聊聊新一代蓝牙技术:LE Audio横空出世,无线耳机迎来进化

蓝牙技术发展到今天,实际上已经在我们生活娱乐中普及得比较广泛了。当然这部分主要还是在无线设备上,特别是目前的TWS真无线耳机,都是采用的蓝牙技术,尽管技术和支持规范上有高有低,但要说差异非常大倒也不见得。不过目前我们可以肯定的是,在蓝牙技术中,未来肯定是LE Audio占据绝对主流的位置,或者说如果不支持LE Audio技术的蓝牙耳机,以后是没有任何竞争力的!

说到LE AUdio这个新的技术规范,可能很多人都会觉得陌生,这实际上是随着蓝牙版本发展到5.2后随之演化出来的新的蓝牙音频标准。这个技术最大的亮点就是搭配全新LC3音频编码器,让兼具低延迟、低功耗与高音质的真无线蓝牙耳机变得指日可待。而现在,我们就一起来了解这个下一代的蓝牙音频技术。

蓝牙音频技术的现状

蓝牙已经诞生了20年了,蓝牙技术和WiFi的出现摆脱了有线音频传输的束缚,开创了无线音频市场,所以现阶段主流的音讯传输技术,除了WiFi之外就要算蓝牙了。而且从目前来看,在无线音频产品上,使用蓝牙技术的产品要远远多于使用WiFi的产品,WiFi更多采用在非音频信号传输的设备上。当然蓝牙同样在键鼠、游戏手柄上有着不错的发挥,当然今天我们聊的主要还是音频部分。

目前的蓝牙技术有连接容易、方便易用与通用性高的特点,实际上只要蓝牙设备之间完成配对,就能进行无线传输,满足10米以内的近距离无线传输需求。不过要知道,在蓝牙4.0的时代,才支持“多点连接”功能,允许单个蓝牙耳机能够同时保持与至少两个以上的播放设备连接,比如同时连接电视和电话,并且可以同时使用。另外在连接多个设备时,蓝牙耳机必须同时支持A2DP和HFP/HSP通信协议,才能分别进行音频的传输和通话。

在蓝牙技术中,协议是非常关键的,设备支持的协议越多,功能也就越广泛,也就是说在无线传输的时候能做到的事情也就越多。而手机、播放器的音源能传到耳机上面播放,主要是因为蓝牙技术中的A2DP 规范。A2DP(Advanced Audio Distribution Profile)是蓝牙立体声音频传输协议的简称,它是现在听歌常用的传统蓝牙传输协议,其可在两个蓝牙音频设备之间传送品质较好的立体声音型号。

但为了确保传输信号的过程不会卡顿中端,以及蓝牙设备间的顺畅互通,所以音频型号必须在蓝牙有限的传输带宽中经过编解码器来压缩和编码传递,而这个过程便造成无线音频一直以来存在品质低落和迟延两大痛点。不过直到现在,我们常见的蓝牙音频格式,实际上都是被A2DP协议所支持,它们同时也会受到相应的限制。

几种常见的蓝牙音频格式

目前我们常见的蓝牙音频格式,主要有SBC、AAC、aptX以及LDAC几种。理论上它们都是主由智能手机、电脑等发射端将所要播放的音频型号解码成PCM格式的数字型号,然后再通过双方都支持的SBC、AAC 或aptX编码格式进行编码,最后再经由蓝牙发送至蓝牙音箱或蓝牙耳机等接收端的蓝牙接收器,解码成PCM格式,最后再转换成原始音频型号播放,不过在执行编码和解码的过程中都需要时间,所以这就造成了在原始型号和解码后重建信号间的延迟,同时在压缩与编码过程中,对音质产生了影响。

这几种主要编码格式中,SBC(Sub-band Coding)算是蓝牙技术联盟官方搞出来的,不过SBC算是比较落后的格式了,由于早期蓝牙的带宽很低,能传递的信息量不大,加上处理器效能不足,在压缩的数字信号还原成原始信号的过程中,会造成音质失真。所以现在很多蓝牙耳机都会在支持SBC的基础上,采用其他编码格式,尽量提升音质。当然任何蓝牙耳机,肯定都会支持SBC这一编码格式。

随着蓝牙带宽与芯片效能进步,蓝牙音频技术进而发展出拥有较高压缩率比的AAC(Advanced Audio Coding)格式,这也是目前苹果相关产品所使用的主流编码格式。和SBC比较起来,AAC在相同的位元率之下能提供更大的压缩比和更小的信息量,在音质与大小部分都要优于SBC,也就是单个音频文件容量更小,但是音质却更好。

至于很多人推崇的aptX,最早是由Audio Processing Technology 公司所提出,使用高音频压缩技术,让蓝牙得以在接近无损的情况下传送声音,后来还演化出aptX Low Latency格式,可以获得更低的延迟,几乎可以让人耳无法察觉到延迟问题。aptX是非开源的技术,所以厂商需要支付授权费才能使用,这项技术在2010年被英国CSR公司收购,随后CSR 也在2014年被高通并购,所以现在使用高通芯片的设备,包括耳机和手机,实际都会支持aptX。

至于目前市场上出现的LDAC技术,则是由SONY自行研发的,最高可支持到96kHz/24bits音质,但同样的接收端需配备LDAC规格才能使用。从市面的产品来看,不少获得授权的手机或者音频厂商,都会支持aptX以及LDAC,不过同时支持这两种音频格式的蓝牙耳机其实不算特别多,索尼的耳机会更多支持LDAC,而真无线耳机中甚至支持aptX的都不算多。

