蓝牙音频传输格式:SBC ACC APTX LDAC

摘要:
达到 CD 音质(16bit/44.1kHZ 立体声)需要 1411.2 kbit/s的带宽,显然bluetooth A2DP 无法允许(蓝牙2.0/2.1 + EDR最大的载波率大约是2.1Mbit/s,减去协议头、干扰、功耗等因数影响,实际最大传输速率大约在1000bit/s),所以音频数据需要经过压缩。我们知道同样的比特率下,不同的编码格式压缩率不同,从而解码还原音质是不同的。A2DP 要求必须支持SBC(Sub-band coding)编码,MP3、AAC、ATRAC 为可选编码,也可以

达到 CD 音质(16bit/44.1kHZ 立体声)需要 1411.2 kbit/s的带宽,显然bluetooth A2DP 无法允许(蓝牙2.0/2.1 + EDR最大的载波率大约是2.1Mbit/s,减去协议头、干扰、功耗等因数影响,实际最大传输速率大约在1000bit/s),所以音频数据需要经过压缩。我们知道同样的比特率下,不同的编码格式压缩率不同,从而解码还原音质是不同的。A2DP 要求必须支持SBC(Sub-band coding)编码,MP3、AAC、ATRAC 为可选编码,也可以使用其他专有编码格式。

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SBC:(Sub-band coding,子带编码)

SBC是A2DP(Advanced Audio Distribution Profile,蓝牙音频传输协议)协议强制规定的编码格式。所有的蓝牙设备都支持这个协议。
SBC 是一种复杂度较低的编码格式,压缩比率适中,同等码率下音质稍差。由于无线传输的带宽有限,SBC在对每个子频段进行编码时,进行了有损处理,以达到数据压缩的目的,即经过SBC编解码以后,PCM数据发生变化。支持16kHz, 32kHz, 44.1kHz和48kHz的采样率。支持单声道(MONO CHANNEL)、双声道(DUAL CHANNEL)、立体声(stereo)、联合立体声(Joint Stereo)。数据传输速率328kbps。
耳机做为接收设备(Sink)必须支持44.1kHz和48kHz的采样率,并需要支持所有的声道模式。
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AAC:

AAC是高级音频编码(Advanced Audio Coding)的缩写,出现于1997年,最初是基于MPEG-2的音频编码技术。由Fraunhofer IIS、Dolby Laboratories、AT&T、Sony等公司共同开发,目的是取代MP3格式。2000年,MPEG-4标准出台,AAC重新集成了其它技术(PS,SBR),为区别于传统的MPEG-2 AAC,故含有SBR或PS特性的AAC又称为MPEG-4 AAC。
AAC是新一代的音频有损压缩技术,在不同的领域,分为九种规格:
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 是现在最常用的

MPEG-4 AAC LC (Low Complexity) 是最常用的规格,我们叫“低复杂度规格”,我们简称“LC-AAC”,这种规格在中等码率的编码效率以及音质方面,都能找到平衡点。所谓中等码率,就是指:96kbps-192kbps之间的码率。因此,如果要使用LC-AAC规格,请尽可能把码率控制在之前说的那个区间内。在这个区间内,LC-AAC 可以完全打败同码率的用LAME最高质量慢速编码模式的MP3。我认为,不论是随身听,还是互联网音乐传播,都建议采用128kbps-192kbps规格的LC-AAC编码规格。

MPEG-4 AAC HE (High Efficiency) AACPlusV1/V2(3GPP),我们叫“高效性规格”,我们简称为“HE-AAC”或者“AACPlus”,这种规格适合用于低码率编码,因为这种规格也融入了Mp3Pro中的那种SBR技术。当您需要编码32kbps-96kbps之间的音频文件时,建议首选“HE-AAC”编码规格。使用这种规格,在相同码率下,在这个区间内,您可以轻易把WMA9以及WMAPro等微软的格式给干掉。如果您是有声小说爱好者,或者广播剧爱好者,不妨考虑He-AAC规格,即使很低的码率,也能提供非常清晰的人声对白效果。

APTX:

