加速TWS耳機市場爆發(fā)！藍牙BLE Audio標準詳解

科技Party

去年11月22日，芯智訊就曾發(fā)布了一篇題為《TWS耳機的未來：藍牙BLE Audio將至，手機大廠將一統(tǒng)天下？》的文章，率先曝光了藍牙技術聯(lián)盟（Bluetooth SIG）即將發(fā)布的全新的藍牙BLE Audio標準，同時介紹了該標準將會對真無線藍牙耳機（TWS耳機）市場的推動作用。

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▲藍牙技術聯(lián)盟市場營銷副總裁Ken Kolderup
美國當?shù)貢r間2020年1月6日，藍牙技術聯(lián)盟（Bluetooth SIG）在美國拉斯維加斯CES2020舉行了媒體發(fā)布會，正式推出藍牙無線音頻的下一代標準Bluetooth LE Audio。
我們都知道，此前經(jīng)典藍牙（Bluetooth Classic）無線傳輸?shù)囊纛l是經(jīng)典的藍牙音頻（Classic Audio），而Bluetooth LE Audio，顧名思義，就是低功耗藍牙音頻，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全面支持藍牙5.1標準和下一代Bluetooth LE的ISOC（isochronous）架構，為TWS耳機市場帶來了創(chuàng)新解決方案，加速TWS耳機市場爆發(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耳機都采用的是左右耳機非同步傳輸?shù)姆桨?，主要?2.4GHz藍牙信號轉(zhuǎn)發(fā)方案和LBRT磁感應轉(zhuǎn)發(fā)方案兩種。
而不管是何種轉(zhuǎn)發(fā)方案，都會帶來主耳機功耗更大、電池也更快耗盡，而一旦主耳機不工作，副耳機也將無法使用。同時還有連接穩(wěn)定性和時延上的問題。
因此，相對于需要區(qū)分主副耳機的TWS連接方案來說，可以將聲音信號分兩路同時傳遞到左右耳機單元，不分主副耳機的方案，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。
而此前不分主副耳機的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，市場上也有一些其他的芯片廠商開始另辟蹊徑，通過其他的技術方案來實現(xiàn)不分主副耳機的“雙發(fā)”的效果。

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但是這其中存在幾個問題，一個是專利問題，相對來說，蘋果、高通等音頻技術大廠在不分主副耳的音頻傳輸方案上已經(jīng)有較多的技術專利，其他的類似的方案或?qū)袑＠[患；另一個問題則是，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的藍牙音頻傳輸標準，將會造成TWS耳機兼容性上的問題，因為很多方案需要手機端的支持，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，與采用蘋果或華為海思芯片的手機就可能無法兼容。
顯然，這些問題都阻礙了TWS耳機市場的發(fā)展。
而正如此前芯智訊所預告的那樣，Bluetooth LE Audio加入了全新的多重串流音頻（Multi-Stream Audio）功能，實現(xiàn)了單一音頻源設備（source device）與一個或多個音頻接收設備之間，同步進行多重且獨立的音頻串流傳輸。

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也就是說，Bluetooth LE Audio不僅徹底解決了TWS耳機雙耳直連的標準問題和兼容性問題，并且一個音頻源甚至可以連接多個無線音頻接受設備。
藍牙技術聯(lián)盟助聽器工作組(Hearing Aid Working Group)主席、WiFore Consulting公司首席技術官Nick Hunn表示：“針對真無線入耳式耳機等產(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，使語音助手服務的使用更加無縫，并使多臺音源設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，使音頻源設備可以將一個或多個音頻流廣播到無限數(shù)量的音頻接收設備上。而廣播音頻技術的加入，也為創(chuàng)新提供了重要的新機會，包括啟用新的藍牙用例“音頻共享”。
據(jù)介紹，基于廣播音頻技術的藍牙音頻共享，可以是個人的，也可以是基于位置的。通過藍牙音頻共享，人們將能夠與周圍的其他人共享藍牙音頻體驗；例如，與家人和朋友共享智能手機中的音樂。而通過基于位置的音頻共享，則適用于機場、酒吧、體育館、電影院和會議中心等公共場所。
藍牙技術聯(lián)盟董事會成員、Bose公司負責人Peter Liu表示：“基于位置的音頻分享功能有望改變我們體驗環(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，同時還具有多語種可供選擇?！?br />

