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標(biāo)題: 加速TWS耳機(jī)市場爆發(fā)！藍(lán)牙BLE Audio標(biāo)準(zhǔn)詳解 [打印本頁]
作者: 科技Party    時(shí)間: 2023-4-8 04:37
標(biāo)題: 加速TWS耳機(jī)市場爆發(fā)！藍(lán)牙BLE Audio標(biāo)準(zhǔn)詳解
去年11月22日，芯智訊就曾發(fā)布了一篇題為《TWS耳機(jī)的未來：藍(lán)牙BLE Audio將至，手機(jī)大廠將一統(tǒng)天下？》的文章，率先曝光了藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）即將發(fā)布的全新的藍(lán)牙BLE Audio標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)介紹了該標(biāo)準(zhǔn)將會對真無線藍(lán)牙耳機(jī)（TWS耳機(jī)）市場的推動作用。

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▲藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟市場營銷副總裁Ken Kolderup
美國當(dāng)?shù)貢r(shí)間2020年1月6日，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）在美國拉斯維加斯CES2020舉行了媒體發(fā)布會，正式推出藍(lán)牙無線音頻的下一代標(biāo)準(zhǔn)Bluetooth LE Audio。
我們都知道，此前經(jīng)典藍(lán)牙（Bluetooth Classic）無線傳輸?shù)囊纛l是經(jīng)典的藍(lán)牙音頻（Classic Audio），而Bluetooth LE Audio，顧名思義，就是低功耗藍(lán)牙音頻，其不僅將支持與Classic Audio相同的音頻產(chǎn)品和用例的開發(fā)，還引入了令人興奮的新功能，這些功能有望改善其性能，并能夠創(chuàng)建新產(chǎn)品和用例。
Bluetooth LE Audio全面支持藍(lán)牙5.1標(biāo)準(zhǔn)和下一代Bluetooth LE的ISOC（isochronous）架構(gòu)，為TWS耳機(jī)市場帶來了創(chuàng)新解決方案，加速TWS耳機(jī)市場爆發(fā)。


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下面我們來看看，Bluetooth LE Audio具體有哪些新功能和改善：

一、無線多路直連
目前很多的TWS耳機(jī)都采用的是左右耳機(jī)非同步傳輸?shù)姆桨?，主要?2.4GHz藍(lán)牙信號轉(zhuǎn)發(fā)方案和LBRT磁感應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方案兩種。
而不管是何種轉(zhuǎn)發(fā)方案，都會帶來主耳機(jī)功耗更大、電池也更快耗盡，而一旦主耳機(jī)不工作，副耳機(jī)也將無法使用。同時(shí)還有連接穩(wěn)定性和時(shí)延上的問題。
因此，相對于需要區(qū)分主副耳機(jī)的TWS連接方案來說，可以將聲音信號分兩路同時(shí)傳遞到左右耳機(jī)單元，不分主副耳機(jī)的方案，不僅可以有效避免電波損耗，還可以降低延遲以及提高連接穩(wěn)定性，帶來更好的用戶體驗(yàn)。
而此前不分主副耳機(jī)的TWS連接方案主要有：蘋果采用的監(jiān)聽方案和高通采用的雙連接方案。同時(shí)，市場上也有一些其他的芯片廠商開始另辟蹊徑，通過其他的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)不分主副耳機(jī)的“雙發(fā)”的效果。


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但是這其中存在幾個(gè)問題，一個(gè)是專利問題，相對來說，蘋果、高通等音頻技術(shù)大廠在不分主副耳的音頻傳輸方案上已經(jīng)有較多的技術(shù)專利，其他的類似的方案或?qū)袑＠[患；另一個(gè)問題則是，各家芯片廠商都各自為戰(zhàn)，沒有統(tǒng)一的可以不分主副耳機(jī)的藍(lán)牙音頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)，將會造成TWS耳機(jī)兼容性上的問題，因?yàn)楹芏喾桨感枰謾C(jī)端的支持，特別是跨芯片平臺比較難兼容。例如，高通芯片方案的TWS耳機(jī)，與采用蘋果或華為海思芯片的手機(jī)就可能無法兼容。
顯然，這些問題都阻礙了TWS耳機(jī)市場的發(fā)展。
而正如此前芯智訊所預(yù)告的那樣，Bluetooth LE Audio加入了全新的多重串流音頻（Multi-Stream Audio）功能，實(shí)現(xiàn)了單一音頻源設(shè)備（source device）與一個(gè)或多個(gè)音頻接收設(shè)備之間，同步進(jìn)行多重且獨(dú)立的音頻串流傳輸。

