關(guān)于藍(lán)牙 LE 音頻技術(shù)解析

　　藍(lán)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(kuò)展廣播、使用特殊編碼 PHY 以實(shí)現(xiàn)約 1 公里遠(yuǎn)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(lán)牙 5.2規(guī)格）。每個(gè)藍(lán)牙的最新版本都帶有新功能，并提供多種應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

　　關(guān)于藍(lán)牙 LE 音頻技術(shù)

　　藍(lán)牙音頻已經(jīng)成為了市場(chǎng)上主流的解決方案，并且大多數(shù)耳塞和耳機(jī)都使用現(xiàn)有的經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)。然而，LE 音頻將通過(guò)下一代藍(lán)牙音頻技術(shù)改變游戲規(guī)則。與經(jīng)典藍(lán)牙相比，LE 音頻通過(guò)藍(lán)牙低功耗無(wú)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(lán)牙音頻用例的增強(qiáng)功能。

　　LE 音頻的特點(diǎn)

　　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(shí)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(lán)牙音頻使用的是默認(rèn)的 SBC 編解碼器，該編解碼器對(duì)高達(dá) 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(dá) 345kbps 的數(shù)據(jù)。但它的壓縮算法會(huì)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(gè)音頻樣本的位深度為 16、24 和 32 位。LC3 是 LE 音頻的強(qiáng)制編解碼器，支持多個(gè)音頻通道，可為用戶(hù)提供高質(zhì)量音頻、更強(qiáng)大的音頻、更長(zhǎng)的電池壽命或更小的產(chǎn)品外形尺寸。

　　圖 1：藍(lán)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(lán)牙低功耗射頻。顯然，它為設(shè)計(jì)低功耗音頻應(yīng)用提供了各種機(jī)會(huì)。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(jìn)行權(quán)衡，其中 LC3 編解碼器有助于以降低 50% 的比特率實(shí)現(xiàn)相同的音頻質(zhì)量，這意味著 LE 無(wú)線電不需要更長(zhǎng)時(shí)間保持活動(dòng)狀態(tài)，因此可降低功耗消耗。產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以以更小的外形尺寸和更小的電池尺寸實(shí)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(gè)或多個(gè)音頻接收設(shè)備之間提供獨(dú)立、同步的多個(gè)音頻流。例如，智能手機(jī)作為源設(shè)備，一個(gè)或兩個(gè)或多個(gè)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(gè)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(shí)現(xiàn)經(jīng)典藍(lán)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(guò) Connected Isochronous Streams （CIS） 實(shí)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(gè) CIS 可以在每個(gè) 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(gè)或多個(gè)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(lái)提高 CIS 中數(shù)據(jù)包傳遞的可靠性。

　　圖 3：經(jīng)典藍(lán)牙和 LE 音頻

　　廣播音頻：一項(xiàng)創(chuàng)新功能，可增強(qiáng)藍(lán)牙音頻領(lǐng)域的用例。它允許一個(gè)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(gè)或多個(gè)同步數(shù)據(jù)流。它支持固定或可變大小，在每個(gè) BIS 事件上使用帶幀或不帶幀的數(shù)據(jù)或多個(gè)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(wú)需確認(rèn)。BIS數(shù)據(jù)包可以通過(guò)增加每個(gè)BIS事件中子事件的數(shù)量來(lái)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(kāi)放廣播：任何范圍內(nèi)的接收設(shè)備都可以開(kāi)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(lèi)：

　　個(gè)人音頻分享：用戶(hù)可以與朋友和家人分享個(gè)人移動(dòng)音樂(lè)。

　　基于位置的音頻共享：特定位置可以使音頻源設(shè)備能夠?yàn)橐纛l接收設(shè)備廣播其周?chē)囊纛l流。

　　例如，機(jī)場(chǎng)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(shí)接收相同的音頻流。

　　圖 5：個(gè)人和基于位置的音頻共享

　　藍(lán)牙 LE 音頻用例

　　LE音頻將以不同的能力改變藍(lán)牙音頻領(lǐng)域的體驗(yàn)，增強(qiáng)各種藍(lán)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(tīng)器：藍(lán)牙音頻為他們的音頻產(chǎn)品帶來(lái)了越來(lái)越多的消費(fèi)者。對(duì)具有電話、低功耗和低延遲的單助聽(tīng)器或雙助聽(tīng)器對(duì)設(shè)備的要求迅速增加。帶有 LE 音頻的助聽(tīng)器可提供從手機(jī)輸入和輸出的多流音頻流量，并為每個(gè)音頻流提供單獨(dú)的控制。總體而言，LE 音頻為用戶(hù)提供了“無(wú)線通話、無(wú)線音樂(lè)、無(wú)線觀看和無(wú)線通話”。

　　圖 6：LE Audio 助聽(tīng)器

　　消費(fèi)類(lèi)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(gè)或多個(gè)接收設(shè)備，因?yàn)樗С侄嗔鞴δ堋?/p>

　　手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、電視、投影儀、機(jī)頂盒、流媒體播放器等是 LE 音頻源設(shè)備的幾個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。

　　音頻接收設(shè)備（電話/媒體音頻）：音頻接收器將從一個(gè)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(hù)需求進(jìn)行不同流控制。

　　耳塞、耳機(jī)和揚(yáng)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(chē)和工業(yè)行業(yè)：

　　音頻源/接收器設(shè)備（電話/媒體音頻）：汽車(chē)行業(yè)正在迅速向電動(dòng)汽車(chē) （EV） 發(fā)展。當(dāng)前的信息娛樂(lè)系統(tǒng)將經(jīng)典藍(lán)牙用于音樂(lè)和電話配置文件，而信息娛樂(lè)中的 LE 音頻將提供更多功能，例如用于音樂(lè)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(gè)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(guò)一些示例來(lái)了解基于位置的音頻：

　　公共電視：圖書(shū)館、候診室、健身房、機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站、餐廳、宗教場(chǎng)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(gè)流的 LE 廣播音頻可以幫助實(shí)現(xiàn)這一要求。

　　多語(yǔ)言支持：研討會(huì)/會(huì)議需要為不同地區(qū)的參與者提供不同的語(yǔ)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(yǔ)言翻譯。

　　電影院需要對(duì)各種母語(yǔ)音頻廣播的多語(yǔ)言支持，用戶(hù)可以同步他們的耳塞/耳機(jī)和助聽(tīng)器以選擇語(yǔ)言音頻流。