‌蓝牙低功耗音频(Bluetooth LE Audio)的幕后解析

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https://blog.csdn.net/weixin_47456647/article/details/155188246?spm=1011.2415.3001.5331

声明

Peter Liu 所表达的观点仅代表其个人(作为蓝牙技术联盟(SIG)董事会的独立成员),不一定反映蓝牙 SIG 或其雇主的官方政策或立场。

蓝牙 LE Audio 介绍

在 20 年创新的基础上,蓝牙 LE Audio 将提升蓝牙音频的性能、增加对助听器的支持,并引入Auracast™广播音频------ 这是一项创新功能,既能让你与周围人共享音频体验,也能让你在机场、酒吧、健身房、影院、会议中心等公共场所收听音频。

最近,我有机会与 Peter Liu 交流,他是即将推出的蓝牙 LE Audio 规范的主要贡献者之一。Liu 分享了这项突破性蓝牙技术背后的研发历史、动机与目标。

与 Peter Liu 的问答

蓝牙技术为何能在过去 20 年保持生命力,它的独特与成功之处是什么?

蓝牙技术在工作组中有着开放协作的文化,能让最优的技术进展融入标准;它还以 "服务" 形式提供音频传输(针对不同音频形态量身定制),而非像其他无线标准那样让开发者零散地拼凑协议栈。因此,我觉得可以把蓝牙技术看作 "设备网络的操作系统"。

蓝牙音频带来的最大影响是什么?

蓝牙技术强化了人们与音乐的联结:从音频的可靠性与音质起步,让厂商能专注于 "易用性",进而推动了音频在更多场景的普及。最终,音乐在人们生活中变得更常见,也让人们与音乐的距离更近了。

你在蓝牙 LE Audio 规范的研发中扮演了什么角色?

我担任过《Presentation Delay》(现为基础音频配置文件 BAP 的一部分)的联合编辑,还审阅过 LC3(低复杂度通信编解码器)规范;我分享过蓝牙经典版本的经验教训、优质音频体验的设计案例,以及蜂窝语音的延迟预算文献调研。

我也是较早倡导将 LC3 用于音乐的人之一,并协助在 WidEx 的 Michael Ungstrup 组织的 HAWG(助听器工作组)音频信息测试中加入了 LC3-48K。起初,工作组对 LC3 是否适用于音乐测试存在不确定性 ------ 毕竟 LC3 最初是为语音文件设计的。后来,我们整合了 LC3 与 SBC,Bill Rainbow(Bose)和 Luc Orgeril(NXP)的 Sam Geerarts 收集了测试音轨。令人感慨的是,在 2017 年底的假期里,来自 23 家成员公司的 135 名听众共同参与了这次测试 ------ 这无疑是蓝牙历史上规模最大的一次 "协作舰队",最终验证了 LC3 同时适用于语音和音乐。这就是 SIG 带来的可扩展性!

自 2018 年 7 月起,我成为蓝牙 SIG 董事会成员。在此职位上,我与领导层和团队密切合作,支持成员公司推出这一代音频规范(从 2019 年底发布的蓝牙 Core 5.2 开始)。

蓝牙 LE Audio 最让你兴奋的点是什么?

毫无疑问是它重新点燃了蓝牙技术的创新 ------ 后续还有更多进展,会让蓝牙从 "单纯替代有线" 升级为 "设备网络的操作系统"。LE Audio 最具影响力的特性是:首次以互操作的方式在同一无线电中原生整合音频与数据,这让基于专有配置文件的双模方案显得有些过时。

在同一无线电中整合音频与各类数据,让开发者能轻松结合这两者;这会让音频移动设备的数量远超如今的智能手机和耳机。反过来,这将让音乐、通信、传感遥测、语音等融入更多用户的生活场景(甚至是我们现在无法想象的场景)。而且,它的实时性比之前的蓝牙技术强得多 ------ 比如 LE Audio 有了等时通道,这是蓝牙之前没有的。正因如此,现在蓝牙技术才能通过设备网络协作,为终端用户提供更丰富的体验。

可以详细介绍下 LC3 吗?

LC3 是 14 年来(自 SBC 之后)首款新的蓝牙编解码器,它同时适用于音乐级音频和低延迟语音通信。除了更高的压缩比,LC3 还有一个未被过多关注的特点:10ms 的帧长。这很关键,因为许多蓝牙技术服务的应用(如 VoIP、电话会议、5G VoLTE)都使用帧长为 10ms 倍数的音频编解码器。因此,10ms 的 LC3 对这些系统更 "友好"(比如经典蓝牙使用 7.5ms 帧长,但这不会带来成比例的更低延迟,其目的是提升 HEQ)。而 LC3 也具备向后兼容性。

蓝牙技术的未来会基于 10ms 帧长(因为互联网音频的帧长就是 10ms)。所以我很期待更多边缘设备和物联网设备能便捷地集成蓝牙音频 ------ 毕竟现在有了 10ms 的编解码器。

蓝牙 LE Audio 将解决哪些市场挑战?

我认为成员公司将能应对两大挑战:无延迟妥协的小型耳机 ,以及无摩擦的社交音乐体验

  • 耳机:如今的真无线耳机都有较高延迟,仅适用于双单声道语音或播放云端存储的媒体。延迟增加是因为专有方案需要绕开蓝牙经典音频的 "点对点拓扑限制" 来维持双耳同步,若同步不足会导致立体声成像不一致、音频流不稳定等问题;而在蓝牙 LE Audio 中,同步是设计原生支持的,不仅支持两路流,还能支持蓝牙链路容纳的任意多路流 ------ 这也为后续的社交音频奠定了基础。
  • 社交音乐:即与朋友(甚至一群朋友)共享音乐。我们都有这个需求,但蓝牙经典技术基于 "替代有线" 的模型,阻碍了这种体验。而新一代音频技术采用了 2020 年 CES 蓝牙 SIG 新闻稿中提到的 "多对多" 模型(而非 "一对一"),这是基于位置的音频共享的第一步。接下来会实现 "私人体验与不同程度社交体验之间的无缝切换"------ 在 LE Audio 的基础协议栈推向市场后,我很期待与其他成员公司合作推进这一点。
标准的重要性是什么?蓝牙 LE Audio 将如何进一步提升音频市场的互操作性与规模化?

标准是互操作性的关键。对于蓝牙 LE Audio 而言,这意味着 "音频源设备" 与 "用户端音频设备" 之间的互操作 ------ 不仅是音频传输,还包括元数据交换、体验控制的协同(比如用户某一刻通过源设备控制体验,下一刻切换到穿戴设备控制,甚至让周围的设备网络自主适配)。蓝牙 LE Audio 结合其他蓝牙技术模块,就能实现这一点;所以可以把这些模块的集合看作 "设备网络的操作系统"。

简而言之,这一切都是为了给终端用户带来更好的体验:在一个融合了音频、计算、传感、照明、视频的世界里,让用户在不同场景间获得无缝的体验连续性。这就是 "规模化",也是蓝牙技术的核心优势之一。

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