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LE Audio:下一代蓝牙音频技术

来源于 数码通 2023-10-01 03:56

蓝牙是一项关键的无线技术,已渗透到大多数行业和各种应用中。

蓝牙特别兴趣小组 (SIG) 社区支持创新功能,包括各种网状网络、512 字节扩展广告、使用编码 PHY 的远距离 ~1km、定位服务(室内定位服务)、同步通道和 LE 音频(蓝牙 5.2 规范)。每个最新的版本的蓝牙都带有新功能,可提供多种应用优势,例如克服旧蓝牙版本的限制。

关于 LE 音频技术:

蓝牙音频已经占据了市场上最大的解决方案领域,大多数耳塞和耳机均采用现有的蓝牙经典技术。然而,LE 音频将成为下一代蓝牙音频技术的游戏规则改变者。 LE 音频通过蓝牙低功耗无线当前模式提供,与使用新编解码器支持的旧版蓝牙经典选项相比,可提供高音频质量和更低的功耗。 LE Audio 配备了新的有吸引力的功能,例如多个音频流、广播音频流以克服旧版本的限制,以及蓝牙音频用例的增强功能。

LE Audio 的特点:

LC3 编解码器音频:

通常,音频编解码器用于在发送端压缩音频流并在接收端解压缩以播放音频。 LE Audio 推出了一种新的编解码器,即“低复杂性通信编解码器”(LC3),可实现高质量和低功耗功能。当满足产品要求在音频质量和功耗之间进行权衡时,LC3 以较低的数据速率提供更好的质量和灵活性。它还以比 SBC 编解码器低约 50% 的比特率提供相同质量的音频。

当前的蓝牙经典音频使用默认的 SBC 编解码器,该编解码器非常灵活,采样率高达 48khz,深度为 16 位,数据传输速率高达 345kbps。但其压缩器算法会丢失大量数据,其中LC3音频编解码器将支持8khz到48khz采样率的各种组合,每个音频样本的位深度为16、24和32位。 LC3 是 LE 音频设备的强制编解码器,支持多个音频通道,为用户提供更高质量的音频、更强大的音频、更长的电池寿命或更小的产品外形。

低能耗音频:LE(低能耗)音频这个名称是不言自明的。其音频功能支持蓝牙低功耗无线电,其中现有经典音频在蓝牙经典无线电上工作。显然,它为设计低功耗音频应用提供了各种机会。在这里,大多数用例都是由电池供电的可穿戴设备。

功耗和音频数据速率之间存在权衡,其中 LC3 编解码器有助于以低 50% 的比特率实现相同的音频质量,这意味着 LE 无线电不需要保持活动状态更长时间,这有助于降低功耗。因此,产品设计可以在更小的外形尺寸和更小的电池尺寸中容纳相同的音频质量。

多流音频:多流音频在源设备和一个或多个音频 接收器 设备之间提供独立、同步的多个音频流。例如,一部智能手机充当源设备,一个或两个或多个耳塞充当接收设备。 LE Audio 充分利用同步通道功能来实现各种应用,例如真正的无线耳塞。此功能允许源设备和接收设备之间存在多个音频流,这些流紧密同步到约 10-15 微秒。此功能可在不同音频源设备之间提供更顺畅的切换,并促进经典蓝牙 A2DP 和 HFP 配置文件的功能。

LE 音频多流可以通过连接恒定等时流 (CIS) 实现,这使得连接设备之间的逻辑传输能够在 ACL(异步连接链路)两侧传输数据。每个 CIS 可以在具有单个或多个数据包的每个 CIS 事件上使用固定或可变的数据大小以及成帧或非成帧数据。 CIS 数据流量在设备之间是单向或双向的,它使用确认协议来提高 CIS 中数据包传输的可靠性。

经典蓝牙和 LE Audio 均可与耳塞配合使用:

广播音频:一项创新功能,可增强蓝牙音频领域的用例功能。它允许一个音频源设备将音频流广播到多个(无限)音频接收器设备。

可以使用广播同步流 (BIS) 启用广播音频功能。它用于向范围内的所有接收器设备广播一个或多个恒定的相等数据流。它支持固定或可变大小,以及每个 BIS 事件上带有一个或多个数据包的成帧或非成帧数据。它使用从源设备到接收设备的单向数据流量,无需确认。通过增加每个BIS事件中的子事件数量,可以重传BIS数据包以提高传送可靠性。

广播音频允许范围内的许多接收器设备使用 2 种类型的广播方法加入正在进行的音频流:

公共广播:范围内​​的任何接收器设备都可以开始接收广播音频。

邻近广播:范围内​​的任何接收器设备都需要输入密钥才能参与任何源设备音频流。

音频分享主要可以分为以下几类:

个人音频共享:用户可以与朋友和家人分享个人移动音乐。

基于位置的音频共享:特定位置使音频源设备能够将其周围的音频流广播到音频接收设备。

例如,机场当局可以设置具有广播音频流的公共公告的音频源设备,并且该范围内的许多音频接收器设备(乘客耳塞)可以同时接收相同的音频流。

蓝牙 LE 音频用例:

LE音频将以不同的功能改变蓝牙音频领域的体验,并增强各种蓝牙音频应用。让我们讨论一些特定行业的应用:

医疗行业:

助听器:蓝牙音频让越来越多的消费者开始使用他们的音频产品。对单或双助听器、电话、低功耗和低延迟的设备要求正在迅速增加。具有 LE 音频功能的助听器提供往返于您的手机的多流音频流量,并对每个音频流进行单独控制。总体而言,LE Audio 使用户能够“无线通话、无线音乐、无线观看和无线通话”。

消费类电子产品

音频源设备(电话/媒体音频):LE 音频源设备可以将音频数据流发送到一个或多个接收设备,因为它支持多流功能。

手机、平板电脑计算机、笔记本电脑、电视、投影仪、机顶盒、流媒体播放器等都是 LE 音频源设备的一些示例。

音频接收器设备(电话/媒体音频):音频接收器将从一个或多个源设备接收音频数据。这里,多链路功能允许根据用户需求提供多流流量。

耳塞、耳机和扬声器是 LE 音频接收器设备的几个示例。

汽车行业:

音频源/接收器设备(电话/媒体音频):汽车行业正在迅速转向电动汽车 (EV)。当前的info娱乐系统使用Bluetooth Classic来播放音乐和电话配置文件,而信息娱乐中的LE Audio将提供更多功能,例如用于电话通话的音乐流和音频共享,并具有优化的功耗示例。

基于位置的音频:广播音频是 LE Audio 的一项重要功能,可以在许多不同的应用中为更多的受众提供服务。让我们通过一些示例来了解基于位置的音频:

公共电视:图书馆、候诊室、健身房、机场、火车站、餐厅、礼拜场所等公共电视需要公共广播或指令音频传输,其中LE广播多流音频可以帮助实现这一要求。

多语言支持:

研讨会/会议需要为不同地区的参与者提供不同的语言翻译,其中LE音频广播多流将为不同的参与者提供不同的语言翻译。

电影院需要对各种母语音频广播提供多语言支持,用户可以同步耳塞/耳机和助听器来选择语言音频流。

审稿编辑:郭婷

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