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新一代藍牙音頻技術-LE Audio


當前已經有越來越多的音頻產品采用藍牙進行通信,為了降低藍牙音頻傳輸所需的功耗,并提供更多的音頻功能,藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)推出了新一代的藍牙音頻技術-LE Audio。本文將為您介紹藍牙LE Audio技術的特性與相關應用。


更佳音質、更低功耗與更多創新功能的LE Audio

藍牙技術已經普遍應用在智能手機與各式各樣的音頻設備之中,像是藍牙喇叭與藍牙耳機之中,但是傳統的藍牙技術在音頻傳輸仍有其缺點,像是音質與功耗問題便是仍待改進之處。


有鑒于此,藍牙技術聯盟在藍牙技術發展20年的創新基礎上,持續改進藍牙音頻技術的性能,在2020年上半年推出藍牙低功耗音頻(LE Audio)規格,相較于經典音頻(Classic Audio)規格,能夠提供更好的音質與更低的功耗,并增加如多流、助聽輔助、廣播(音頻共享)等功能,這些創新的新藍牙應用范例,這將再次改變我們體驗音頻的方式,并進一步連結我們的周圍世界。


顧名思義,Classic Audio便是在藍牙經典無線電上運行,而LE Audio則是在藍牙低功耗(Low Energy)無線電上運行。LE Audio不僅將支持與Classic Audio相同的音頻產品和用例的開發,還將引入令人興奮的新功能,這些功能有望改善其性能并能夠創建新產品和用例。


藍牙LE Audio是藍牙5.2規范的最重要技術創新,為藍牙音頻應用帶來個命性的改變。目前的藍牙音頻應用最常見的便是無線耳機,但是藍牙耳機卻一直有音頻延遲、運行時間不夠長等問題,LE Audio便能夠有效地改善這兩個問題。LE Audio將包括一個新的高質量、低功耗音頻編解碼器,即低復雜度通信編解碼器(Low Complexity Communications Codec, LC3),這種全新的編解碼器雖然還是比不上APTX、APTX-HD音頻編碼,但是相較于經典藍牙音頻編碼SBC,LC3編碼效率和質量都有了較大的提高,LC3即使在低數據速率下也能提供高質量,它將為開發人員帶來巨大的靈活性,使他們能夠在音頻質量和功耗等關鍵產品屬性之間進行更好的設計折衷。


想要在低比特率下維持高音質,經常是魚與熊掌難以兼得的難題,但是LE Audio卻可以在低比特率下的狀態下提供較好質量的音頻,經過大量的聆聽測試證明,即使比特率降低了50%,LC3也將比Classic Audio隨附的SBC編解碼器提供更高的音頻質量,LE Audio允許開發者自行在音頻質量和功耗之間進行取舍,采樣率分為8、16、24、32、44.1、48kHz,比特率在16-320kbps之間,幀速率可選7.5、10ms,因此開發人員將能夠利用這種節電功能來生產可以提供更長電池壽命的產品,或者在當前電池壽命足夠的情況下,通過使用更小的電池來減小外形尺寸。


除此之外,多重串流音頻功能將實現在智能手機等單一音頻源設備(source device)、單個或多個音頻接收設備(sink device)間,同步進行多重且獨立的音頻串流傳輸。如此一來,開發人員將能夠使用多流音頻功能來改善真正的無線耳塞等產品的性能。例如,它們可以提供更好的立體聲聽覺體驗,使語音助手服務的使用更加無縫,并使多個音頻源設備之間的切換更加順暢。


LE Audio改變無線耳機的設計方式

藍牙5.2新的標準支持基于連接的一主多從音頻流應用,它的算法機制,可以確保多個接收器設備能同步接收到主設備數據。其協議規定藍牙發射機發送的每幀數據會帶有一個時間期限,從設備在時間窗之后接收到的數據將被丟棄。這意味著接收器設備僅接收有效時間窗口內的數據,從而保證多個從設備接收數據的同步。


LE Audio的多重串流音頻功能將讓所有的真無線耳機擁有雙耳傳輸的體驗,智能手機能夠同時向兩個耳朵傳統相同的音頻信號,而無需像蘋果的“TWS”采用的技術,先將音頻信號發送至一個耳機,再轉發至另一個耳機的處理方式。基于LE Audio的藍牙音頻產品將可讓音頻信號同時到達兩個耳機,開發出自己的真無線耳機。如此一來,多重串流音頻功能將可提升藍牙耳機的連接穩定性、降低延遲,使得不同的音頻設備切換更加順暢。


LE Audio的另一個創新是助聽功能,LE Audio以其低功耗、高質量和多流功能為基礎,增加了對助聽器的支持。藍牙音頻已為全球大部分人口帶來了巨大的收益,像是無線呼叫、收聽和觀賞,已使人們變得更安全、更高效、更有趣。LE Audio將推動藍牙助聽器的開發,從而為越來越多的聽力損失者帶來藍牙音頻的所有好處,在幾年之內,大多數新的電話和電視將使有聽力損失的用戶更能無障礙地輕易使用。


LE Audio還將添加廣播音頻功能,使音頻源設備可以將一個或多個音頻流廣播到無限數量的音頻接收器設備。廣播音頻為創新提供了重要的新機會,包括啟用新的藍牙用例“音頻共享”。


藍牙音頻共享可以是個人的或基于位置的,通過個人音頻共享,人們將能夠與周圍的其他人共享藍牙音頻體驗。例如,與家人和朋友共享智能手機中的音樂,或是通過基于位置的音頻共享,在機場、酒吧、體育館、電影院和會議中心等公共場所由無聲電視廣播共享藍牙音頻,或是提供多種語言的音頻,從而增強訪問者的體驗。


從藍牙5.2規范中可見,LE Audio是純軟件協議棧層面的更新,這一點和需要硬件支持的藍牙5.1的CODER PHY、LE 2M PHY不一樣,也就是說,許多廠商的產品,部分功能可以直接通過更新軟件開發工具包(SDK)即可支持藍牙5.2的LE Audio功能。

結語

藍牙LE Audio技術的推出,將全面性地改善藍牙音頻應用的領域,除了改善既有藍牙音頻產品的性能(更好的音質、更低的功耗與更長的裝置運作時間),更將把藍牙技術擴展到更多樣的產品上面,像是助聽器、電視、會議設備、廣播系統等領域,將為藍牙應用帶來革命性的改變,市場潛力亦將極為驚人。


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