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無線音訊下一個20年何去何從?全面解讀藍芽5.2與LE Audio

2021-03-12知識

TWS(True Wireless Stereo)真無線藍芽耳機是近年來消費電子市場最受關註、熱度最高的產品,它的出現解決了有線耳機的束縛,即用即連、小巧便攜。

與傳統藍芽耳機相比,TWS耳機的兩只耳機可同時與行動裝置連線,並且隨著技術的發展,TWS耳機的功能也越來越豐富,比如ANC主動降噪、ENC通話降噪、自訂EQ、空間音訊等,給消費者帶來了更好的無線音訊使用體驗。

帶來這一切美好體驗的基礎是藍芽技術的發展和進步,最直觀的體現就是藍芽版本號,大家可以回想一下過去幾年購買過的藍芽音訊產品,藍芽版本逐漸從4.0版本、4.1版本、4.2版本升級至如今的5.0版本、5.1版本、5.2版本。反映到使用者體驗上,就是藍芽連線的穩定性越來越強,由於功耗的降低,藍芽裝置的續航時間也更長了。

藍芽技術是一種無線數據和語音通訊開放的全球規範,它是基於低成本的近距離無線連線,為固定和行動裝置建立通訊環境的一種特殊的近距離無線技術連線,目前已經廣泛套用在音訊、數據、定位和控制系統等領域。藍芽與Wi-Fi和其他免授權無線電套用共享2.4GHz ISM頻段(工業、科學和醫療頻段)。

其中,音訊是最大的藍芽解決方案領域。使用場景包括打電話、聽音樂、看視訊、語音互動等,其載體有耳機、音箱、車載音響等喇叭,聲源主要來自手機、電腦、MP3、電視等多媒體裝置。

但經過20年來的發展,藍芽音訊套用已經被開發人員擴充套件到了極限,伴隨著TWS耳機市場的爆發,如今急需一種新的標準來更好地滿足目前藍芽市場的需求,為開發者創新提供一個更為靈活的套用平台。

於是在2020年,藍芽技術聯盟(Bluetooth SIG)相繼推出了新版本藍芽核心規範5.2版本和新一代藍芽音訊技術標準LE Audio,今天我愛音訊網就從大家最關心的什麽是藍芽5.2版本和LE Audio,藍芽5.2版本和LE Audio對芯片廠商、品牌廠商和消費者來說意味著什麽,以及市面上已有的藍芽5.2版本耳機是否支持LE Audio,這五個方面為大家詳細介紹一下這兩項標準。

一、什麽是藍芽5.2版本和LE Audio?

1、藍芽5.2版本

藍芽5.2版本是藍芽技術聯盟釋出的新版本藍芽核心規範(Bluetooth Core Specification),在此前規範的基礎上新增的功能包括:LE同步通道(LE Isochronous Channels),增強版ATT(Enhanced ATT)協定及LE功率控制(LE Power Control)。這三項底層技術上的更新為LE Audio奠定了基礎。

2、LE Audio

LE Audio是基於藍芽5.2版本規範設定的新一代藍芽音訊技術標準,主要特點是全新的高音質、低功耗音訊解碼器LC3,支持多重串流音訊、支持廣播音訊技術,為助聽器提供強大的支持。而此前的藍芽音訊技術標準現在統稱為 classic Audio。

編解碼器是所有無線音訊系統中的重要組成部份,負責將音訊訊號壓縮成更小的訊號透過無線鏈路發送,然後在另一端將其進行解碼並轉換回音樂。大家比較熟悉的編解碼器有SBC、AAC、aptX、LDAC、LHDC等。

低復雜性通訊編解碼器LC3 (Low Complexity Communications Codec),取樣率:8、16、24、32、44.1、48kHz,位元率:16-320kbps ,幀速率:7.5、10ms。LC3具有在低數據速率條件下也能提供高音質的特性,將為開發者提供巨大的靈活性,使其在產品設計時能夠更好地在音質和功耗等關鍵產品內容之間進行權衡。

有開發者表示,LC3效率更高、功耗更低、延遲時間更短,整個編碼、傳輸和解碼過程僅需20毫秒;該解碼器能將數據速率降低一半,從而延長電池壽命或縮小裝置體積。

多重串流音訊(Multi-Stream Audio)功能將實作在智慧型手機等單一音訊源裝置(source device)、單個或多個音訊接收裝置(sink device)間,同步進行多重且獨立的音訊串流傳輸,從而讓裝置提供更好的立體聲體驗,並使多台音源裝置之間的切換更加順暢。

此外,LE Audio以低功耗、高音質和多重串流功能為基礎提供更強大的助聽器支持。

還有一個比較重要的升級是,LE Audio支持廣播音訊(Broadcast Audio)技術,使單一音訊源裝置能夠向不限數量的音訊接收器裝置廣播一個或多個音訊串流。藍芽音訊分享既可基於個人,也可基於位置。

二、藍芽5.2版本和LE Audio對於芯片廠商意味著什麽?

