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TypeC耳机无限商机还是一场闹剧

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来源: 作者: 2019-03-21 11:58:10

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。

笔者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,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:

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USB 2.0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。

乐视CDLA本质上就是把PC时代的做法,延续到了时代,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是猜测的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本身的音频输出性能不过关的问题。

第三、使用耳机时的充电问题

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。

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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