周成林

今年1月，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布了新一代的藍(lán)牙5.2技術(shù)規(guī)范，其中最受用戶關(guān)注的特性就是藍(lán)牙音頻技術(shù)，即LE Audio（LowEngery音頻）。這項技術(shù)解決了目前藍(lán)牙技術(shù)的最大痛點：多點傳輸問題，也增加了不少新特性，將從根本上改變各自為營的TWS（真無線立體聲）耳機(jī)行業(yè)

從藍(lán)牙說起

藍(lán)牙技術(shù)的初衷原本是在小型移動設(shè)備及相關(guān)外設(shè)之間進(jìn)行通訊及數(shù)據(jù)傳輸，以取代線纜。因此，藍(lán)牙主要以BR/EDR（基礎(chǔ)速率和增強(qiáng)速率）工作在無需授權(quán)的2.4G Hz ISM頻道，也就是我們常說的經(jīng)典藍(lán)牙。這項技術(shù)到現(xiàn)在已經(jīng)過8個版本的更新，速度從最初1.1版本的748Kb/s，增加到4.0版本的24Mb/s，并逐步改進(jìn)了抗干擾、穩(wěn)定性和能耗表現(xiàn)。

按照創(chuàng)造者們的想法，藍(lán)牙鍵盤和鼠標(biāo)才算是最接近初衷的產(chǎn)品形態(tài)之一。沒想到藍(lán)牙在音頻傳輸領(lǐng)域特別吃香，據(jù)說在2019年，藍(lán)牙音頻產(chǎn)品的發(fā)貨量超過10億。

為了解決傳輸音質(zhì)問題，基于A 2 D P（Advanced Audio Distribution Profile高級音頻發(fā)送配置協(xié)議）的SBC、AAC、APT-X、LDAC等各種編碼技術(shù)相繼出現(xiàn)，為了遠(yuǎn)程聽歌還能控制設(shè)備的AVRCP（Audio/Video Remote Control Profile音頻視頻遠(yuǎn)程控制協(xié)議）也應(yīng)用廣泛，人們在用藍(lán)牙傳輸音頻這項技能上瘋狂升級，從而也賦予了藍(lán)牙更多的可能。

當(dāng)然，很多音頻發(fā)燒友們對藍(lán)牙總是嗤之以鼻。因為藍(lán)牙的帶寬遠(yuǎn)不夠傳輸無損音頻，還不用說碼率更變態(tài)的DSD、DFF音頻，所以必須經(jīng)過有損編碼降低碼率，實際上SBC、AAC、APT-X等編碼格式都是一種降低碼率向藍(lán)牙速率妥協(xié)的產(chǎn)物。那這樣一來，藍(lán)牙傳輸音頻會經(jīng)過兩次解碼和一次編碼：源文件→PCM→AAC/SBC/apt-X→PCM。由于編碼有損，那么源文件是否無損Hi-Fi已經(jīng)沒有意義，就算索尼的LDAC也只敢宣稱接近Hi-Res，所以發(fā)燒友們一直在嘆氣：藍(lán)牙無音質(zhì)。

除了速度問題，對于廠商們而言還有個不大不小的問題，藍(lán)牙數(shù)據(jù)只能點對點傳輸。A2DP傳輸立體聲，是由藍(lán)牙接收芯片堆棧數(shù)據(jù)之后解碼得到左右聲道信號，但沒法做到讓藍(lán)牙分別同時傳輸左右聲道，所以我們看到，凡是欣賞音樂的藍(lán)牙耳機(jī)，左右單元都會有線纜連接成一個整體。當(dāng)然，用慣了有線耳機(jī)的我們，對這種設(shè)計不會感到不妥，廠商們對這種非常成熟的方案也喜聞樂見。本來大家相安無事，但這時有人出來攪局，就是蘋果，它“剪”掉了耳機(jī)上的所有線纜，仿佛在無線耳機(jī)市場投下了一顆炸彈……

蘋果剪掉了耳機(jī)線

2016年，蘋果打著“重新發(fā)明了無線耳機(jī)”的旗號推出了AirPods，這二分音符造型，左右單元完全獨立的耳機(jī)引起了極大爭議。但我們知道，蘋果的東西，如同奔馳的車，都逃不過真香定律。只是這時候人們才發(fā)現(xiàn)，iPhone取消3.5mm耳機(jī)口原來是在下一盤很大的棋。