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也就是說，Bluetooth LE Audio不僅徹底解決了TWS耳機(jī)雙耳直連的標(biāo)準(zhǔn)問題和兼容性問題，并且一個(gè)音頻源甚至可以連接多個(gè)無線音頻接受設(shè)備。
藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟助聽器工作組(Hearing Aid Working Group)主席、WiFore Consulting公司首席技術(shù)官Nick Hunn表示：“針對真無線入耳式耳機(jī)等產(chǎn)品，開發(fā)者將能夠使用多重串流音頻功能來提高性能。例如，多重串流音頻可提供更好的立體聲體驗(yàn)，使語音助手服務(wù)的使用更加無縫，并使多臺音源設(shè)備之間的切換更加順暢?！?br />
二、支持廣播音頻
此外，Bluetooth LE Audio還加入了廣播音頻（Broadcast Audio）技術(shù)，使音頻源設(shè)備可以將一個(gè)或多個(gè)音頻流廣播到無限數(shù)量的音頻接收設(shè)備上。而廣播音頻技術(shù)的加入，也為創(chuàng)新提供了重要的新機(jī)會，包括啟用新的藍(lán)牙用例“音頻共享”。
據(jù)介紹，基于廣播音頻技術(shù)的藍(lán)牙音頻共享，可以是個(gè)人的，也可以是基于位置的。通過藍(lán)牙音頻共享，人們將能夠與周圍的其他人共享藍(lán)牙音頻體驗(yàn)；例如，與家人和朋友共享智能手機(jī)中的音樂。而通過基于位置的音頻共享，則適用于機(jī)場、酒吧、體育館、電影院和會議中心等公共場所。
藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟董事會成員、Bose公司負(fù)責(zé)人Peter Liu表示：“基于位置的音頻分享功能有望改變我們體驗(yàn)環(huán)境的方式。例如，在公共場所，電視即使處于靜音模式，仍可通過廣播音頻的方式，讓人們接收到電視音頻信號，而像劇院和演講廳等場所將能夠分享音頻，甚至可以為聽力受損的訪客提供幫助，同時(shí)還具有多語種可供選擇。”

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歐洲聽力儀器制造商協(xié)會秘書長Stefan Zimmer表示：“LE Audio將推動藍(lán)牙助聽器的開發(fā)，從而為越來越多的聽力損失者帶來藍(lán)牙音頻的所有好處。LE Audio將成為助聽器和助聽器用戶最重要的進(jìn)步之一。”
藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟市場營銷副總裁Ken Kolderup也表示，LE Audio規(guī)范的設(shè)計(jì)完全支持助聽器開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。Kolderup預(yù)計(jì)，兼容LE Audio標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品將在2020年下半年出現(xiàn)，并在未來三年左右的時(shí)間內(nèi)將LE Audio聆聽選項(xiàng)集成到場館中。

三、全新音頻編解碼器LC3

對于TWS耳機(jī)來說，主要還是用來接收音頻，而音質(zhì)效果的好壞則直接影響著用戶的體驗(yàn)。而目前最廣泛應(yīng)用于經(jīng)典藍(lán)牙的音頻編解碼格式有SBC、AAC和APTX。
其中，SBC是藍(lán)牙音頻傳輸協(xié)議強(qiáng)制規(guī)定的編碼格式，所有的藍(lán)牙音頻芯片都會支持這個(gè)協(xié)議，但這個(gè)碼率只有320kbps，而且因?yàn)樗{(lán)牙傳輸中間設(shè)備是需要轉(zhuǎn)碼，而每次轉(zhuǎn)碼都會損失細(xì)節(jié)，所以導(dǎo)致SBC的聽感會比原始的MP3要差不少。
相比之下，蘋果主推的AAC和高通CSR的APTX、索尼的LDAC雖然音質(zhì)效果更佳，但并不是其他藍(lán)牙音頻芯片廠商想用就能用的，同樣終端TWS耳機(jī)品牌廠商，想要提供更好音質(zhì)，大多也只能選擇高通的芯片方案。
所以，對于其他的TWS耳機(jī)品牌廠商來說，除了高通之外，可以選擇的高音質(zhì)藍(lán)牙音頻技術(shù)方案是很有限的，而這在某種程度上也阻礙了TWS耳機(jī)在音質(zhì)上的提升。
而此次發(fā)布的Bluetooth LE Audio則集成了全新的高音質(zhì)、低延遲以及低功耗的音頻編解碼器LC3。
據(jù)介紹，LC3的采樣率為：8、16、24、32、44.1、48kHz，比特率：16-320kbps ，幀長：7.5、10ms。具有在低數(shù)據(jù)速率條件下也能提供高音質(zhì)的特性，將為開發(fā)者提供巨大的靈活性，使其在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)能夠更好地在音質(zhì)和功耗等關(guān)鍵產(chǎn)品屬性之間進(jìn)行權(quán)衡。
而根據(jù)藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟和Fraunhofer IIS公司（LC3編解碼技術(shù)貢獻(xiàn)者）給出的標(biāo)準(zhǔn)立體聲實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，相較于Classic Audio的SBC編解碼器，LC3將能夠提供更高的音質(zhì)效果，甚至在比特率降低50%的情況下也能保持較高的音質(zhì)效果。


