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蓝牙 A2DP 音频传输格式-很全面的解析


1. 蓝牙 A2DP 音频传输格式

达到 CD 音质需要 1411.2 kbit/s 的带宽,显然 A2DP 无法允许,所以音频数据需要经过压缩。我们知道同样的比特率下,不同的编码格式音质是不同的。A2DP 要求必须支持SBCSub-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。假设要使用 MP3 编码传输,则播放设备与接受设备(耳机)都支持 MP3,可以在播放设备与耳机的说明书中找到其支持的编码格式。

1.1 SBC

A2DP 对于 SBC 最大允许速率是单声道 320kbit/s、双声道 512kbit/s,实际上市面上的产品一般是按照 A2DP 推荐的码率编码的,44.1kHz 双声道最大为 328kbit/s,即使播放设备增大编码码率,接收设备不支持也是没用的。下面这个表是 SBC 的推荐码率,摘自 A2DP 协议规范:



在播放设备中可以设置 SBC 编码质量,这个值叫 bitpool,大概 1 bitpool = 6~7 kbit/s。SBC 是一种复杂度较低的编码格式,同等码率下音质稍差,根据这个网站上的比较,最高 328 kbit/s 的 SBC 音质大约介于 224 kbit/s 到 256 kbit/s 的 MP3 之间。此外,设置不当、信号差、设备不支持高 bitpool 等都会造成传输码率下降而使音质下降,耳机或音箱本身的音质也是很重要的因素。

1.2 APT-X

APT-X 是 CSR 公司专有的一种编码格式,压缩率 4:1 (约 352 kbit/s),号称可以达到 CD 音质。由于是专有格式,必须播放设备与接受设备均采用 CSR 公司的蓝牙模块才行,目前 iPhone 4、Galaxy S3 以及创新的部分耳机音箱都开始支持这种编码。

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。在官网中的支持设备中看到了opponokia的身影。根据官网介绍,aptX分为三种:aptXaptX HDaptX Low Latency根据名字可以认为,分别是传统aptX,高品质aptX(估计是提高码率)和低时间延迟aptX(在看视频和打CS的时候时间延迟就很重要了)。

Apt-X是一种基于子带ADPCMSB-ADPCM)技术的数字音频压缩算法。原始算法由Stephen Smyth 博士于20世纪80年代提出。由Audio Processing Technology(现已被CSR合并)公司发展并命名为apt-X。最初用于专业音频与广播领域。近几年,在 Bluetooth无线音频传输领域apt-x由于其低延时,容错性好,高音质等优点大有取代SBCSub-band Coding)之势。目前apt-x家族中实用的有aptX Bluetooth, aptX Enhanced, aptX Live2007年推出),aptX Lossless2009年推出)。apt-X具有以下特点:

所需频宽:10Hz to 22.5 kHz,56kbit/s to 576 kbit/s(16 bit 7.5 kHz mono to 24-bit, 22.5kHz stereo)

 Apt-X的使用主要集中在蓝牙耳机和蓝牙音箱,其终端和蓝牙耳机 音箱都必须支持Apt-X才能发挥其功能。蓝牙音频传输存在一定延迟。最大的感受是影音延迟可以降到最低。

aptX HD通过利用蓝牙无线连接传输24位音频来满足上述需求。和接收端支持24位音频输入一样,aptxHD 技术同样通过在4个接受子频带中的每一个频带上使用了额外的2个数据位来确保音频信号的精确传输。这将帮助在整个编解码周期实现更低信噪比,减少失真,确保提供纯净、清晰与清脆的音乐,使aptX HD成为高分辨率音频解决方案的理想组成部分。


1.3 MP3 AAC

这两种格式很常见,MP3 格式最高码率是 320kbit/s,AAC 一般也只有 320kbit/s(根据具体使用编码软件有差异)。

总的来说,同等码率下,音质 AAC > MP3 > SBC,APT-X 据说优于 AAC,网上没找到比较数据就不做排序。可以看到这几种编码格式最大码率都只有 300kbit/s 多点,蓝牙剩余的带宽无法利用。所以就算是蓝牙 4.0 的耳机,音质不会比蓝牙 2.0/2.1 有任何优势。

1.4 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44.1kHz/16 bitCD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。

LDAC可传输约3倍于普通Bluetooth*1的数据(最高990kbps的传输速度下*2),让你在无线情况下欣赏Hi-Res Audio*3音乐时,可以聆听到接近Hi-Res Audio的音质。

ldac发射端也是免费的啊,安卓8.0自带属性,接收端收钱。


1.5 HWA

华为官方介绍,HWA是华为自主研发的高清蓝牙传输协议,也是第一个由国内厂商牵头研发,旨在提高蓝牙音质表现的标准。它是基于LDHC编解码,要比高通aptxHD和索尼LDAC略好,三者原本大致属于一个音质级别,但是通过华为的调校后音质表现更好。

根据相关人士爆料,之前华为曾为此技术在上海举办过一个小规模内部沟通会,在相关技术对比下,HW对音质的改善相当明显,以前无线耳机不能保证音质的说法将彻底消失。

并且,华为在昨天的发布会上还公布,HWA标准联盟成员已经超过20多家,其中就包括众多著名耳机制造商,比如说森海塞尔、铁三角,音频制造商iRver以及DAC芯片制造商AKM等,以后还有更多的大牌音质厂商等着加入。这就意味着该标准已经完全被业内认可,且日后将发展的越来越好,支持HWA标准的耳机产品也会更多。

各编码格式的对比如下:

编码格式

采样率

信噪比

总谐波失真

动态范围

LHDC

40KHz 满幅

147dB

-148.8dB

148dB

LDAC

40KHz 满幅

147dB

-125.1dB

147dB

aptX HD

16KHz 满幅

101dB

-81.6dB

102dB


2. 总结

 SBC一般的音频格式,蓝牙传输在不支持AACaptx的时候都用SBC传输,音质一般,现在80%都是这种格式;

 AAC,当蓝牙支持AAC格式的文件,手机也支持AAC传输时,音质比SBC好很多,普通人听的出来这种区别;

APTX,是蓝牙传输的一种无损格式,由csr推广,在设计初期,要支持APTX,就必须要购买这个软件费用,并且aptx并不是大多数手机都支持,一般支持的手机在背后都有aptxlogo ,所以虽然效果好,但是真正可以支持的设备端其实不多。

蓝牙中的三种音频编码:Apt-XSBCAACapt-xsbc要先进,延时低


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