藍(lán)牙技術(shù)最初僅是手機(jī)與耳機(jī)之間的簡(jiǎn)單無(wú)線連接。自誕生以來(lái)，它已成為音樂(lè)、通話、游戲和聽力輔助等消費(fèi)級(jí)和專業(yè)設(shè)備的無(wú)形基礎(chǔ)架構(gòu)。藍(lán)牙向更多用例的演進(jìn)并非由單一突破推動(dòng)，而是通過(guò)無(wú)線電創(chuàng)新、編解碼器、傳輸方案和電源管理策略的穩(wěn)步積累共同增強(qiáng)了無(wú)線音頻的用戶體驗(yàn)。如今，全新的架構(gòu)基準(zhǔn)——藍(lán)牙低功耗音頻（LE Audio）承諾提供低功耗、高質(zhì)量和可擴(kuò)展的音頻傳輸，為標(biāo)準(zhǔn)開辟更廣泛的應(yīng)用范圍。

藍(lán)牙經(jīng)典音頻的演進(jìn)歷程

1999年藍(lán)牙1.0引入的原始基本速率無(wú)線電使用1 Msym/s的高斯頻移鍵控技術(shù)，在2.4 GHz頻段的79個(gè)信道中跳頻，以緊密的時(shí)分雙工節(jié)奏交替?zhèn)鬏敺较?。這種技術(shù)提供的短距離穩(wěn)健性和可靠性幫助實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)有線設(shè)備相當(dāng)?shù)男阅堋?/p>

2003年，高級(jí)音頻分發(fā)配置文件（A2DP）作為藍(lán)牙經(jīng)典立體聲音頻流傳輸?shù)膯⒂脴?biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)，標(biāo)志著該技術(shù)從語(yǔ)音擴(kuò)展到音樂(lè)播放。A2DP使用音頻/視頻分發(fā)傳輸協(xié)議進(jìn)行流管理，并規(guī)定子帶編解碼器（SBC）作為其基線音頻壓縮格式。SBC編解碼器采用4或8頻段分析/合成濾波器組和自適應(yīng)比特分配，立體聲內(nèi)容的比特率范圍為128至345 kbps。

2004年，藍(lán)牙2.0引入增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率（EDR），將有效載荷移至π/4 DQPSK或8 DPSK調(diào)制，將總吞吐量提升至2-3 Mb/s，同時(shí)保留GFSK用于數(shù)據(jù)包頭。這一創(chuàng)新提升了立體聲流媒體質(zhì)量，推動(dòng)了十年來(lái)的采用。

2010年左右，藍(lán)牙4.0引入了藍(lán)牙低功耗（BLE）1M PHY技術(shù)。這種新的無(wú)線電技術(shù)繼續(xù)使用GFSK，但針對(duì)低占空比和間歇性突發(fā)進(jìn)行了優(yōu)化。這與BR/EDR（基本速率/增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率）的根本差異導(dǎo)致人們常用"藍(lán)牙經(jīng)典"一詞來(lái)區(qū)分藍(lán)牙1.0與BLE。

藍(lán)牙低功耗音頻的技術(shù)突破

2016年末，藍(lán)牙5.0引入LE 2M PHY，將符號(hào)速率翻倍至2 Msym/s。對(duì)于健康的鏈路余量，將數(shù)據(jù)包空中時(shí)間減半可以減少碰撞暴露并降低每比特傳輸?shù)哪芰俊?/p>

到2020年，藍(lán)牙5.2或藍(lán)牙LE Audio將焦點(diǎn)從連續(xù)流媒體根本轉(zhuǎn)移到專門圍繞截止時(shí)間設(shè)計(jì)的傳輸。LE Audio利用現(xiàn)有的LE 1M和LE 2M PHY，但通過(guò)等時(shí)信道——具有時(shí)序承諾的時(shí)隙——傳輸音頻。

等時(shí)信道架構(gòu)有兩種形式：連接等時(shí)流（CIS）是單播流，其參數(shù)（間隔、子事件、重傳）可以調(diào)整以在有界抖動(dòng)下滿足幀截止時(shí)間，使無(wú)線電能夠在突發(fā)間隙可預(yù)測(cè)地休眠，而應(yīng)用程序準(zhǔn)確知道幀何時(shí)到達(dá)。

