了解無線音頻:紅外線及紅外傳輸技術
2020-11-24 泡泡網了解無線音頻：紅外線及紅外傳輸技術
泡泡網音頻頻道7月20日 隨著雷柏99元無線耳麥，以及音箱專屬2.4G適配器的發布。民用級音頻設備的無線化時代，終於來臨了！而之前，創新、Bose、漫步者等知名大牌企業也推出了自己的相應無線設備。
紅外線，在可見光之外的光線
不過，由於所選用的技術也有不同，所以他們的產品也各有各的特色。在4月份的時候，我們曾詳細為大家講述了無線音頻技術中的無線電技術和FM/AM廣播（詳情請見《了解無線音頻:無線電技術及FM/AM廣播》）。
而今天，我們再為大家講述另外一種技術，即紅外線傳輸技術。顧名思義，紅外線傳輸技術就是利用紅外線來進行數據傳輸的一種技術。所以，要了解它，還需要先從紅外線講起。
紅外線是波長介乎微波與可見光之間的電磁波，波長在0.75微米（μm）至1毫米之間，在光譜上位於紅色光外側。紅外線具有很強的熱效應，易於被物體吸收，通常被作為熱源。另外，它的透過雲霧能力比可見光強，在通訊、探測、醫療、軍事等方面有廣泛的用途，俗稱紅外光。
太陽光譜
● 紅外線的發現
公元1666年，牛頓發現光譜並測量出3900埃～7600埃（400nm～700nm）是可見光的波長。1800年4月24日，英國倫敦皇家學會（ROYAL SOCIETY）的威廉·赫歇爾發表太陽光在可見光譜的紅光之外還有一種不可見的延伸光譜，具有熱效應。
他所使用的方法很簡單，用一支溫度計測量經過稜鏡分光後的各色光線溫度，由紫到紅，發現溫度逐漸增加，可是當溫度計放到紅光以外的部份，溫度仍持續上升，因而斷定有紅外線的存在。
● 紅外線的劃分
說到紅外線的劃分，目前比較複雜，原因是使用者的角度不同，他們對於紅外線頻段的劃分也是不同的。比如說，根據紅外光譜劃分的話，近紅外應為1～3μm；而按照醫學使用角度來劃分，其所謂的近紅外區為0.76～3μm。
而我們所說的紅外線劃分，主要分為三個部分，即近紅外線、中紅外線和遠紅外線。其劃分的範圍大致如下：近紅外線，波長為(0.75-1)～(2.5-3)μm之間；中紅外線，波長為(2.5-3)～(25-40)μm之間；遠紅外線，波長為(25-40)～l000μm 之間。
● 紅外線無處不在（除非絕對零度）
剛才，我們曾提到：紅外線具有很強的熱效應，易於被物體吸收，通常被作為熱源。而實際上，自然界有無數的遠紅外放射源：宇宙星體、太陽、地球上的海洋、山嶺、巖石、土壤、森林、城市、鄉村、以及人類生產製造出來的各種物品等等。
目前，我們可以肯定的一點是是：所有高於絕對零度（-273.15℃）的物質都可以產生紅外線！其中，波長為 8~14μm的遠紅外線是生物生存必不可少的因素。而這段遠紅外線也有一個單獨的名字，叫「生命光波。
下面，我們再說紅外線傳輸。剛才已經說了，紅外線傳輸就是利用紅外線為載體，來進行數據傳輸的已經技術。在這裡，我們不得不提到紅外線的兩個特性，因為他們直接決定了紅外線傳輸的使用環境！
● 紅外線的穿透力較弱
一般說來，波長越長，則波的穿透力越弱。剛才，我們提到過：紅外線比可見光穿透雲霧的能力強。但現在，我們說的是穿透厚的障礙物。而這樣一來，紅外線傳輸就擁有了私密性。
舉個例子來說，如果我們在房間裡的一間封閉屋子進行紅外線傳輸。一般情況下，旁邊屋子是無法截取到我們的紅外線訊號的。而這種特性，決定了紅外線傳輸比較適合於會議室、教室、臥室等場所。