蘋果并不只是在AirPods的造型上標(biāo)新立異，而是在兩個獨立單元里塞進(jìn)了太多領(lǐng)先的功能，真正實現(xiàn)了無縫體驗。所有的這一切，都是基于蘋果的Apple W1 芯片實現(xiàn)的（講實話蘋果的芯片命名方式一直挺山寨的）。關(guān)于這顆芯片的參數(shù)、內(nèi)在技術(shù)、傳輸協(xié)議，官方一直三緘其口。但至少我們能夠總結(jié)出幾個特點，W1首先是極大簡化了藍(lán)牙耳機(jī)的連接配對，只要靠近iPhone或 Apple Watch 即刻配對完成。通過 iCloud 與 Mac 與iPad進(jìn)行連接，AirPods可以在不同設(shè)備之間自由切換。同時，其連接穩(wěn)定性和連接范圍也是友商的藍(lán)牙耳機(jī)望塵莫及的。其次，W1配合耳機(jī)內(nèi)置的語音加速感應(yīng)器、光學(xué)傳感器等，能夠自動感應(yīng)和控制音頻、麥克風(fēng)，戴上之后馬上就能播放音樂。最后，W1功耗控制非常出色，一次充電也可以連續(xù)使用5小時，配合充電盒，總續(xù)航能超過24小時。

經(jīng)典藍(lán)牙的三大痛點：連接便利性和穩(wěn)定性，多點協(xié)同傳輸，能耗問題，W1都交出了超出預(yù)期的答卷。至于音質(zhì)已經(jīng)不重要了，在終端用戶看來那就是：真方便、真好用，以至于雖然AirPods有各種花樣丟失方式，但銷量依然擋不住。

蘋果真的重新定義了無線耳機(jī)，跟風(fēng)取消耳機(jī)口的友商傻了眼，又不能恢復(fù)回去打自己的臉，于是大家紛紛模仿AirPods推出了各種TWS耳機(jī)。

山頭林立的TWS

其實，AirPods并不是全球首款TWS耳機(jī)。比如三星在AirPods之前就推出過Galaxy GearIconX。但由于經(jīng)典藍(lán)牙的天生缺陷，大多只能采用主副耳方案，手機(jī)端的音頻信號通過藍(lán)牙傳輸?shù)街鞫鷻C(jī)中，再通過主耳機(jī)將信號傳輸?shù)礁倍鷻C(jī)。這種方案的致命問題是主耳機(jī)充當(dāng)信號中繼，功耗會比副耳機(jī)高，造成兩個單元的續(xù)航、使用壽命差異;二是藍(lán)牙信號需要經(jīng)過主耳機(jī)處理，很容易出現(xiàn)兩個單元之間音頻不同步、耳機(jī)和手機(jī)之間音畫延遲大等問題。

那么AirPods如何解決這個問題？說起來也不復(fù)雜，W1芯片與耳機(jī)之間通過私有協(xié)議，可以分別同時接收手機(jī)發(fā)出的信號，還經(jīng)過私有協(xié)議進(jìn)行信息同步，保證了低延遲與雙耳音頻同步共存。至于具體怎么實現(xiàn)的，沒人知道，這可是蘋果的商業(yè)機(jī)密+專利壁壘。

不過，友商并沒有閑著。各大SoC方案廠商紛紛推出了各種TWS主控方案，僅目前能夠數(shù)出來的已經(jīng)有十多種。例如BES恒玄BES2300支持LBRT 低頻轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，改進(jìn)了左右耳機(jī)的同步質(zhì)量;REALTEK瑞昱RTL8763B具有雙耳通話功能和很好的兼容性;高通的TWS Plus方案包括QCC514x、QCC304x芯片，無需任何中繼設(shè)備就能將手機(jī)當(dāng)成廣播中心，同時對多個藍(lán)牙設(shè)備傳輸音頻信號;華為麒麟A1芯片配置了全新的雙通道同步傳輸技術(shù)和356MHz高速率音頻處理單元，在提供穩(wěn)定快速的藍(lán)牙連接的同時，也降低了音頻與視頻同步的延遲。但這些方案在兼容性方面大都存在問題，沒有能總攬全局并一步到位的方案，例如參數(shù)最動人的高通的TWS Plus方案只支持驍龍845及以后的CPU。而與此同時，對手也在進(jìn)步。AirPods的后續(xù)產(chǎn)品已經(jīng)使用了最新H1芯片，升級了藍(lán)牙協(xié)議，并進(jìn)一步提升了續(xù)航、穩(wěn)定性和連接速度。

造成TWS山頭林立這樣的局面，除了安卓混亂的生態(tài)圈外，經(jīng)典藍(lán)牙作為最底層協(xié)議是必須謝罪的。一直到藍(lán)牙5.1版本，都仍不支持多點連接，廠商們也是被逼無奈。

知錯能改的新標(biāo)準(zhǔn)

今年年初，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布了最新的藍(lán)牙5.2技術(shù)規(guī)范，最大的亮點就是加入了LE Audio技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它擁有四個新特性：支持多重串流音頻、采用全新的LC3音頻編解碼方案、支持廣播音頻，助聽支持。翻譯成人話就是，LE Audio不光改善了音質(zhì)，還直接從最底層支持多點傳輸音頻，解決TWS的專利和兼容性的問題，同時開啟了新的語音共享模式。