藍芽音訊芯片廠商高通近期釋出了一篇【關於LE Audio的問題解答】,從芯片原廠的角度分析了已有的真無線技術如何與LE Audio協同工作、以及不同編解碼器與LC3音訊編解碼器有什麽區別等問題。

高通表示,LE Audio能夠支持目前所有的藍芽音訊用例,包括音訊收聽、視訊播放、語音/視訊通話和智慧助手控制,並且LE Audio支持的音訊共享和聽力輔助等功能,能夠給無線音訊帶來更廣泛的使用場景。

LE Audio擴充套件了傳統藍芽音訊技術的功能,同時還保持了與現有藍芽技術的向後互操作性。該功能的重要之處在於,使用者不僅能夠受益於LE Audio的技術優勢,還能夠與支持傳統藍芽音訊技術的裝置進行連線和互動。

在技術層面,LE Audio能夠提供比傳統藍芽音訊(SBC)更高品質的音質。要想獲得最佳高保真音質,使用者可以選擇支持高通aptX Adaptive音訊技術等補充性技術的LE Audio智慧型手機和耳塞。

LE Audio透過低功耗同步通道在低功耗藍芽無線通訊上執行,能夠提供比傳統藍芽音訊技術(SBC)更穩定的連線。為進一步增強連線的穩定性,LE Audio還支持同步通道、面向連線的和無連線的數據傳輸、以及確定性的傳輸時序安排。

LE Audio能夠為更小型的音訊裝置帶來極低功耗,助力打造更舒適、更長電池續航的產品。

目前TWS耳機藍芽音訊SoC市場百花齊放、競爭激烈,不同芯片原廠都有自己的TWS傳輸技術,依舊是以高通為例,在經過了多次技術叠代後,高通新一代藍芽音訊SoC目前采用的是TrueWireless™ Mirroring 技術。

對於芯片原廠的真無線技術能否與LE Audio協同工作的問題,高通表示:「兩項技術是互補關系,不支持LE Audio也能實作高通TrueWireless Mirroring技術,我們未來的解決方案可能會同時支持LE Audio和TrueWireless Mirroring技術」。

除真無線技術外,對於編解碼器的問題,高通也給出了自己的觀點:LC3是藍芽LE Audio的標準編解碼器,高通aptX Adaptive音訊技術將作為LC3之外的可選編解碼器。高通aptX Adaptive音訊技術能夠支持高品質、低時延的穩定連線,特別適用於遊戲場景。

由此可見,對於藍芽芯片原廠來說,已有的真無線技術和音訊編解碼器與LE Audio並不沖突,未來也可以共存,成為一個可選項;而在藍芽芯片統一支持LE Audio以後,不同品牌的藍芽裝置在連線、音質、延時、功耗等方面都會有更好的表現。

三、藍芽5.2版本和LE Audio對於音訊品牌廠商意味著什麽?

無線藍芽音訊裝置最常見的使用方式是連線智慧型手機,目前市面上已有高通驍龍888、海思麒麟9000系列、天璣1200、三星Exynos1080等新一代移動SoC支持藍芽5.2版本規範,其中天璣1200已經實作了對LE Audio藍芽音訊技術標準的支持。

來自聯發科的數據顯示,天璣1200支持雙通音訊串流,能夠為TWS耳機提供更立體聲音,更低延遲、更持久的續航。相較於傳統藍芽技術(SBC/AAC),LC3編碼可使遊戲語音延遲降低20%,耳機續航時間提升7%。

未來,手機行動平台也會像藍芽音訊SoC一樣,普遍支持LE Audio藍芽音訊技術標準,對音訊品牌廠商來說會有兩大好處:一方面是產品外觀,LE Audio的低功耗和長續航有助於品牌方打造出續航更持久的產品,或在滿足當前功耗需求的情況下,透過使用更小尺寸的電池來最佳化產品外形設計。

另一方面是產品的相容性會更好,兩台均支持LE Audio的裝置,如A品牌的手機和B品牌的TWS耳機之間,聲音傳輸的延遲、音質以及功耗等方面的表現要比經典音訊好。

至於成本方面,藍芽技術聯盟全球市場副總裁Ken Kolderup在接受我愛音訊網專訪時曾表示,「 從技術和技術標準本身而言,LE Audio與 classic Audio相比成本並沒有提升。

四、藍芽5.2版本和LE Audio對於消費者意味著什麽?