廣播等時(shí)流（BIS）——商業(yè)品牌為Auracast——將該調(diào)度擴(kuò)展到一對(duì)多傳輸，實(shí)現(xiàn)無(wú)連接音頻傳輸?shù)綗o(wú)限接收器。

LC3編解碼器：效率與質(zhì)量的完美平衡

LE Audio的低復(fù)雜度通信編解碼器（LC3）從根本上改變了比特率-質(zhì)量-復(fù)雜度的平衡。經(jīng)過(guò)同行評(píng)議的語(yǔ)音和音樂(lè)聽力測(cè)試表明，LC3在大約一半的比特率下，與SBC和mSBC相比提供了卓越的感知質(zhì)量；它還提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)包丟失隱藏和靈活的幀大小，包括低延遲模式，使編碼延遲在端到端預(yù)算中占更小份額。

助聽器應(yīng)用的革命性改進(jìn)

現(xiàn)代助聽設(shè)備是多個(gè)麥克風(fēng)、數(shù)字信號(hào)處理器和微型電源的復(fù)雜組裝體。除了完全耳道式（CIC）和隱形耳道式（IIC）設(shè)計(jì)外，大多數(shù)助聽器集成兩個(gè)或更多麥克風(fēng)以支持定向處理、波束成形和降噪。緊湊的外形因子嚴(yán)重限制了電池容量，使能效至關(guān)重要。

與藍(lán)牙經(jīng)典相比，LE Audio通過(guò)三種廣泛機(jī)制提高能效：LC3編解碼器在顯著低于藍(lán)牙經(jīng)典中使用的SBC編解碼器的比特率下實(shí)現(xiàn)等效的感知音頻質(zhì)量；LE 1M和2M PHY相對(duì)于BR/EDR減少每包空中時(shí)間；連接等時(shí)流（CIS）實(shí)現(xiàn)精確調(diào)度，允許無(wú)線電在傳輸間隙休眠。

真無(wú)線立體聲的架構(gòu)優(yōu)勢(shì)

藍(lán)牙經(jīng)典的A2DP僅支持單音頻流。在藍(lán)牙經(jīng)典的真無(wú)線立體聲設(shè)備中，一個(gè)耳塞作為主設(shè)備，從手機(jī)接收立體聲流并將音頻中繼到輔助耳塞——這是一種轉(zhuǎn)發(fā)或中繼架構(gòu)。額外的傳輸跳增加了輔助耳塞的延遲，同時(shí)增加了主設(shè)備的功耗。

LE Audio完全消除了這一限制。該技術(shù)的雙CIS功能讓手機(jī)直接向兩個(gè)耳塞發(fā)送同步的左右聲道流。這種架構(gòu)轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)了從手機(jī)到左右耳塞或助聽器的獨(dú)立CIS連接，實(shí)現(xiàn)同步立體聲傳輸而無(wú)需中繼。

游戲音頻的性能提升

游戲代表了無(wú)線音頻的嚴(yán)苛壓力測(cè)試。藍(lán)牙經(jīng)典的耳機(jī)配置文件（HSP）和免提配置文件（HFP）支持語(yǔ)音通信的雙向音頻，但存在根本限制：它們僅以單聲道傳輸，最大采樣率為16 kHz，限制了空間音頻質(zhì)量和語(yǔ)音保真度。

LE Audio單播語(yǔ)音通過(guò)支持采樣率高達(dá)32 kHz的立體聲音頻改變了這一場(chǎng)景，顯著改善了游戲的空間音頻和語(yǔ)音質(zhì)量，同時(shí)保持與其他玩家的語(yǔ)音通信。

Auracast廣播音頻的突破

藍(lán)牙經(jīng)典僅支持一個(gè)活動(dòng)音頻連接，通常提供約10米的范圍，使其從根本上不適合講堂、教堂、健身房和機(jī)場(chǎng)等廣播場(chǎng)景。

