藍芽 ? WiFi ? 5G？ 無線麥克風是怎麼運作的？

隨著科技的普及，在還沒用過無線麥克風、無線導線、IEM 等音訊類設備之前，大家可能都已經聽過廣播，或者用過像是藍牙耳機或藍芽喇叭之類的產品，連上網路的方式也用行動 4G / 5G，不然就是無線的 WiFi 基地台。種種關於無線的使用體驗，早已發生在生活的各種面向中。也因如此，大家普遍對於無線不算陌生，但也就產生一些認知中的模糊地帶，讓使用者從消費型產品進到音訊領域（例如無線麥克風或是無線 IEM）時，產生一些誤會，以至於使用上因為收訊的關係感到挫折。雲聲想藉由相關知識的整理，幫助大家多理解無線科技的原理，以及可能的限制，讓大家未來在組建自己的演出系統時，能夠因為這些知識的輔助，得到預期的使用成果。

無線傳輸到底是類比與數位？

無線音訊傳輸的方式，基本分為兩種不同的架構：類比無線以及數位無線。

類比的無線是將聲音訊號藉由調變（Modulate）到載波的方式進行傳輸。早期我們聽到的 AM 或者是 FM 的廣播，就是這種技術的運用案例。在理想的環境下，類比無線可以有超低的延遲跟很好的音質，但現實環境中總是會有到不同的雜訊干擾，所以到了近代的音訊相關設備，只有較少數的產品，仍以類比無線的方式進行傳輸，其他則轉往數位的方向發展。

而所謂的數位無線，指的就是將音訊先取樣、量化成 0 與 1 組成的數位資料，經由無線電波的數位調變進行傳送，接收端解碼後播放出聲音訊號的技術。

雖然這樣的傳輸會因為取樣、編碼與解碼的過程中產生些許的延遲與失真，但因為能夠較有效對抗干擾，減少雜訊產生，所以逐漸成為無線音訊的設備主流。關於類比與數位無線的特性，這裡也有可提供對照的表格。

特性	類比無線（如 FM）	數位無線
音質	中等，會受雜訊影響	穩定高音質（取決於壓縮與取樣）
抗干擾	中等（FM 比 AM 好）	高（可修正錯誤與重新傳輸）
頻譜效率	不高，需要保留頻寬緩衝	高（可同頻多路傳輸，壓縮資料）
安全性	幾乎沒有（容易被竊聽）	可加密傳輸
功能擴展	無法附加其他功能	可整合控制、同步、訊息傳輸等

而雲聲目前所推出的 ISOLO 無線演出系統，以及 EverSync 無線監聽系統，都是屬於數位無線的技術應用。

這些系統中的 24 bit 與 48KHz 是什麼意思？

當我們聽音樂的時候，可以聽見聲音之間的高低起伏，以及強弱變化。而數位取樣，就是將聲音的高低與強弱轉換為由0與1組成的二進位資料，這個「資料」才有辦法進行傳輸或存取。位元深度 (bit depth) 指的是每次取樣的時候，可以區分多少種不同音量的階層。 x bit的意思是由弱到強會用 2^x 個數值去記錄。比如說 1 bit 就會有 2¹ = 2 階，就會把所有的聲音很暴力的變成有聲音沒聲音，而 2 bit 只有四階：無聲、小聲、中等、最大聲，越多階就可以有越精細的強弱變化。

而取樣率（sampling rate）則指的是每秒以多少次的頻率對聲音取樣。48KHz 的意思是，每秒對聲音波形取樣 48,000次。以下的對照圖，說明了對同一個聲波用不同取樣率，會造成的結果差異。因為人耳能夠聽到的範圍大約在 20,000 Hz 左右，所以根據奈奎斯特定理，取樣率至少要這個頻率的 2 倍，也就是至少要 40 KHz 以上才會有較精準的取樣結果。