同時，紅外線傳輸主要採用的是直線傳播形態。所以，當有物體位於發射端和接收端中間的時候，傳輸即會受到影響。當然，它可以靠牆壁的反射來進行。這對於其它一些應用場景來說似乎還沒太大問題，但對於音頻來說是無法接收的，因為這樣將會產生數據的延遲，進而導致聲音的斷斷續續！
紅外線最簡單的應用：家電遙控器
● 任何物體都可以發出紅外線
這點就很容易理解了，所有物體都可以發出紅外線。那麼，對於傳輸數據的紅外線訊號來說，都可以產生幹擾。不過，根據發熱物體的不同，幹擾有大有小。舉個簡單的例子，你在發射端和接收端之間放一個微波爐，或者是放一份熱噴噴的飯菜，都會對相應信號產生重大的影響。
● 紅外線傳輸速度
最後，我們提一下紅外線的傳輸速度，這裡涉及到一個劃分：低速紅外線（Slow IR）是指其傳輸速率在每秒115.2Kbits者而言，而高速紅外線（Fast IR）是指傳輸速率在每秒1或是4Mbits者而言。
其中，前者主要用於傳送簡短的訊息、文字或是檔案。而離我們最近的例子，就是家中的各種電器遙控器（小時候還感覺很神奇，不管什麼方向，按一下都可以控制）。而後者可以支持多媒體傳輸，但其仍不完備，仍處於發展中的階段。
總結一下紅外線傳輸的特點吧，優點：具備良好的私密性、成本低、高速紅外線發展比較有前途；缺點：不適合共享、易幹擾、延遲、低速紅外線用於傳輸音頻是不夠的。
紅外線傳輸作為一種無線技術，其實很早就應用在音頻方面，但大都傳輸的音頻質量較差。不過，漫步者在2008年發布的Ramble紅外功放徹底打破了這一僵局。而下面，我們就來看一下它，也順帶感受一下紅外線傳輸技術在音頻領域的應用。
這就是為漫步者在捧回美國2008 CES設計和工程創新獎（Innovations 2008 Design and Engineering Award）以及德國iF Product Design Award工業論壇產品設計獎的——Ramble（國外稱為Rainbow）。
漫步者Ramble
Ramble是一款無線紅外功放，它的造型也很獨特。其顛覆了傳統產品方方正正的形狀，而改為圓柱狀。而且，銀、黑二色的搭配顯得簡約、大方，十分誘人。同時，它的放置也很隨意，可以這樣樹立著，也可以掛在牆壁上，相當方便。其中，左側這個是Ramble的接收器，而右側這個是Ramble的發射器。
採用改良後的紅外無線技術
Ramble的技術支持，來源於改良後的紅外無線技術。其在傳輸過程中，會經過ADC轉換（模擬到數字的轉換），將信號編碼成數字串後發送，通過接收端接收後DAC（數字到模擬的轉換）解碼輸出到功放子系統。它的這個過程類似於 S/PDIF光纖傳輸，傳輸不再有束縛了，音質也完全達到了CD級，即20-20kHz的水平，通過縝密高效的算法，制定了一套快速容錯糾錯的音頻專用機制，使得這套設計可以真正實現實時傳播，又能確保高音質。
此外，Ramble使用了3排供給15個紅外發射器，進行紅外線垂直發射。然後，通過其漫反射來完成來完成無障礙連接。所以，你不必擔心發射器和接收器之間障礙物對於信號的幹擾。
有利有弊，適合私密空間
不過，有利也有弊。由於紅外線的穿透力不強，所以Ramble目前還只是適合在一間屋子裡使用，而不適合在多個屋子間使用。且它是一個立體聲系統，而不是多聲道系統。因此，目前還無法利用它來搭建無線的家庭影院。但就張總表示，漫步者正在著力進行其它無線技術的音頻傳輸研究，相信不久的將來，以上兩種問題都可以得到有效的解決。<
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