首先我們來看多重串流音頻，這一技術(shù)的難點在于各條傳輸通道的同步性。LE Audio具有一條LE同步通道叫LE Isochronous Channels，可以工作在連接模式和廣播模式。在連接模式下，該同步通道使用LE-CIS（LE連接的同步數(shù)據(jù)流，LE ConnectedIsochronous Stream）傳輸方式，它提供了一種協(xié)議，規(guī)定發(fā)送端的每幀數(shù)據(jù)會帶有一個時間窗口，接收端在該窗口之外接收到的數(shù)據(jù)將被丟棄。這意味著接收端僅接收窗口時間內(nèi)的數(shù)據(jù)，從而保證多個從設(shè)備接收數(shù)據(jù)的同步。LE-CIS仍是一種點對點模式。另一種是Connected Isochronous Groups （CIG）模式，可以看做是多個CIS實例的組合。同一個CIG內(nèi)的CIS具有相同的時間期限，所以能夠保證同一個組內(nèi)的數(shù)據(jù)是同步的。

而廣播模式稱為BIS（Broadcast IsochronousStream），單從名字上可以看出與CIS的區(qū)別在于一個是連接一個是非連接。多個BIS就組成了一個BIG。BIG的一個周期廣播的協(xié)議數(shù)據(jù)內(nèi)包含有針對每個BIS的時間窗口，便于每個接收端獨立同步。

這項特性讓TWS中最令人頭痛的連接和同步問題迎刃而解，讓TWS實現(xiàn)了更短的延遲，語音控制服務(wù)會更加無縫。在多音頻源的情況下，設(shè)備間的切換也能更加順暢。順帶著還開啟了一項新技能：廣播音頻。該技能讓音頻源能夠向不限數(shù)量的接收器廣播一個或多個音頻串流。這種廣播有開放式的，允許任何范圍內(nèi)的接收器設(shè)備參與;也有封閉式的，僅允許具有正確密鑰的接收器設(shè)備參與。這就類似于Wi-Fi的使用方法，用戶進(jìn)入一個公共場所之后，可以自行選擇接收哪一個廣播音頻，就像選擇接入哪個Wi-Fi熱點一樣，只是有的需要密碼有的不需要而已。

第二大特性是新的LC3編碼格式將取代老掉牙的SBC。LC3是一種低復(fù)雜性通信編解碼器，它以更低的碼率提供同等質(zhì)量的音頻。以碼率為1.5Mbps的音頻為例，通過LC3可以將其壓縮至192Kbps。由于可以以更低的數(shù)據(jù)傳輸速率實現(xiàn)不遜于SBC的音質(zhì)，耗電將進(jìn)一步減小，廠商可以根據(jù)情況選擇更小的電池，讓產(chǎn)品更加小巧。官方表示LC3能夠提供最高48KHz、320Kbps的音頻，而且即使碼率降低50%，音質(zhì)也比SBC好。這種說法來自基于ITU-RBS.1116-3規(guī)范的音頻損傷標(biāo)度測試，結(jié)果表明官方說的并不假。這就為制造商帶來兩種選擇，對于不需要音質(zhì)的產(chǎn)品，通過低碼率LC3實現(xiàn)省電;對于需要音質(zhì)的產(chǎn)品，無需再花錢授權(quán)Apt-X等專有技術(shù)，可以降低產(chǎn)品成本，甚至有可能統(tǒng)一ACC、LDAC、Apt-X成為藍(lán)牙音頻的標(biāo)準(zhǔn)編碼。

當(dāng)然，LC3依然是達(dá)不到發(fā)燒友們所期望的，和LDAC、Apt-X相比怎么樣，目前也暫無定論。

低功耗、LC3和多重串流功能，帶來了LE Audio的最后一個特性就是助聽支持。據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）估計，由于不正確的聽力習(xí)慣，全球11億年輕人在35歲之前可能有聽力受損的風(fēng)險。LE Audio可以為助聽器提供無線通話、無線音頻播放、無線視頻瀏覽、無線語音助手等各種功能，并極大地縮小體積，甚至完全做成TWS耳機(jī)的外觀，需要助聽器又怕被嘲笑的人也不會有心理障礙了。當(dāng)然這只是一方面，最重要的好處來自廣播音頻，比如在機(jī)場、電影院、劇院等公共場所，廣播音頻可以直接傳輸?shù)铰犃κ軗p人士的助聽器，讓他們在這些嘈雜的環(huán)境中有更好地聽覺體驗。

功耗方面，藍(lán)牙5.2規(guī)定了對于發(fā)射功率的動態(tài)管理，通過監(jiān)控接收信號強(qiáng)度RSSI，來通知發(fā)射端增加或減少發(fā)射功率。這將使接收靈敏度保持在一個最佳的范圍內(nèi)，從而更好控制功耗。

寫在最后：

LE Audio讓安卓陣營又一次追上蘋果，跟風(fēng)取消了耳機(jī)接口的手機(jī)商們總算沒白等。在音頻使用場合，LE-Audio會有非常令人期待的表現(xiàn)，并且能和經(jīng)典藍(lán)牙設(shè)備兼容。不過，按照藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟的估計，消費級LE-Audio產(chǎn)品可能要2021年才能面世，消費者需要做的就是耐心等待。