關(guān)于藍牙LE音頻技術(shù)

藍牙特殊興趣組 (SIG) 社區(qū)支持創(chuàng)新功能，包括各種網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)、512 字節(jié)的擴展廣播、使用特殊編碼 PHY 以實現(xiàn)約 1 公里遠距離的傳輸、定位服務(wù)（室內(nèi)定位服務(wù)）、同步通道和 LE 音頻（藍牙 5.2規(guī)格）。每個藍牙的最新版本都帶有新功能，并提供多種應(yīng)用優(yōu)勢。

關(guān)于藍牙 LE 音頻技術(shù)

藍牙音頻已經(jīng)成為了市場上主流的解決方案，并且大多數(shù)耳塞和耳機都使用現(xiàn)有的經(jīng)典藍牙技術(shù)。然而，LE 音頻將通過下一代藍牙音頻技術(shù)改變游戲規(guī)則。與經(jīng)典藍牙相比，LE 音頻通過藍牙低功耗無線電傳輸，并提供高音頻質(zhì)量和更低的功耗。LE 音頻具有更多吸引人的新功能，例如多音頻流、廣播音頻流，以及藍牙音頻用例的增強功能。

LE 音頻的特點

LC3 編解碼器音頻：

通常，音頻編解碼器用于在發(fā)送方壓縮音頻流并在接收方解壓縮以播放音頻。LE音頻推出了一種新的編解碼器，即“低復(fù)雜度通信編解碼器”（LC3），可實現(xiàn)高質(zhì)量和低功耗特性。LC3 以較低的數(shù)據(jù)速率提供更好的質(zhì)量，并可以提供靈活性，權(quán)衡音頻質(zhì)量和功耗之間的選擇。在相同質(zhì)量音頻下，比特率比 SBC 編解碼器低約 50%。

當(dāng)前的經(jīng)典藍牙音頻使用的是默認(rèn)的 SBC 編解碼器，該編解碼器對高達 48khz 和 16 位深度的采樣率具有很高的靈活性，并且可以傳輸高達 345kbps 的數(shù)據(jù)。但它的壓縮算法會丟失高數(shù)據(jù)。而LC3 音頻編解碼器將支持 8khz 到 48khz 采樣率的各種組合，每個音頻樣本的位深度為 16、24 和 32 位。LC3 是 LE 音頻的強制編解碼器，支持多個音頻通道，可為用戶提供高質(zhì)量音頻、更強大的音頻、更長的電池壽命或更小的產(chǎn)品外形尺寸。

圖 1：藍牙編解碼器比較

低功耗音頻：LE音頻的名字（Low Energy 低功耗）是不言自明的。它的音頻功能支持藍牙低功耗射頻。顯然，它為設(shè)計低功耗音頻應(yīng)用提供了各種機會。在這里，大多數(shù)用例將是使用電池供電的可穿戴設(shè)備。

在功耗和音頻數(shù)據(jù)速率之間進行權(quán)衡，其中 LC3 編解碼器有助于以降低 50% 的比特率實現(xiàn)相同的音頻質(zhì)量，這意味著 LE 無線電不需要更長時間保持活動狀態(tài)，因此可降低功耗消耗。產(chǎn)品設(shè)計可以以更小的外形尺寸和更小的電池尺寸實現(xiàn)相同的音頻質(zhì)量。

多流音頻：多流音頻在源設(shè)備和一個或多個音頻接收設(shè)備之間提供獨立、同步的多個音頻流。例如，智能手機作為源設(shè)備，一個或兩個或多個耳塞作為接收設(shè)備。LE 音頻充分利用了同步通道功能，提供了各種應(yīng)用，如真正的TWS。此功能允許源設(shè)備和接收設(shè)備之間的多個音頻流，并且這些流同步精度的誤差大約為10-15 微秒。此功能可以在不同音源設(shè)備之間提供更流暢的切換，并有助于實現(xiàn)經(jīng)典藍牙的 A2DP 和 HFP 配置文件的功能。

圖 2：多流音頻

LE 音頻多流可以通過 Connected Isochronous Streams (CIS) 實現(xiàn)，它使連接設(shè)備之間的邏輯傳輸能夠在 ACL（異步連接鏈路）的任一側(cè)傳輸數(shù)據(jù)。每個 CIS 可以在每個 CIS 事件上使用固定或可變數(shù)據(jù)大小以及成幀或未成幀的數(shù)據(jù)，帶有單個或多個數(shù)據(jù)包。CIS 數(shù)據(jù)流量在設(shè)備之間可單向或雙向，它使用協(xié)議來提高 CIS 中數(shù)據(jù)包傳遞的可靠性。