總體來說,新一代藍芽音訊技術標準LE Audio能為消費者帶來更好的音訊體驗,包括更高品質的聲音、更長的續航,提供更豐富的助聽功能和基於位置的音訊服務。

利用先進的壓縮演算法,LC3編解碼器能夠在低位元率的情況下,仍然保持很好的音質,同時降低了功耗。從而能讓消費者體驗到比經典音訊更高品質的音質和更穩定的音訊連線體驗,以及更長的續航時間。

此外,LE Audio解決方案能夠與現有藍芽裝置實作相容,使消費者能夠針對不同的無線音訊套用,選擇最合適的解決方案。

LE Audio的另一特性是多重串流音訊和廣播音訊功能,能夠讓消費者基於個人或所處環境使用音訊共享功能。透過LE Audio,使用者可以把手機上的音訊內容分享給多個藍芽耳機或音箱,讓朋友和家人共同欣賞。目前已有三星、小米等部份手機在系統層面支持了,原理並不相同,且最多只能連線兩台裝置。

另一種使用場景是基於位置的音訊共享,比如候機室、體育館、博物館、會議廳、電影院等公共場所,可以透過廣播音訊的方式,讓人們接收到不同的音訊訊號,既可以讓每個人都聽到清晰準確的音訊,還可以提供不同語言的轉譯服務,套用前景較好。

藍芽技術聯盟Ken Kolderup先生表示「 廣播音訊功能的使用體驗和使用WiFi並沒有什麽實質的不同 ,一旦進入一個位置之後,用一個智慧型手機開啟藍芽來掃描,如果是有幾個不同的音訊在播放的話,你自己選擇你想要進入的一個音訊,如果需要進行密碼輸入的時候,把密碼輸入就可以了,和WiFi的體驗非常類似。」

LE Audio的另一個主要套用是聽力輔助,新標準有望推動藍芽助聽器市場標準化、助聽類產品小型化、TWS耳機化。標準化會使成本降低,帶動市場價格降低,提高普及率,切實幫助到患有聽力障礙的群體。同時,在廣播音訊功能的幫助下,聽障群體在公共場合也會有更好的音訊體驗。

五、市場上已有的藍芽5.2認證產品是否支持LE Audio?

采用藍芽技術的無線音訊產品在上市前都需要做相關認證,LE Audio的核心是采用LC3編解碼器,而目前市場上已有的透過藍芽5.2版本認證的耳機多采用AAC或高通的aptX Adaptive編解碼器,因此也就不支持LE Audio,後續升級的可能性也比較小。

未來,支持LE Audio的藍芽音訊產品一定是基於藍芽5.2版本規範的,作為新一代藍芽音訊技術標準,LC3編解碼器也將同AAC、SBC一樣為大眾所知悉。我愛音訊網了解到,目前已經有藍芽音訊SoC采用LC3編解碼器並且透過了相關認證,預計今年內會有產品面世。

我愛音訊網總結

透過我愛音訊網的匯總整理和分析,相信大家已經了解到,藍芽5.2版本是最新的藍芽核心規範,而LE Audio是在其基礎上設定的新一代藍芽音訊技術標準。LE Audio的主要特點是全新的高音質、低功耗音訊解碼器LC3,支持多重串流音訊和廣播音訊技術,並且能為助聽類產品提供強大的支持。

藍芽5.2版本和LE Audio的推出,是對整個藍芽音訊行業標準的一次提升。對於藍芽芯片原廠來說,已有的真無線技術和音訊編解碼器與LE Audio並不沖突,未來也可以共存,成為一個可選項;而在藍芽芯片統一支持LE Audio以後,不同品牌的藍芽裝置在連線、音質、延時、功耗等方面都會更上一個台階,產品品質和使用者體驗也會大大提升。

LE Audio從基礎架構上為所有的開發者提供了一個更加有力和靈活的平台,這也將是今後20年藍芽音訊產品繼續創新的基礎,開啟新一輪無線音訊革命的浪潮。我愛音訊網會持續關註LE Audio的產品套用動態,並在第一時間為大家帶來詳細報道。