如果想要用聽的感受不同取樣率以及位元深度的差別，也可以在這個影片的音檔中聽到差別：

附帶一提，過去在 CD 的時代，標準的音質格式是 16bit、44.1KHz。

2.4GHz、5.8GHz 跟 4G / 5G 有什麼關係？

在無線音訊設備中，這個數值代表所使用的電磁波頻率範圍。頻率由低到高，會有下表的名稱與個別之用途：

頻段名稱	頻率範圍	波長範圍	常見用途
VLF（Very Low Frequency）	3 kHz – 30 kHz	100 km – 10 km	潛艇通訊、時頻同步（如 WWVB）
LF（Low Frequency）	30 kHz – 300 kHz	10 km – 1 km	長波廣播、導航（LORAN）
MF（Medium Frequency）	300 kHz – 3 MHz	1 km – 100 m	AM 廣播（530–1700 kHz）、海事無線電
HF（High Frequency）	3 MHz – 30 MHz	100 m – 10 m	短波廣播、業餘無線電（Ham）、航空通訊
VHF（Very High Frequency）	30 MHz – 300 MHz	10 m – 1 m	FM 廣播、無線麥克風、電視（VHF）、業餘無線電
UHF（Ultra High Frequency）	300 MHz – 3 GHz	1 m – 10 cm	無線麥克風、數位電視、Wi-Fi、手機（4G）、對講機
SHF（Super High Frequency）	3 GHz – 30 GHz	10 cm – 1 cm	5G、Wi-Fi（5GHz）、雷達、衛星通訊、微波連接
EHF（Extremely High Frequency）	30 GHz – 300 GHz	1 cm – 1 mm	毫米波雷達、衛星數據、6G前瞻應用、毫米波掃描儀

這些不同的頻段就像是隱形的「道路」，提供不同種類的無線設備來使用。舉例來說，雲聲的 ISOLO 無線演出系統，就是使用 2.4GHz 的無線頻率，而 EverSync 使用的則是 5.8GHz 的無線頻率。因為兩個設備走的是不同的「路」，所以同時使用的時候不會互相干擾收訊。

如同道路會有高速公路、快車道、慢車道與人行道等等的區分，不能任意使用與跨越，無線頻段也會受到各國政府的法規管制。特別像是軍用、航空、救災這類非常重要的頻段，以及具有經濟價值的行動通訊頻段，都會有管制不能任意使用。這也說明了為什麼波長較長，比較能因應多人、器材密集干擾的 UHF 頻段無線設備 (集中在 470MHz~698MHz之間)，儘管有非常穩定的收訊，但會因為各國法規認證的原因，需要特別調整與認證，無法全球通用。

相對於被各國政府嚴格管理的頻段，國際之間也訂出了可以給工業、科學醫療設備，無需申請執照（但還是需要通過相關檢驗）就能使用的 ISM (Industrial, Scientific and Medical) 頻段。像是日常生活中經常用到的： 無線網路 、藍芽音樂、無線滑鼠、無線鍵盤到遙控車或無人機等，就是使用 2.4GHz 這個頻段，才能以最少的開發與技術檢驗成本，適應最廣泛的市場需求。

事實上，像 2.4GHz 這樣不需要執照的 ISM 頻段並不只有一個。還包括像 5.8GHz（5.725 – 5.875 GHz），甚至還有 433 MHz、915 MHz 等區塊，各自適用在不同用途上。它們就像是不同條件的開放道路，有的寬、有的少人走，讓各種無線設備依需求選擇最適合的通道。

而「4G」「5G」指的是行動通訊技術的世代，它們所用的頻率範圍非常廣，從 700MHz 到 3.5GHz 甚至到 28GHz 都有。5G 的「G」是 generation，不是 GHz。有時候 5G 的某些頻段確實接近 5GHz，但那只是剛好碰巧而已。很多人聽到「5G」、「5GHz」，或看到無線路由器寫「5G」，會以為是同一件事，這就是常見的誤區。

