蓝牙 LE 音频如何增强下一代 AirPods

AirPods 第三代英雄

您可能已经注意到,几乎所有现代 iPhone 和 AirPods 都支持蓝牙 5.0(第一代 AirPods 支持蓝牙 4.2)。那么,您可能会猜测音频流是使用现代、先进的蓝牙连接发送的。没那么快!

几乎所有耳机(以及手机、平板电脑或笔记本电脑)在规格表上都列出了蓝牙 5.0,但事实并非如此。几乎所有无线音频所使用的核心蓝牙音频标准都基于所谓的”蓝牙经典”,其基础是蓝牙 2.1 + EDR。该规范已有 15 年左右的历史,虽然蓝牙技术自那时起经历了一系列的变化和改进,但大多数改进都是为了增强除用于音乐和通话的标准音频传输之外的其他功能。

两年多前,蓝牙 SIG(特殊兴趣小组)批准了新的蓝牙 5.2 标准,同时推出了新的音频规范:LE Audio。 (LE 代表低能量。)LE 音频规范的一部分是新的音频压缩编解码器:LC3。这两项技术将共同为无线耳塞和耳机带来性能和功能的巨大飞跃。这是您需要了解的内容。

LE 音频

蓝牙 4.0 的重大创新被称为”蓝牙低能耗”,这是一种全新的协议,旨在以极低的功耗提供低延迟、高带宽连接。它在接下来的几个版本中发生了很大的变化,最终在蓝牙 5.0 中获得了当今物联网设备所需的所有功能。例如,正是蓝牙 LE 使 AirTags 成为可能。

AirPods Max

即使是高端 AirPods Max 也没有充分利用蓝牙 5。

但是用于流媒体音乐或打电话的主要音频堆栈仍然基于旧的、速度较慢、耗电的蓝牙 2.1 + EDR 规范。这些音频规范被称为”经典蓝牙”。 LE Audio 在蓝牙 LE 之上构建了全新的下一代音频堆栈。支持 LE Audio 需要蓝牙 5.2 中引入的新蓝牙核心规范,但并非所有蓝牙 5.2 设备都支持 LE Audio。

许多”蓝牙 5″耳塞和耳机可能都支持蓝牙 5,但他们很少利用它。他们最多会使用蓝牙 LE 连接来进行设备发现和配对等操作,或者报告电池状态等数据。传输音频数据时,它使用旧的蓝牙经典框架。苹果没有透露 AirPods 的具体工作原理,但我们相信它们的情况也是如此。

借助 LE Audio,所有音频流都可以使用蓝牙 LE 进行传输。这可能会对电池寿命产生重大影响,将受支持设备的电池寿命延长 50% 或更多。但 LE Audio 中还内置了其他三个重要功能,可以真正改变无线音频的游戏规则。

多流音频:经典蓝牙支持每个源和接收器的单个音频流(源是您的 iPhone 或笔记本电脑,接收器是耳机或扬声器等设备)。因此,要在一对真正的无线耳塞中获得立体声,您的 iPhone 会将单个流发送到一个耳塞,然后该耳塞将建立自己的辅助链接到另一个耳塞并转发该流。然后,每个耳塞基本上都会过滤掉左声道或右声道以播放正确的声道。这是一个巧妙的技巧,可以解决已有 15 年历史的标准的局限性,但我们迫切需要一种更好的方法。

通过 LE Audio,源设备可以向接收设备发送多个单独的独立流,并使它们高度同步(在数十微秒内)。因此,您的左耳塞与手机建立连接,并仅接收左音频通道的流,而右耳塞则与手机建立另一个连接,仅接收右音频通道的流,所有这些都是同步的。

LE 音频多流 LE Audio 支持多个独立流和多个同时连接,而不是当今用于无线耳塞的黑客技术。

蓝牙 SIG

广播和多点音频:经典蓝牙支持单个源设备(您的手机或笔记本电脑)和单个接收器设备(耳机或扬声器)。聪明的开发人员已经找到了一些有限的方法来解决这个问题,但它始终是一种黑客行为。

LE Audio 支持更多连接配置,包括网状网络、一对多和多对一连接。因此,您可以让一个设备同时将音频发送到多组耳机。或者,您可以使用同时连接到手机和笔记本电脑的耳塞。不是无缝切换,而是真正的多源音频。

此外,该规范采用了蓝牙 SIG 命名为 Auracast 的技术。这是一种源广播信号的方式,可以让许多用户同时”加入”。有关流的必要信息将发送到您的蓝牙源设备(例如您的手机或笔记本电脑),该设备告诉您的配对接收器(您的耳塞或耳机)如何接收正确的音频流。

想象一个电影院。您坐在座位上,拿出手机,手机上会显示附近的多个广播节目——您即将观看的电影的多种不同语言的音轨。您选择所需的语言,配对的耳塞就会自动开始接收正确的音频广播流。剧院中的每个人都可以同时使用此功能。同样的概念可以彻底改变研讨会和其他大型演示。

或者考虑一下健身房,它可以提供多个音乐”电台”,供顾客使用蓝牙耳机收听,而不是用扬声器播放音乐,掩盖重物的敲击声和椭圆机的呼呼声。它还可以通过蓝牙频道广播来自安装的电视的音频。只需拿出手机,选择您想听的音乐或电视音频,手机就会告诉您的耳机如何连接到健身房的广播系统,然后它们将直接从源头接收独立的流媒体。