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Fraunhofer IIS公司通信音頻部主管Manfred Lutzky表示：“開發(fā)者將能夠利用這一優(yōu)勢，打造出電池壽命更持久的產(chǎn)品，或在滿足當(dāng)前功耗需求的情況下，通過使用更小尺寸的電池來優(yōu)化產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)尺寸。”
值得一提的是，來自德國的Fraunhofer IIS公司不僅是此次Bluetooth LE Audio的LC3編解碼技術(shù)貢獻(xiàn)者，同時(shí)其也是MP3/AAC技術(shù)的貢獻(xiàn)者。
而除了已經(jīng)成為了Bluetooth LE Audio強(qiáng)制性編解碼器的LC3之外，F(xiàn)raunhofer IIS還在LC3的基礎(chǔ)上推出了有著更多優(yōu)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化方案LC3plus。
Fraunhofer IIS中國代表處技術(shù)銷售經(jīng)理鄒霽告訴芯智訊：“LC3plus是LC3的擴(kuò)展版，其在LC3的所有功能基礎(chǔ)上還具有極高的傳輸魯棒性、極低延遲以及高分辨率音頻傳輸能力。
1、為了提高魯棒性，LC3plus包含了非常高性能的丟包隱藏算法以及諸如信道編碼或冗余幀模式之類的前向糾錯(cuò)方案。
2、編解碼器可以在幾種低延遲模式下工作，比如2.5ms的幀長延時(shí)可低至5ms。
3、LC3plus的專用高分辨率音頻模式最高可提供24bit和96kHz的高質(zhì)量音頻，是十分適用于高質(zhì)量無線耳機(jī)和高質(zhì)量游戲耳機(jī)的開放標(biāo)準(zhǔn)音頻編解碼器。
據(jù)介紹，目前ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會）已將LC3plus標(biāo)準(zhǔn)化為TS 103634，并由于將其納入2019 DECT標(biāo)準(zhǔn)而為DECT帶來了超寬帶語音/音頻質(zhì)量。其寬帶容量是前一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的兩倍。專為DECT信道特性而設(shè)計(jì)的LC3plus信道編碼允許在失真嚴(yán)重的DECT信道上傳輸LC3plus有效載荷，即使手機(jī)離基站很遠(yuǎn)，也可以進(jìn)行通話而不會中斷。
鄒霽對芯智訊表示：“LC3標(biāo)準(zhǔn)有望在2020年上半年發(fā)布，F(xiàn)raunhofer IIS將第一時(shí)間為業(yè)界提供開發(fā)代碼，目前Cadence和Synopsys都已推出了相關(guān)產(chǎn)品。而對于音質(zhì)、延遲以及傳輸有更高要求的廠商也歡迎選擇LC3plus。”

小結(jié)：
正如芯智訊前面所介紹的，目前眾多TWS耳機(jī)所存在的主副耳機(jī)非同步傳輸、音質(zhì)差、兼容性差、功耗等問題，制約了TWS耳機(jī)體驗(yàn)的提升，同時(shí)也制約了TWS耳機(jī)行業(yè)的發(fā)展。而此次全新的Bluetooth LE Audio標(biāo)準(zhǔn)的推出，則在很大程度上解決了這一系列問題。因此也吸引了眾多的芯片廠商第一時(shí)間跟進(jìn)。

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據(jù)介紹，目前Airoha（絡(luò)達(dá)）、Dialog、匯頂科技、Microchip、Nordic、高通等藍(lán)牙芯片大廠都即將推出支持Bluetooth LE Audio標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙芯片。
值得一提的是，在CES2020上，匯頂科技還攜手一加科技，首次演示了應(yīng)用于TWS真無線耳機(jī)的Bluetooth LE Audio解決方案。
不過，需要指出的是，即使廠商推出了基于Bluetooth LE Audio標(biāo)準(zhǔn)的TWS耳機(jī)，也需要發(fā)射端支持Bluetooth LE Audio標(biāo)準(zhǔn)，因此，基于Bluetooth LE Audio解決方案產(chǎn)品的規(guī)模商用時(shí)間點(diǎn)應(yīng)該是在今年下半年。
目前，TWS耳機(jī)對于傳統(tǒng)的中低端的有線耳機(jī)的替代已經(jīng)成為了大勢所趨，特別是在上游芯片廠商和下游眾多的手機(jī)大廠的力推之下，TWS耳機(jī)在體驗(yàn)上得到了快速提升，成本也在加速下滑。
芯智訊仍堅(jiān)持此前的判斷，我們認(rèn)為，未來TWS耳機(jī)有望成為智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配件，全面替代此前智能手機(jī)“In box”標(biāo)配附贈的有線耳機(jī)。這也意味著TWS耳機(jī)市場仍有著近10倍的長大空間。而隨著能夠有效解決目前TWS耳機(jī)存在的諸多體驗(yàn)上問題的Bluetooth LE Audio標(biāo)準(zhǔn)的推出，無疑將加速這一進(jìn)程。同時(shí)，Bluetooth LE Audio新的音頻廣播功能的應(yīng)用，也將進(jìn)一步拓展TWS耳機(jī)的應(yīng)用范圍。
編輯：芯智訊-浪客劍

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