LE Audio引入了廣播等時(shí)流（BIS），商業(yè)品牌為Auracast，實(shí)現(xiàn)真正的一對(duì)多音頻傳輸。多個(gè)助聽器、耳機(jī)和耳塞可以接收相同的廣播，可能是公共的（如機(jī)場(chǎng)公告）或私人的（加密、不可發(fā)現(xiàn)、可選密碼保護(hù)）。典型的Auracast范圍室內(nèi)可達(dá)30米，室外可達(dá)100米，取決于環(huán)境和配置。

音頻測(cè)試的重要性

LE Audio比其前身藍(lán)牙經(jīng)典更高效地傳輸音樂(lè)或語(yǔ)音信號(hào)。音頻工程師仍需驗(yàn)證其設(shè)備的音頻性能，確保最終用戶的體驗(yàn)。

聽者的耳廓（耳朵外部）和耳道是播放系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。例如，低頻響應(yīng)和主動(dòng)降噪的有效性高度依賴于設(shè)備與聽者耳道之間的密封。類似地，耳戴式和頭戴式耳機(jī)與聽者的耳廓相互作用。

人體測(cè)試裝置——最著名的是GRAS KEMAR（Knowles Electronics聲學(xué)研究人體模型）頭部和軀干模擬器——集成了軟性、可變形的人體耳廓，復(fù)制了現(xiàn)實(shí)的插入和密封條件。這些允許準(zhǔn)確復(fù)制插入深度、密封、低頻響應(yīng)和ANC性能。

未來(lái)展望

藍(lán)牙音頻不再由單一無(wú)線電或單一配置文件定義。它由定時(shí)管道定義——用更少比特制造更好聲音的編解碼器、保證這些比特何時(shí)到達(dá)的傳輸、大部分時(shí)間可以休眠的無(wú)線電，以及讓編解碼器工作更輕松的前端處理。

助聽器說(shuō)明了回報(bào)：陣列和波束成形首先改善可懂度；LC3以低延遲壓縮；CIS調(diào)度傳送；無(wú)線電休眠；電池持久。游戲和公共廣播等其他應(yīng)用的增強(qiáng)進(jìn)一步強(qiáng)化了采用這一尖端技術(shù)的理由。

雖然藍(lán)牙音頻始于1999年基本速率無(wú)線電上的低帶寬、單聲道語(yǔ)音技術(shù)，但超過(guò)25年的演進(jìn)產(chǎn)生了根本性的架構(gòu)轉(zhuǎn)變。LE Audio用調(diào)度的、低功耗、可擴(kuò)展的音頻傳輸取代了連續(xù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)流，使新類別的設(shè)備和用例成為可能。標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)就緒，音頻測(cè)試系統(tǒng)已更新以集成新的傳輸技術(shù)；剩下的就是執(zhí)行——廣泛部署LE Audio，使音頻變得即時(shí)、清晰和包容。

Q&A

Q1：什么是藍(lán)牙LE Audio？它有哪些主要優(yōu)勢(shì)？

A：藍(lán)牙LE Audio是藍(lán)牙5.2引入的新一代無(wú)線音頻技術(shù)，通過(guò)等時(shí)信道傳輸音頻。主要優(yōu)勢(shì)包括：比藍(lán)牙經(jīng)典功耗更低、支持一對(duì)多廣播傳輸、提供更好的同步性能、以及使用LC3編解碼器在更低比特率下實(shí)現(xiàn)更高音質(zhì)。

Q2：Auracast技術(shù)能做什么？適用于哪些場(chǎng)景？

A：Auracast是LE Audio的廣播功能，支持一對(duì)多音頻傳輸。適用場(chǎng)景包括機(jī)場(chǎng)公告、教堂布道、健身房指導(dǎo)、會(huì)議演講等公共廣播場(chǎng)合。它可以讓多個(gè)助聽器、耳機(jī)同時(shí)接收相同音頻，傳輸范圍室內(nèi)可達(dá)30米，室外可達(dá)100米。

Q3：LC3編解碼器相比SBC有什么改進(jìn)？

A：LC3編解碼器是LE Audio的核心技術(shù)，相比傳統(tǒng)SBC編解碼器，LC3在大約一半的比特率下就能提供更好的音質(zhì)，同時(shí)支持更靈活的幀大小和更強(qiáng)的數(shù)據(jù)包丟失恢復(fù)能力，延遲更低，計(jì)算復(fù)雜度適中，特別適合小型化設(shè)備使用。