所以，我的無線麥克風用的是藍牙還是WiFi？

先說答案，兩者都不是。無線麥克風有自己的通訊協定。

但這個問題的背後，反應了容易混淆的一些事情：我們習慣用聽到的「技術」名稱去推論產品的運作，但無線設備的運作除了使用特定頻率的無線電波傳輸資料之外，還需要有「傳輸協議」以及「編碼/解碼」確保資料能在接收端成功接收，且能再轉換為能被聽到的聲波。

無線音訊的傳輸，可以想像成把聲音打包成包裹（編碼），經由不同的貨運公司（傳輸協定），走不同的運輸路線（無線頻段），傳給收件者（接收器）：

名詞	說明	你可以理解成…
頻段	所使用的無線電頻率（如 2.4GHz、5.8GHz）	可以走的路（馬路、巷弄、高速公路）
傳輸協議	資料用什麼邏輯格式來傳（如 Bluetooth、Wi-Fi、自家協定）	貨運公司（機車快遞、郵局、宅配）
音訊編碼格式	音訊資料本身怎麼被壓縮或封裝（如 SBC、aptX、PCM）	包裹方式（便利包、紙箱、自備包材）

現場演出需要在極低延遲的前提下，穩定傳輸高音質的音訊，所以在音訊的編碼格式以及傳輸協議上，都會用自定義的音訊編碼以及傳輸協議。也因此，不同廠牌的無線麥克風與接收器，彼此之間沒辦法配對連線的。就算是同廠牌，可能也會因為型號的新舊差異，無法跨型號使用，這個就是因為通訊協議不同所導致。

那為什麼會發生斷訊？可以怎麼避免？

無線訊號會斷訊，通常來自以下幾個主要原因：

1. 干擾：當其他設備使用相近或相同的頻率時（例如 Wi-Fi、藍牙、其他無線麥克風），會造成頻譜重疊，導致接收器無法正確接收訊號。
2. 設備設計與選頻問題：某些無線系統若無法自動避開干擾頻道，或缺乏多頻備援機制，就會在干擾發生時容易斷訊。
3. 遮蔽：人、牆壁、樂器本身，甚至是金屬結構，可能會阻擋訊號的傳輸。
4. 距離過遠或天線角度不良、毀損：發射器與接收器之間如果距離太遠、彼此天線方向不良或是天線有有受損，都會讓訊號變弱造成收訊不良。

如果想要避免斷訊，可以：

1. 避免干擾的頻段，或使用可以自動跳頻的無線系統。但需注意如果空間中有太多頻段接近的設備，仍然可能會遇到傳輸問題。
2. 減少發射器到接收器之間的遮蔽物。人體、牆壁與金屬結構都會阻擋訊號傳輸，如果可以的話，盡可能避免兩者之間的各種阻隔物。
3. 注意天線的擺放位置與收訊角度。有些天線的收訊帶有指向性，會對特定方向的收訊有加強的作用。

因為 ISOLO 無線麥克風系統以及 EverSync 無線監聽系統所使用的頻段分別是 2.4GHz 頻率與 5.8GHz，所以兩者一起使用的時候不會造成訊號的影響。但因為 ISOLO 所使用的 2.4GHz 也會有很多像是網路、藍牙以及無線滑鼠等設備使用，甚至大家使用的微波爐也是使用 2.4GHz 進行加熱。所以雖然 ISOLO 已經內建了自動跳頻的傳輸機制，也可以在多數的情況下穩定傳輸訊號，但就像一台內建有自動駕駛與閃避功能的車，遇到高速公路塞車，在前後左右都有車的情況下，也無法逃出塞車的車陣。

運用知識，建構適合自己的系統

直到今天，關於無線技術的軟硬體都持續發展中。新的傳輸協議、壓縮演算法以及避免無線干擾的跳頻機制等，都一直有新的突破與發明出現，在陸續推出的新產品中，都能看到新技術的實務應用。雲聲希望藉由這些知識內容分享，幫助大家在進入無線設備的世界時，能夠有基本的理解外，也可以判斷該如何正確使用，才不會讓無線系統產生干擾。

未來雲聲也會持續追求技術上的突破，讓大家能夠更輕鬆自在，在各種表演場合都能享受到無線的高音質演出體驗。