達到 CD 音質(16bit/44.1kHZ 立體聲)需要 1411.2 kbit/s的帶寬,顯然bluetooth A2DP 無法允許(藍牙2.0/2.1 + EDR最大的載波率大約是2.1Mbit/s,減去協議頭、干擾、功耗等因數影響,實際最大傳輸速率大約在1000bit/s),所以音頻數據需要經過壓縮。我們知道同樣的比特率下,不同的編碼格式壓縮率不同,從而解碼還原音質是不同的。A2DP 要求必須支持SBC(Sub-band coding)編碼,MP3、AAC、ATRAC 為可選編碼,也可以使用其他專有編碼格式。
SBC:(Sub-band coding,子帶編碼)
SBC是A2DP(Advanced Audio Distribution Profile,藍牙音頻傳輸協議)協議強制規定的編碼格式。所有的藍牙設備都支持這個協議。
SBC 是一種復雜度較低的編碼格式,壓縮比率適中,同等碼率下音質稍差。由於無線傳輸的帶寬有限,SBC在對每個子頻段進行編碼時,進行了有損處理,以達到數據壓縮的目的,即經過SBC編解碼以后,PCM數據發生變化。支持16kHz, 32kHz, 44.1kHz和48kHz的采樣率。支持單聲道(MONO CHANNEL)、雙聲道(DUAL CHANNEL)、立體聲(stereo)、聯合立體聲(Joint Stereo)。數據傳輸速率328kbps。
耳機做為接收設備(Sink)必須支持44.1kHz和48kHz的采樣率,並需要支持所有的聲道模式。
AAC:
AAC是高級音頻編碼(Advanced Audio Coding)的縮寫,出現於1997年,最初是基於MPEG-2的音頻編碼技術。由Fraunhofer IIS、Dolby Laboratories、AT&T、Sony等公司共同開發,目的是取代MP3格式。2000年,MPEG-4標准出台,AAC重新集成了其它技術(PS,SBR),為區別於傳統的MPEG-2 AAC,故含有SBR或PS特性的AAC又稱為MPEG-4 AAC。
AAC是新一代的音頻有損壓縮技術,在不同的領域,分為九種規格:
MPEG-2 AAC Main
MPEG-2 AAC LC (Low Complexity)
MPEG-2 AAC SSR (Scalable Sampling Rate)
MPEG-4 AAC Main
MPEG-4 AAC LC (Low Complexity)
MPEG-4 AAC SSR (Scalable Sample Rate)
MPEG-4 AAC LTP (Long Term Prediction)
MPEG-4 AAC LD (Low Delay)
MPEG-4 AAC HE (High Efficiency) AACPlusV1/V2(3GPP)
AAC LC 和 AAC HE 是現在最常用的
MPEG-4 AAC LC (Low Complexity) 是最常用的規格,我們叫“低復雜度規格”,我們簡稱“LC-AAC”,這種規格在中等碼率的編碼效率以及音質方面,都能找到平衡點。所謂中等碼率,就是指:96kbps-192kbps之間的碼率。因此,如果要使用LC-AAC規格,請盡可能把碼率控制在之前說的那個區間內。在這個區間內,LC-AAC 可以完全打敗同碼率的用LAME最高質量慢速編碼模式的MP3。我認為,不論是隨身聽,還是互聯網音樂傳播,都建議采用128kbps-192kbps規格的LC-AAC編碼規格。
MPEG-4 AAC HE (High Efficiency) AACPlusV1/V2(3GPP),我們叫“高效性規格”,我們簡稱為“HE-AAC”或者“AACPlus”,這種規格適合用於低碼率編碼,因為這種規格也融入了Mp3Pro中的那種SBR技術。當您需要編碼32kbps-96kbps之間的音頻文件時,建議首選“HE-AAC”編碼規格。使用這種規格,在相同碼率下,在這個區間內,您可以輕易把WMA9以及WMAPro等微軟的格式給干掉。如果您是有聲小說愛好者,或者廣播劇愛好者,不妨考慮He-AAC規格,即使很低的碼率,也能提供非常清晰的人聲對白效果。
APTX:
官網:http://www.aptx.com/
