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    新一代蓝牙音频技术-LE Audio


    当前已经有越来越多的音频产品采用蓝牙进行通信,为了降低蓝牙音频传输所需的功耗,并提供更多的音频功能,蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)推出了新一代的蓝牙音频技术-LE Audio。本文将为您介绍蓝牙LE Audio技术的特性与相关应用。


    更佳音质、更低功耗与更多创新功能的LE Audio

    蓝牙技术已经普遍应用在智能手机与各式各样的音频设备之中,像是蓝牙喇叭与蓝牙耳机之中,但是传统的蓝牙技术在音频传输仍有其缺点,像是音质与功耗问题便是仍待改进之处。


    有鉴于此,蓝牙技术联盟在蓝牙技术发展20年的创新基础上,持续改进蓝牙音频技术的性能,在2020年上半年推出蓝牙低功耗音频(LE Audio)规格,相较于经典音频(Classic Audio)规格,能够提供更好的音质与更低的功耗,并增加如多流、助听辅助、广播(音频共享)等功能,这些创新的新蓝牙应用范例,这将再次改变我们体验音频的方式,并进一步连结我们的周围世界。


    顾名思义,Classic Audio便是在蓝牙经典无线电上运行,而LE Audio则是在蓝牙低功耗(Low Energy)无线电上运行。LE Audio不仅将支持与Classic Audio相同的音频产品和用例的开发,还将引入令人兴奋的新功能,这些功能有望改善其性能并能够创建新产品和用例。


    蓝牙LE Audio是蓝牙5.2规范的最重要技术创新,为蓝牙音频应用带来个命性的改变。目前的蓝牙音频应用最常见的便是无线耳机,但是蓝牙耳机却一直有音频延迟、运行时间不够长等问题,LE Audio便能够有效地改善这两个问题。LE Audio将包括一个新的高质量、低功耗音频编解码器,即低复杂度通信编解码器(Low Complexity Communications Codec, LC3),这种全新的编解码器虽然还是比不上APTX、APTX-HD音频编码,但是相较于经典蓝牙音频编码SBC,LC3编码效率和质量都有了较大的提高,LC3即使在低数据速率下也能提供高质量,它将为开发人员带来巨大的灵活性,使他们能够在音频质量和功耗等关键产品属性之间进行更好的设计折衷。


    想要在低比特率下维持高音质,经常是鱼与熊掌难以兼得的难题,但是LE Audio却可以在低比特率下的状态下提供较好质量的音频,经过大量的聆听测试证明,即使比特率降低了50%,LC3也将比Classic Audio随附的SBC编解码器提供更高的音频质量,LE Audio允许开发者自行在音频质量和功耗之间进行取舍,采样率分为8、16、24、32、44.1、48kHz,比特率在16-320kbps之间,帧速率可选7.5、10ms,因此开发人员将能够利用这种节电功能来生产可以提供更长电池寿命的产品,或者在当前电池寿命足够的情况下,通过使用更小的电池来减小外形尺寸。


    除此之外,多重串流音频功能将实现在智能手机等单一音频源设备(source device)、单个或多个音频接收设备(sink device)间,同步进行多重且独立的音频串流传输。如此一来,开发人员将能够使用多流音频功能来改善真正的无线耳塞等产品的性能。例如,它们可以提供更好的立体声听觉体验,使语音助手服务的使用更加无缝,并使多个音频源设备之间的切换更加顺畅。


    LE Audio改变无线耳机的设计方式

    蓝牙5.2新的标准支持基于连接的一主多从音频流应用,它的算法机制,可以确保多个接收器设备能同步接收到主设备数据。其协议规定蓝牙发射机发送的每帧数据会带有一个时间期限,从设备在时间窗之后接收到的数据将被丢弃。这意味着接收器设备仅接收有效时间窗口内的数据,从而保证多个从设备接收数据的同步。


    LE Audio的多重串流音频功能将让所有的真无线耳机拥有双耳传输的体验,智能手机能够同时向两个耳朵传统相同的音频信号,而无需像苹果的“TWS”采用的技术,先将音频信号发送至一个耳机,再转发至另一个耳机的处理方式。基于LE Audio的蓝牙音频产品将可让音频信号同时到达两个耳机,开发出自己的真无线耳机。如此一来,多重串流音频功能将可提升蓝牙耳机的连接稳定性、降低延迟,使得不同的音频设备切换更加顺畅。


    LE Audio的另一个创新是助听功能,LE Audio以其低功耗、高质量和多流功能为基础,增加了对助听器的支持。蓝牙音频已为全球大部分人口带来了巨大的收益,像是无线呼叫、收听和观赏,已使人们变得更安全、更高效、更有趣。LE Audio将推动蓝牙助听器的开发,从而为越来越多的听力损失者带来蓝牙音频的所有好处,在几年之内,大多数新的电话和电视将使有听力损失的用户更能无障碍地轻易使用。


    LE Audio还将添加广播音频功能,使音频源设备可以将一个或多个音频流广播到无限数量的音频接收器设备。广播音频为创新提供了重要的新机会,包括启用新的蓝牙用例“音频共享”。


    蓝牙音频共享可以是个人的或基于位置的,通过个人音频共享,人们将能够与周围的其他人共享蓝牙音频体验。例如,与家人和朋友共享智能手机中的音乐,或是通过基于位置的音频共享,在机场、酒吧、体育馆、电影院和会议中心等公共场所由无声电视广播共享蓝牙音频,或是提供多种语言的音频,从而增强访问者的体验。


    从蓝牙5.2规范中可见,LE Audio是纯软件协议栈层面的更新,这一点和需要硬件支持的蓝牙5.1的CODER PHY、LE 2M PHY不一样,也就是说,许多厂商的产品,部分功能可以直接通过更新软件开发工具包(SDK)即可支持蓝牙5.2的LE Audio功能。

    结语

    蓝牙LE Audio技术的推出,将全面性地改善蓝牙音频应用的领域,除了改善既有蓝牙音频产品的性能(更好的音质、更低的功耗与更长的装置运作时间),更将把蓝牙技术扩展到更多样的产品上面,像是助听器、电视、会议设备、广播系统等领域,将为蓝牙应用带来革命性的改变,市场潜力亦将极为惊人。


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