官网:http://www.aptx.com/
aptX是CSR公司的专利编码算法,在被高通收购后,APTX在安卓手机里面推广力度很大。
aptX是一种通过蓝牙技术无线传输音频的高效解决方案,通过高性能、无损压缩算法,aptX 可确保通过蓝牙实现始终如一的高品质音频。aptX技术最早诞生于20 世纪 80 年代末,多年来一直被音乐行业、主要公共广播机构和电影制片厂广泛采用。
目前,aptX 包含三种技术,包括 aptX,aptX HD、aptX Low Latency,根据名字可以认为,分别是传统aptX,高品质aptX和低时间延迟aptX。

  • aptX:aptX 采用高性能、无损压缩算法,支持 48kHz/16 位 LPCM 音频数据,从而打造出CD级的高品质音质。数据传输速率352kbps

  • aptX HD:aptX HD 通过蓝牙实现 24 bit高清(HD)音质。aptX HD 支持 48kHz/24 位 LPCM 音频数据,分辨率的提升也带来的更低的信噪比,并显著降低失真。aptX HD 技术可让你听清音乐中最微小的细节,提供与现场表演的实际声音难以区分的逼真音质。数据传输速率576kbps。

  • aptX Low Latency:aptX 系列的另一颠覆性技术是 aptX 低延迟,这项技术可以通过蓝牙实现优质音质和低延迟。低延迟、同步的音频对电影和游戏一类的体验至关重要。

支持aptx的手机有一加、索尼、三星、华为、小米、HTC、LG等品牌手机中部分型号,详细产品列表请看官网

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支持aptx的耳机有OnePlus Bullets Wireless 、Meizu Halo G20 、索尼部分产品等,详细产品列表请看官网
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LDAC:

LDAC是索尼研发的一种无线音频编码技术,它最早在2015年的CES消费电子设备大展上亮相。在当时,索尼表示比起标准的蓝牙编码、压缩系统,LDAC技术要高效三倍之多。这样一来,那些高解析度的音频文件在进行无线传输的时候就不会被过分压缩,以至于极大损失音质了。

在传输LPCM高解析音频时,LDAC 技术能够保持它最大的位深和频响范围,即使是达到了96kHz/24bit的音频都能够完成高质量的传输。与之相比,传统的蓝牙音频传输技术,在传输LPCM音频前,首先需要做的是将该高解析视频“劣化”到44.1kHz/16 bit的CD品质,然后再经过328kbps的传输,相当于两次大幅度的信息量损失,最终的质量离CD品质还要相去甚远。

LDAC提供了三种传输模式,首先是完全以质量为最优先的990kbps模式,接下来是默认的660 kbps普通模式,最后是和普通蓝牙标准差不多的330kbps模式,主要是为了保证连接质量。我们在Android O开发者预览版的截图中,可以看到LDAC在该系统里同样提供了这三种传输模式。
索尼还将LDAC音频编码技术授权给了谷歌并在Android O上原生支持,只要是安装了 Android O 的手机,应该都能够支持LDAC。但并未开放授权,只有索尼家的耳机才支持。

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LDAC的码率高,抗干扰能力差,在干扰比较多的情况下需要降低码率来保持连接稳定

总结:

蓝牙音频传输格式主要为SBC和AAC,APTX和LDAC目前支持的设备和耳机比较少。在蓝牙A2DP协议中,SBC是必须支持的,其他为可选。Iphone默认优先使用AAC。Android默认使用SBC,部分Android手机支持APTX。索尼为谷歌Android O提供的LDAC技术,理论上在Android 8.0以上的手机都可以使用LDAC。

参考:

蓝牙音频音质探讨
蓝牙音频传输格式:ACC,SBC,APTX和LDAC
SBC音频编解码算法在无线音频传输上的简单应用
蓝牙的基础知识/分类,以及音频LDAC/aptx™ hd
有关蓝牙耳机和蓝牙音频的那点事儿
蓝牙协议中的SBC编码
A2DP协议笔记
AAC编码
AAC帧格式及编码介绍
AAC规格(LC,HE,HEv2)及性能对比
LDAC
A2DP - Advanced Audio Distribution Profile - Bluetooth
Bluetooth Core v5.0

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