所以这其实也是个问题,这些音频格式拿来听歌问题不大,毕竟只是靠耳朵听也不知道延迟有多少,但是如果拿来玩游戏或者看片的话,且不说高规格的音频技术支持与否,比如杜比全景声以及DTS:X,但是延迟大多数都会比较明显,音画不同步的问题会比较严重,这也是目前蓝牙耳机在很多时候不适合用于视频娱乐的原因。

蓝牙5.2和LE Audio音频技术

说到最新的LE Audio音频技术,那就必须得说蓝牙5.2了,因为这两个东西是紧密联系起来的,或者说只要设备支持蓝牙5.2这个版本,那就会支持LE Audio技术了。2020年蓝牙技术联盟在CES 上发表了蓝牙核心规范5.2版本,同时新一代蓝牙音讯技术标准LE Audio 低功耗音讯传输技术也随之问世。而在2021年,具体的技术标准算是确立了下来,从2022年末开始,逐渐有支持LE Audio技术的蓝牙5.2设备出现了。

蓝牙4.1到5.1版本,提升了蓝牙的传输速度、范围、延迟和蓝牙定位等功能,但在音频方面几乎没有进步。而蓝牙5.2版本就迎来了史诗级的进化,有三大技术更新:一是EATT(Enhanced Attribute Protocol)增强属性协议,更新了蓝牙信号封包发送模式,让蓝牙信号能更密集的传输,进一步降低整体延迟,并同时强化信号加密性以保证安全;二是新加入了LE同步传输通道(LE Isochronous Channels),蓝牙技术联盟定义了蓝牙低功率音频(LE Audio )信号的传输与时间同步的方式,确保在进行一对多的音频传输时,每个接收到的装置之间的音乐是同步的;最后是低功耗蓝牙功率控制(LE Power Control)技术,这项技术能动态调整低功耗蓝牙传输功率,让设备更省电,连接也更稳定。

我们之前说了,SBC、aptX、AAC以及LDAC其实都是A2DP协议所支持的编码格式,而LE Audio 是基于蓝牙5.2版本规范的全新蓝牙音频技术标准,而非传统的A2DP规范,它主要强化音频方面的应用,同时具有节省运作时电力消耗的特色。LE Audio可以兼容传统经典蓝牙频谱的Classic Audio装置,同时拥有全新编解码器LC3与更多新功能的支持。也就是说只要蓝牙芯片支持5.2版本就可以支持LE Audio,不需要去使用很高端的蓝牙芯片,这样也算给用户和厂商降低了成本。

LE Audio最大的优势是相比过去解决了A2DP在点对点方面的不足,它拥有LC3编解码器(Low Complexity Communications Codec)、多重串流音频(Multi-Stream Audio)和广播音频(Auracast)的三大功能。LC3编解码器算是核心,这个编码器能在维持音质的同时,降低信号源设备与蓝牙耳机、音箱处理音频信号时的运算需求。

根据官方的说法,和之前蓝牙音频设备使用的SBC编解码器相比, LC3能在240~345kbps的码率下提供更出色的音质,并能在维持音质表现的前提下将码率压到160~192kbps,更可通过节省带宽需求的方式降低工作量,进一步发挥省电的功效。但是蓝牙技术联盟也提醒, LC3编解码还是采用破坏性的压缩,所以在压缩过程仍会牺牲少许音质。

至于其他两个功能,LE Audio的多重串流音频型号可在单一信号源设备与多组蓝牙耳机、音箱同步传输多组独立的音频信号。这个功能对蓝牙真无线耳机来说格外重要,一来能提升立体声的听觉感受,二来能提供更流畅的语音输入、声控体验。这对于一个耳机接驳多个设备的用户而言相当有意义,一个耳机可以获得多种声音。

至于广播音频这个似乎和我们现有的应用有一些不同。广播音频允许单一音频信号发送设备能够向不限数量的蓝牙耳机或蓝牙音箱等设备同步传输多组独立的音讯,将这个技术套用在实际应用场景上,意味着当你使用蓝牙耳机收听手机的歌曲时,其他人只要有搭载Auracast 广播音频技术的耳机或收听设备便可共享音频信号,分享音箱就变得轻松了。

当然耳机支持蓝牙5.2,不代表就一定支持LE Audio技术,只能说支持LE Audio技术的蓝牙耳机,至少就是蓝牙5.2,所以目前实际上支持LE Audio技术的蓝牙耳机还并不多。不过像三星、索尼一些支持LE Audio的真无线蓝牙耳机也不算太便宜,如果尝鲜可以试试,否则也可以等支持LE Audio技术的耳机多了,价格下来再购买!

写在最后

其实不用怀疑,LE Audio肯定是未来蓝牙音频中的主流,以后会有更多的耳机支持这一功能。当然即使LE Audio能一统天下,也不会影响其他蓝牙音频技术的发展,就像SBC这么流行,苹果也要搞自己的AAC,索尼也要搞自己的LDAC一样!不过对于一般的用户而言,可能未来在购买真无线蓝牙耳机的时候,也要考虑一下,如果没有LE Audio技术的话,对自己而言算不算一个损失,当然估计这也要等一段时间后,LE Audio流行了再说。

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页面更新:2024-03-04

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