aptX是CSR公司的專利編碼算法,在被高通收購后,APTX在安卓手機里面推廣力度很大。
aptX是一種通過藍牙技術無線傳輸音頻的高效解決方案,通過高性能、無損壓縮算法,aptX 可確保通過藍牙實現始終如一的高品質音頻。aptX技術最早誕生於20 世紀 80 年代末,多年來一直被音樂行業、主要公共廣播機構和電影制片廠廣泛采用。
目前,aptX 包含三種技術,包括 aptX,aptX HD、aptX Low Latency,根據名字可以認為,分別是傳統aptX,高品質aptX和低時間延遲aptX。
- aptX:aptX 采用高性能、無損壓縮算法,支持 48kHz/16 位 LPCM 音頻數據,從而打造出CD級的高品質音質。數據傳輸速率352kbps
- aptX HD:aptX HD 通過藍牙實現 24 bit高清(HD)音質。aptX HD 支持 48kHz/24 位 LPCM 音頻數據,分辨率的提升也帶來的更低的信噪比,並顯著降低失真。aptX HD 技術可讓你聽清音樂中最微小的細節,提供與現場表演的實際聲音難以區分的逼真音質。數據傳輸速率576kbps。
- aptX Low Latency:aptX 系列的另一顛覆性技術是 aptX 低延遲,這項技術可以通過藍牙實現優質音質和低延遲。低延遲、同步的音頻對電影和游戲一類的體驗至關重要。
支持aptx的手機有一加、索尼、三星、華為、小米、HTC、LG等品牌手機中部分型號,詳細產品列表請看官網
支持aptx的耳機有OnePlus Bullets Wireless 、Meizu Halo G20 、索尼部分產品等,詳細產品列表請看官網
LDAC:
LDAC是索尼研發的一種無線音頻編碼技術,它最早在2015年的CES消費電子設備大展上亮相。在當時,索尼表示比起標准的藍牙編碼、壓縮系統,LDAC技術要高效三倍之多。這樣一來,那些高解析度的音頻文件在進行無線傳輸的時候就不會被過分壓縮,以至於極大損失音質了。
在傳輸LPCM高解析音頻時,LDAC 技術能夠保持它最大的位深和頻響范圍,即使是達到了96kHz/24bit的音頻都能夠完成高質量的傳輸。與之相比,傳統的藍牙音頻傳輸技術,在傳輸LPCM音頻前,首先需要做的是將該高解析視頻“劣化”到44.1kHz/16 bit的CD品質,然后再經過328kbps的傳輸,相當於兩次大幅度的信息量損失,最終的質量離CD品質還要相去甚遠。
LDAC提供了三種傳輸模式,首先是完全以質量為最優先的990kbps模式,接下來是默認的660 kbps普通模式,最后是和普通藍牙標准差不多的330kbps模式,主要是為了保證連接質量。我們在Android O開發者預覽版的截圖中,可以看到LDAC在該系統里同樣提供了這三種傳輸模式。
索尼還將LDAC音頻編碼技術授權給了谷歌並在Android O上原生支持,只要是安裝了 Android O 的手機,應該都能夠支持LDAC。但並未開放授權,只有索尼家的耳機才支持。
LDAC的碼率高,抗干擾能力差,在干擾比較多的情況下需要降低碼率來保持連接穩定
總結:
藍牙音頻傳輸格式主要為SBC和AAC,APTX和LDAC目前支持的設備和耳機比較少。在藍牙A2DP協議中,SBC是必須支持的,其他為可選。Iphone默認優先使用AAC。Android默認使用SBC,部分Android手機支持APTX。索尼為谷歌Android O提供的LDAC技術,理論上在Android 8.0以上的手機都可以使用LDAC。
參考:
藍牙音頻音質探討
藍牙音頻傳輸格式:ACC,SBC,APTX和LDAC
SBC音頻編解碼算法在無線音頻傳輸上的簡單應用
藍牙的基礎知識/分類,以及音頻LDAC/aptx™ hd
有關藍牙耳機和藍牙音頻的那點事兒
藍牙協議中的SBC編碼
A2DP協議筆記
AAC編碼
AAC幀格式及編碼介紹
AAC規格(LC,HE,HEv2)及性能對比
LDAC
A2DP - Advanced Audio Distribution Profile - Bluetooth
Bluetooth Core v5.0
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