【知识普及】改变无线耳机 次世代蓝牙音频技术“LE Audio”

文/BOBO     06月29日 16:30 我爱音乐

制定蓝牙规范的团体Bluetooth SIG发布了全新的蓝牙技术标准——LE Audio,并计划于今年第三季度确定最终规格,产品的开发也在持续进行中。与规范制定同时进行的还有半导体和基本软件以及对应芯片的原型设计,预计消费类产品将于2021年上半年上市。那么,LE Audio是什么,它能给现在的蓝牙技术带来些什么改变呢?

什么是LE Audio

LE是Low Energy(低功耗)的缩写,如果看字面上的意思会觉得这个新标准好像是以省电为目的而开发的,不过未来它可能对应的产品和使用环境是非常丰富的,除了常见的无线耳机外,它还具有为各种音频相关设备(例如助听器、视频会议、口译接收器、对讲机等)带来创新的潜力。伴随Bluetooth SIG宣布推出的蓝牙5.2规范,包含其中的LE Audio也将开启全新的音频创新应用。

构建全新的音频串流方式

蓝牙音频规范有着差不多20年的历史,在时间的推移中虽有各种的扩张以及规格的补充,但是本质上并没有变化。随着LE Audio规范的诞生,之前的所有蓝牙音频技术都将归为Classic Audio,LE Audio将作为蓝牙音频规范的一个全新起点。同时,现行的Classic Audio与LE Audio没有兼容性,要使用LE Audio的话,必须设备的两端都支持LE Audio才可以。摒弃了以前技术规范限制的LE Audio,可以更加充分利用蓝牙来改变我们在无线音频上的体验。

要知道蓝牙音频里的SBC音频串流编码已经是20年前制定的规范了,它将音频进行压缩后通过蓝牙无线连接进行传输,然后在远端解压后播放。但是,随着信号处理技术、半导体技术的进步,对于SBC压缩效率低、延迟大、音质也算不上好的抱怨越来越多。所以,为了享受更好的音质,才有了像AAC、aptX、LDAC这些新的音频串流编码。对于传统的Classic Audio来说,由于各种音频串流编码都是“可选规格”,这势必就造成了兼容问题。

举个很简单的例子,比如你的耳机支持的SBC和LDAC,但你的手机却支持的是SBC和aptX,最后的结果就是你只能以SBC方式听音乐,而不能享受到两种更好的音频编码。所以,LE Audio采用了相比SBC有更好音质,更现代的音频编码技术,同时还有更好兼容性的LC3音频串流编码。LC3是基于MP3的技术开发,还有像爱立信这样的通信厂商参与,解决了一些在专利上面的问题,同时在使用的时候不需要支付许可费。和Classic Audio中必须支持SBC一样,对应LE Audio的设备也必须支持LC3的,由于采用了“必选规格”这里就没有兼容问题了。

省电与音质兼具的LC3

LC3相比SBC有着两倍的压缩效率,如果两者以同样方式来使用的话,在一半的比特率传输速率下LC3能够很好地节约无线传输中电池的消耗。就以听音乐为主要需求的用户来说,这并不是一个很有魅力的部分。不过,好在LC3支持多种的比特率传输,所谓的Hi-Res级别的传输速率也是可以覆盖的。所以,是更节能的传输方式,还是更高音质的传输方式,应该是产品的使用目的来决定的。

音频串流编码是无线耳机体验的最基本问题,尽管也是存在最古老的问题。虽然有像AAC、LDAC、aptX之类的比SBC有更高效率、音质更好,并能够覆盖到Hi-Res标准的音频串流编码,但它们都如前面所说是“可选规格”,所以用户在使用的时候必须在设备的两端确认是否支持,也是比较麻烦的事情。比如,我的手机支持哪几种规格,就必须要去选购支持这几种规格的耳机或者音响设备。

更适合真无线耳机的连接方式

对真无线耳机来说,目前研发的重心还是放在如何延长产品的使用时间上,Hi-Res的对应研发比较缓慢。当然,如果耗电问题能够解决,在真无线耳机上使用LDAC之类的音质更好音频串流编码也是有可能的,但最后还是会出现之前所说的设备间的兼容性问题。所以,Bluetooth SIG提出的LC3的高度可扩展编解码器的定义就很重要。LE Audio不光在编码上做出了进化,在音频流的连接形态也变得多样化。传统的Classic Audio连接方式是一对一的,而LE Audio支持一种新功能——多重串流音频(Multi-Stream Audio),能实现单一音频源设备与单个或多个音频接收设备间,同步进行多重且独立的音频串流传输。

这对于真无线耳机来说是非常重要的技术支持。目前的大多数真无线耳机都是由音频源发射一个信号到接收端,再由接收端再发射一个信号到另一个接收端,然后实现立体声的效果。但是这种方式在功耗、延时等方面都存在问题,并且左右声道很容易因为信号或者环境网络被打断。虽然,也有不少厂商通过自研技术与芯片实现两个声道的独立连接,但是更多只支持自家设备和产品,广域来说还是不足以完全解决这个问题。所以,在有了多重串流音频能力之后,LE Audio就能为开发者提供一种标准化的开发方式去开发真无线耳机以及其他相关的应用,简化了他们的设计工作。同时左右音频流之间能实现高度同步后,开发者就可以提供更加一致的立体声定位体验,实现更短延迟,语音控制服务也会更加无缝,在多音频源的情况下,设备间的音频切换也能更加顺畅。

当然,除了听音乐外,LE Audio还有着更广泛的用途,LE Audio支持个人应用程序和位置应用程序中共享音频,用户可将手机上的音乐分享到多个蓝牙设备或是利用基于位置的音频共享功能,例如在博物馆或美术馆等公共场所与游客实时共享蓝牙音频,同时LE Audio也为助听器领域带来了新的机遇。LE Audio的许多共享应用也有助于用户、开发者解锁新的设备使用方式,是未来一段时间里我们非常值得期待的技术。

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