可以看出來無線環(huán)境干擾的確會對無線連接的設(shè)備產(chǎn)生一些相對應(yīng)的影響，大部分的設(shè)備都能控制在200ms以內(nèi)，也代表這些產(chǎn)品設(shè)計上都有程度上的抗干擾能力。不過，我們可以從數(shù)據(jù)中看到有一些設(shè)備平均延遲會大于200ms，這樣的延遲就相對容易被某一部分的使用者察覺，如果延遲超過500ms，使用者就會明顯感受到延遲，造成會不良的使用表現(xiàn)。

<Normal>單位: ms（millisecond）

 

<2.4G / CR 50%>單位: ms（millisecond）

 

<5G / CR 50%>單位：ms（millisecond）

從藍牙?應(yīng)用裝置的影音同步測試結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，真實世界的無線干擾環(huán)境是有可能會影響產(chǎn)品表現(xiàn)的關(guān)鍵因素。這次的干擾選擇設(shè)定在固定的帶寬模式HT（High Throughput）和壅塞程度（Congestion Rate），如果能透過更多樣的帶寬模式或是不同程度的網(wǎng)絡(luò)壅塞率，則可以找出更多可能影響無線溝通連接的關(guān)鍵因素。百佳泰透過多年測試認證經(jīng)驗，可以為客戶設(shè)計完善的網(wǎng)絡(luò)測試環(huán)境，提供完整的測試服務(wù)和數(shù)據(jù)分析，讓合作的客戶能得到有效和滿意的測試結(jié)果，進而幫助產(chǎn)品開發(fā)和效能提升。