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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將推動藍牙助聽器的開發(fā)，從而為越來越多的聽力損失者帶來藍牙音頻的所有好處。LE Audio將成為助聽器和助聽器用戶最重要的進步之一?！?br /> 藍牙技術聯(lián)盟市場營銷副總裁Ken Kolderup也表示，LE Audio規(guī)范的設計完全支持助聽器開發(fā)標準。Kolderup預計，兼容LE Audio標準的產(chǎn)品將在2020年下半年出現(xiàn)，并在未來三年左右的時間內(nèi)將LE Audio聆聽選項集成到場館中。

三、全新音頻編解碼器LC3

對于TWS耳機來說，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。而目前最廣泛應用于經(jīng)典藍牙的音頻編解碼格式有SBC、AAC和APTX。
其中，SBC是藍牙音頻傳輸協(xié)議強制規(guī)定的編碼格式，所有的藍牙音頻芯片都會支持這個協(xié)議，但這個碼率只有320kbps，而且因為藍牙傳輸中間設備是需要轉(zhuǎn)碼，而每次轉(zhuǎn)碼都會損失細節(jié)，所以導致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，但并不是其他藍牙音頻芯片廠商想用就能用的，同樣終端TWS耳機品牌廠商，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耳機品牌廠商來說，除了高通之外，可以選擇的高音質(zhì)藍牙音頻技術方案是很有限的，而這在某種程度上也阻礙了TWS耳機在音質(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)品設計時能夠更好地在音質(zhì)和功耗等關鍵產(chǎn)品屬性之間進行權衡。
而根據(jù)藍牙技術聯(lián)盟和Fraunhofer IIS公司（LC3編解碼技術貢獻者）給出的標準立體聲實測數(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)品外形設計尺寸?！?br /> 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編解碼技術貢獻者，同時其也是MP3/AAC技術的貢獻者。
而除了已經(jīng)成為了Bluetooth LE Audio強制性編解碼器的LC3之外，F(xiàn)raunhofer IIS還在LC3的基礎上推出了有著更多優(yōu)點的標準化方案LC3plus。
Fraunhofer IIS中國代表處技術銷售經(jīng)理鄒霽告訴芯智訊：“LC3plus是LC3的擴展版，其在LC3的所有功能基礎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)量無線耳機和高質(zhì)量游戲耳機的開放標準音頻編解碼器。
據(jù)介紹，目前ETSI（歐洲電信標準化協(xié)會）已將LC3plus標準化為TS 103634，并由于將其納入2019 DECT標準而為DECT帶來了超寬帶語音/音頻質(zhì)量。其寬帶容量是前一個標準的兩倍。專為DECT信道特性而設計的LC3plus信道編碼允許在失真嚴重的DECT信道上傳輸LC3plus有效載荷，即使手機離基站很遠，也可以進行通話而不會中斷。
鄒霽對芯智訊表示：“LC3標準有望在2020年上半年發(fā)布，F(xiàn)raunhofer IIS將第一時間為業(yè)界提供開發(fā)代碼，目前Cadence和Synopsys都已推出了相關產(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：
正如芯智訊前面所介紹的，目前眾多TWS耳機所存在的主副耳機非同步傳輸、音質(zhì)差、兼容性差、功耗等問題，制約了TWS耳機體驗的提升，同時也制約了TWS耳機行業(yè)的發(fā)展。而此次全新的Bluetooth LE Audio標準的推出，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間跟進。

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據(jù)介紹，目前Airoha（絡達）、Dialog、匯頂科技、Microchip、Nordic、高通等藍牙芯片大廠都即將推出支持Bluetooth LE Audio標準的藍牙芯片。
值得一提的是，在CES2020上，匯頂科技還攜手一加科技，首次演示了應用于TWS真無線耳機的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標準的TWS耳機，也需要發(fā)射端支持Bluetooth LE Audio標準，因此，基于Bluetooth LE Audio解決方案產(chǎn)品的規(guī)模商用時間點應該是在今年下半年。
目前，TWS耳機對于傳統(tǒng)的中低端的有線耳機的替代已經(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大廠的力推之下，TWS耳機在體驗上得到了快速提升，成本也在加速下滑。
芯智訊仍堅持此前的判斷，我們認為，未來TWS耳機有望成為智能手機的標準配件，全面替代此前智能手機“In box”標配附贈的有線耳機。這也意味著TWS耳機市場仍有著近10倍的長大空間。而隨著能夠有效解決目前TWS耳機存在的諸多體驗上問題的Bluetooth LE Audio標準的推出，無疑將加速這一進程。同時，Bluetooth LE Audio新的音頻廣播功能的應用，也將進一步拓展TWS耳機的應用范圍。
編輯：芯智訊-浪客劍

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