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LE Audio技術將撬動整個無線音頻市場

2021-06-28 來源:eefocus

藍牙技術自4.0版本之后就分成了兩支:低功耗藍牙BLE作為后起之秀,借了物聯網的東風,發展得風生水起,成為可穿戴等眾多物聯網創新應用的標配;而經典藍牙(BT)則固守著音頻和高速數據傳輸這個藍牙技術傳統的根據地,過得不溫不火。


而近四五年,經典藍牙在音頻傳輸領域迎來了一波新的增長高潮,這主要是拜蘋果的AirPods所賜,這個成功的產品帶旺了一個全新TWS真無線立體聲耳機產品品類。據Counterpoint的市場研究數據,2021年全球TWS耳機市場將同比增長33%,達到了3.1億部。


TWS的困境
不過隨著越來越多人進入TWS這個領域,大家也越來越深刻地體會到,經典藍牙為TWS留下的“坑”有多深——在很多方面,原有的經典藍牙音頻傳輸標準已經不能適應TWS的發展要求,其中主要的槽點有兩條:


一是編碼技術有局限性。經典藍牙采用SBC編碼技術,在初期傳輸個電話語音還可以,但是面對音樂播放等用戶體驗要求高的音頻應用,其效率低、音質差的弱點就暴露出來了,所以藍牙耳機的音質在人們傳統的認知中,不過是“聽個響”而已。提升音質也不是沒有辦法,這需要借助于其他專有的編碼解決方案,如AC3和AptX編碼等,但是制造商和用戶不得不為此付出額外的硬件成本和技術授權費用,這顯然不是最佳的方案。


二是雙耳同步太難。經典藍牙只能支持A2DP配置文件上的單個點對點音頻流,而TWS則需要將音頻傳輸到兩個分立的耳機中,為此傳統的解決方案是先將音頻傳輸到一側的耳機(主機),再通過這個主機連接到另一側的耳機(副機)。但是這種主副機的TWS方案有明顯的弱點:一是主機作為信號中繼,功耗會更高、老化會更快,這會造成兩側耳機續航、使用壽命的差異;二是兩側耳機音頻不同步,手機畫音延遲太大——這對于視頻黨和游戲黨來說無疑是一個致命的缺陷。


為了解決雙耳音頻不同步的問題,各個TWS廠商也都在積極想辦法。蘋果通過專有的監聽方案在AirPods上很好地解決了這個問題,但是其構筑的嚴密的專利壁壘使得其他后來者望而卻步。近年來,眾多的雙耳連接方案也有長足的進步,但是這些協議和實現方案畢竟不是“一家人”,兼容性方面的問題難免讓人頭疼——比如高通TWS+方案就只支持驍龍845以上的手機平臺。


可見,上面所有的“填坑”努力,不過是在原有藍牙標準上的修修補補,難言完美。解鈴還須系鈴人,根本解決問題,將經典藍牙音頻傳的“坑”填上,還需要從藍牙標準上下功夫。


LE Audio標準駕到
這樣的訴求SIG顯然也是心知肚明,于是在2020年初推出的藍牙5.2標準版本中,終于放出了大招兒——推出了LE Audio技術。從這個技術的名稱就可以看出,它是要通過BLE連接(而不是經典藍牙)提供音頻傳輸,在秉承BLE低功耗特性的基礎上,全面提升用戶的無線音頻體驗。


如果說之前藍牙技術的發展,BLE和經典藍牙由于應用場景的差異,像是兩條平行線,現在LE Audio使得兩者產生了交集,而且大概率要去動經典藍牙音頻傳輸的“奶酪”了。因此,有業界人士評價,這將是“藍牙歷史上最大的開發工作成果之一”。


那么這個備受矚目的LE Audio技術,它究竟神奇在哪兒?仔細觀察,這主要得益于其三個新增加的技能。

 

圖1:LE Audio中采用的三個關鍵技術(圖源:SIG)

 

第一,低復雜度通信編解碼器(LC3)
這一全新的高音質、低功耗音頻編碼器,具有在低速率條件下提供高音質的特性,同時它還支持廣泛的采樣率、比特率和幀率,開發者可以根據需要進行靈活地調整,優化產品,為用戶提供最佳的音頻體驗。


下圖中將LC3和經典的SBC編碼器進行了比較,縱軸表示了基于ITU-R BS.1116-3規范的編碼壓縮后的音頻損傷標度——5表示與原始音頻源無差異,4表示有明顯的差異但可接受,3表示有特別明顯的差異。可以看出,LC3的優勢十分明顯,即使是比特率降低50%,仍可以提供不錯的音頻體驗。


不夸張地講,LC3讓藍牙音頻有了在低功耗的前提下,向HiFi體驗看齊的資本。

 

圖2:LC3與SBC音頻編碼方案的比較(圖源:SIG)

 

第二,多重串流音頻(Multi-Steam Audio)技術
可以說,這個技術就是為解決TWS音頻不同步問題而量身定制的,它可實現在智能手機單一源設備(Source Device)與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。也就是說,多重串流音頻技術可以同時將音頻流發送到TWS的兩個耳機,提供更好的立體聲體驗,并使得多臺音源設備之間的切換更順暢,而且這是一個開放的技術標準!難怪該技術一經公布,“終結AirPods壟斷”的預言就不絕于耳。


第三,廣播音頻(Broadcast Audio)技術
如果說前兩個新技術的推出,是要用LE Audio去解決TWS遇到的現實問題,那么廣播音頻技術就是要為LE Audio的未來打開更大的想象空間。


基于廣播音頻技術,可以由單一音頻源設備向不限數量的音頻接收設備廣播一個或多個音頻串流,一種通俗的理解就是“音頻分享”。而且這種分享可以基于個人,也可以基于位置,應用場景廣泛而靈活。一些我們可以直接想見的應用就包括:

 

  • 個人音樂分享:讓多位朋友們同時欣賞一部手機(或音頻源設備)上的音樂。

 

  • 公共輔助收聽:在劇院或博物館,多用戶聽過藍牙耳機收聽戲劇對白或展品講解。

 

  • 公共電視/教學:健身教練通過藍牙耳機向目標學員進行教學,或者是廣場舞音樂不必再大分貝外放,而是通過耳機傳輸給每一位“大媽”。

 

  • 多語言通告:利用多個音頻串流,實現國際會議中的多語種同傳,或是飛機上的多語言廣播。


按照這個思路擴展下去,后續廣播音頻技術的腦洞還會開得更大。

 

圖3:未來藍牙音頻應用將持續增長(圖源:SIG)


目前,各方勢力圍繞LE Audio的布局已經展開,預計2022年新版的安卓系統中將支持LE Audio功能,而相關的芯片研發工作也緊鑼密鼓地進行中。預計在LE Audio進入市場初期的幾年中,同時支持LE Audio和經典藍牙音頻的雙模芯片將是主流,后續隨著LE Audio滲透率的提升以及新應用場景的拓展,單模 LE Audio芯片也將陸續登場。

 

總之,未來從藍牙耳機或者其他無線音頻設備中流出的好聲音,越來越多地都會貼上LE Audio的標簽。


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