圖 3：經(jīng)典藍牙和 LE 音頻

廣播音頻：一項創(chuàng)新功能，可增強藍牙音頻領(lǐng)域的用例。它允許一個音頻源設(shè)備向眾多音頻接收設(shè)備廣播音頻流。

可以使用“Broadcast Isochronous Stream”（BIS）啟用廣播音頻功能。它用于向范圍內(nèi)的所有接收設(shè)備廣播一個或多個同步數(shù)據(jù)流。它支持固定或可變大小，在每個 BIS 事件上使用帶幀或不帶幀的數(shù)據(jù)或多個數(shù)據(jù)包。它使用從源設(shè)備到接收設(shè)備的單向數(shù)據(jù)流，無需確認(rèn)。BIS數(shù)據(jù)包可以通過增加每個BIS事件中子事件的數(shù)量來重傳，以提高傳遞的可靠性。

圖 4：廣播音頻

廣播音頻允許范圍內(nèi)的接收設(shè)備使用 兩種廣播方法加入正在廣播的音頻流：

開放廣播：任何范圍內(nèi)的接收設(shè)備都可以開始接收廣播音頻。

封閉廣播：任何范圍內(nèi)的接收設(shè)備都需要輸入密鑰才能參與任何源設(shè)備的音頻流。

音頻共享主要可以分為以下幾類：

個人音頻分享：用戶可以與朋友和家人分享個人移動音樂。

基于位置的音頻共享：特定位置可以使音頻源設(shè)備能夠為音頻接收設(shè)備廣播其周圍的音頻流。

例如，機場當(dāng)局可以設(shè)置具有普通公告廣播音頻流的音頻源設(shè)備，范圍內(nèi)的音頻接收設(shè)備（乘客耳塞）就可以同時接收相同的音頻流。

圖 5：個人和基于位置的音頻共享

藍牙 LE 音頻用例

LE音頻將以不同的能力改變藍牙音頻領(lǐng)域的體驗，增強各種藍牙音頻應(yīng)用。讓我們討論一些特定于行業(yè)的應(yīng)用程序：

醫(yī)療行業(yè)：

助聽器：藍牙音頻為他們的音頻產(chǎn)品帶來了越來越多的消費者。對具有電話、低功耗和低延遲的單助聽器或雙助聽器對設(shè)備的要求迅速增加。帶有 LE 音頻的助聽器可提供從手機輸入和輸出的多流音頻流量，并為每個音頻流提供單獨的控制?？傮w而言，LE 音頻為用戶提供了“無線通話、無線音樂、無線觀看和無線通話”。

圖 6：LE Audio 助聽器

消費類電子產(chǎn)品：

音頻源設(shè)備（電話/媒體音頻）：LE 音頻源設(shè)備可以將音頻數(shù)據(jù)流發(fā)送到一個或多個接收設(shè)備，因為它支持多流功能。

手機、平板電腦、筆記本電腦、電視、投影儀、機頂盒、流媒體播放器等是 LE 音頻源設(shè)備的幾個應(yīng)用場景。

音頻接收設(shè)備（電話/媒體音頻）：音頻接收器將從一個或不同的源設(shè)備接收音頻數(shù)據(jù)。在這里，多鏈接功能允許根據(jù)用戶需求進行不同流控制。

耳塞、耳機和揚聲器是 LE 音頻接收設(shè)備的一些示例。

圖 7：LE 音頻源和接收器設(shè)備

汽車和工業(yè)行業(yè)：

音頻源/接收器設(shè)備（電話/媒體音頻）：汽車行業(yè)正在迅速向電動汽車 (EV) 發(fā)展。當(dāng)前的信息娛樂系統(tǒng)將經(jīng)典藍牙用于音樂和電話配置文件，而信息娛樂中的 LE 音頻將提供更多功能，例如用于音樂流和電話的音頻共享，并具有優(yōu)化的功耗。

基于位置的音頻：廣播音頻是 LE 音頻中的一個非常好的功能，可以為更多的觀眾提供許多不同的應(yīng)用程序。讓我們通過一些示例來了解基于位置的音頻：

公共電視：圖書館、候診室、健身房、機場、火車站、餐廳、宗教場所等的公共電視需要公共廣播或指示音頻傳輸，其中具有多個流的 LE 廣播音頻可以幫助實現(xiàn)這一要求。

多語言支持：研討會/會議需要為不同地區(qū)的參與者提供不同的語言翻譯，其中 LE 音頻廣播多流媒體將為不同的參與者提供各種語言翻譯。

電影院需要對各種母語音頻廣播的多語言支持，用戶可以同步他們的耳塞/耳機和助聽器以選擇語言音頻流。

審核編輯 ：李倩