除了通过手机或笔记本电脑上的菜单加入之外,您还可以通过扫描二维码或点击 NFC 标签来加入广播。

蓝牙 LE 音频 Auracast 来自蓝牙 SIG 的一个虚假示例,展示了在机场可以加入多个广播的情况。

蓝牙 SIG

LC3 编解码器:经典蓝牙仅需要支持单一形式的音频压缩:SBC 编解码器(低复杂性子带编解码器的缩写)。可能支持其他编解码器(Apple 使用 AAC,许多其他编解码器使用高通的 AptX 或索尼的 LDAC),但它们完全是可选的。 LE Audio 需要一个新的低复杂度编解码器 LC3,它应该要好得多。

LC3 编解码器

LC3(低复杂性通信编解码器的缩写)非常重要,值得进一步解释。从技术上讲,它只是压缩音频的另一种方式,如 SBC、AAC、AptX、MP3 和 LDAC。正如一些人声称的那样,它不是”无损”音频编解码器。但支持它是 LE Audio 规范的强制部分,并且它比旧的强制编解码器 SBC 有了巨大的改进。

与所有有损音频压缩一样,当您使用较高的比特率时,听起来会更好。但它比 SBC 先进得多,同时保持非常简单的解码复杂性,从而延长电池寿命。它的延迟也低得多——我们还没有实际数据,但像 SBC 和 AAC 这样的编解码器的总延迟通常超过 200 毫秒,而 LC3 的默认帧时间仅为 10 毫秒,因此即使使用完整编码和解码管道的延迟可能远低于 100 毫秒。

LE Audio LC3 比较 在蓝牙 SIG 自己委托的研究中,LC3 的比特率低于 SBC 的一半。它可能无法击败 AAC 或 AptX,但对于最低要求的编解码器来说这是一个巨大的改进。

蓝牙 SIG

蓝牙 SIG 只是将 LC3 与其旧的强制编解码器 SBC 进行了真正的比较,发现它在比特率一半或更低的情况下具有卓越的音质。您可以聆听下面的并排示例。我们建议您使用有线耳机,而不是蓝牙耳机!

后来音频爱好者的实验表明,LC3 在相同比特率下与真正优秀的 AAC 编码器的质量并不完全匹配,但它相当接近,同时具有更低的延迟和复杂性。

当然,就像经典蓝牙一样,设备制造商不必一直使用 LC3 压缩。产品必须支持它才能成为经过认证的 LE 音频设备,但仍可以使用其他可选编解码器(例如 AAC 或 AptX)。

换句话说,苹果可能会在未来支持 LE Audio 的产品中坚持使用 AAC 压缩,但如果 LC3 的质量足够接近,它可能会选择使用它与 AirPods 进行通信,以提高电池寿命和延迟.

至少您会知道您购买的任何支持 LE Audio 的产品都能够使用 LC3。例如,未来的 iPhone 连接到未来的汽车音响系统,听起来可能比您今天有时使用的默认 SBC 编解码器好得多。最低公分母正在变得更好,尤其是在非常低的比特率下,这对每个人都有好处。

LE Audio 会出现在 iPhone 和 AirPods 上吗?

当然,最大的问题是:Apple 何时会加入 LE 音频潮流?目前,Android 13 支持蓝牙 5.2 规范和 LE 音频,但我能找到的任何耳机都不支持。有些人声称支持蓝牙 5.2,但这是 LE Audio 所需的基础 – 它实际上并不能保证支持它。高通今年才开始交付设备连接芯片和耳塞平台(QCC5171 和 QCC307x),其中包括对 LE 音频的支持。

所以它即将到来,而且很快,但每个人都在猜测它何时会出现在 Apple 产品中。

AirPods Pro

即将推出的第二代 AirPods Pro 是否使用蓝牙 LE 音频?

当然,对于 iPhone、iPad 和 Mac 等源设备,将需要新硬件。在固件更新中添加蓝牙 5.2 支持和 LE 音频的可能性极小。目前尚不清楚第三代 AirPods、AirPods Pro 和 AirPods Max 中当前使用的 H1 处理器是否能够升级以支持该规格,但值得怀疑。

但是,一些人声称 AirPods Max 的测试版固件更新(与 iOS 16 的开发者测试版一致)已启用该设备上的 LC3 编解码器支持。这并不一定表明 LE Audio 即将到来——完全可以将 LC3 编解码器与经典蓝牙一起使用,就像苹果现在选择使用 AAC 而不是 SBC 编解码器一样。您无法获得 LE Audio 的所有其他好处,但改用较低复杂性和较低延迟的编解码器可能会延长电池寿命或具有其他好处。

这似乎更像是苹果产品何时支持 LE 音频的问题,而不是是否支持 LE 音频的问题。这是近 20 年来对蓝牙音频标准的首次重大改革,对所有人都有重大好处。 LE Audio 和 LC3 可以完成 A2DP(高级音频分发配置文件,当前的音频流蓝牙技术)和 HFP(免提配置文件,当前用于在汽车等中进行免提通话的蓝牙技术)可以做的一切,而且只会更好,还有更多。

在一两年内,LE Audio 将成为几乎所有流行无线芯片组及其软件堆栈的一部分,并且至少在高端 Android 设备和许多新车中很常见。如果没有它,Apple 就有被抛在后面的风险,虽然它可能会找到自己的专有方式在未来的 AirPods 中包含类似的功能,但对于 iPhone 来说,在连接到任何非 Apple 设备时只能使用经典蓝牙将是一个糟糕的主意。 /p>