BLE RF IP SIG TWS LC3 SBC

音質/同步串流/續航力提升　藍牙5.2改寫低功耗音訊體驗

2020-07-13

Shewan Yitayew

近期有廠商根據藍牙SIG聯盟最新發布的5.2規範提出解決方案，如Imagination發布的新iEB110 IP，為完整藍牙低功耗(Bluetooth Low Energy, BLE)IP解決方案，其中包括射頻(RF)電路、控制器軟體和低功耗藍牙主協定堆疊。

其為產品製造商提供所需的工具，從頭戴式耳機到助聽器，以較快的速度和較低的BOM成本，幫助他們在快速發展的無線音訊市場中獲得競爭優勢。而BLE 5.2規範同時也引入LE音訊，對於藍牙音訊而言在音質和功能上都邁出重要的一步，甚至可提供基於位置的廣播或無線音訊共享。

若立基於新iEB110 IP的LE Audio，製造商可以開發出低功耗音訊產品，即使這些產品融合了協力廠商專有的解決方案，也可以提供一些以前無法實現的革命性新功能。這個新版本的主要亮點是首次透過Bluetooth Low Energy連結提供音訊支援，因此被稱為藍牙SIG歷史上最大的開發工作成果之一，BLE現在不僅支援音訊，其新功能集將支援多使用者，這些方式將改變人們在未來多年使用和共用音訊的方式。

LC3高效轉碼　支援多重串流音訊

LE Audio的核心是新的低複雜度通訊轉碼器(LC3)，它是現在所有LE音訊產品所必備的，並支援廣泛的取樣速率，位元速率和幀率，進而為產品開發人員提供最大的靈活性來優化其產品，也為終端使用者帶來較佳的音訊體驗。相較藍牙經典版中使用的SBC轉碼器，LC3在處理和傳遞音訊方面效率更高，如圖所示，它在現實世界中提供了高品質的音訊(圖1)。

圖1中的縱軸顯示ITU-R BS.1116-3規範的音訊損失程度，其中5表示無法檢測到與原始來源的差異，4表示具有明顯的差異但並不令人討厭，而3表示具有明顯的區別。

結果顯示，即使是位元速率減半，LC3也可以提供比SBC更好的音訊體驗。

SBC固有的局限性意謂著音訊產品(如藍牙耳機)的製造商不得不求助於專有解決方案來提升音質，例如AC3和AptX編碼等。但是，這些都需要特定硬體的支援，並且不可避免地會增加實現成本。若有了LC3，該問題就得以解決，而且製造商毋需再花授權費於專有技術，因此可以降低產品成本。

此外，藍牙低功耗5.2規範導入了一項新功能，有望徹底改變無線音訊體驗。經典藍牙只能支援A2DP設定檔上的單個點對點音訊串流。因此開發人員必須訴諸專有方法來實現一些新的應用，例如當今的無線耳機常用的真無線立體聲(TWS)—使用這樣的解決方案，音訊僅發送到一側耳機，接著該側耳機再將訊號發送到另一側耳機。

不過，使用LE Audio後簡單多了，LE Audio的開發初衷就是要處理裝置之間的多個音訊串流，並讓它們同步(圖2)。

低功耗音訊延長產品續航力

以低位元速率提供高品質音訊的能力意謂著LE射頻不需要更長的工作時間。這樣可以降低功耗並延長電池壽命。利用LC3的省電優勢，開發人員可以使用較小的電池來製造更小的產品。

・廣播音訊支援

LE音訊支援廣播，廣播可以關閉或開啟，為在公共場所使用新的應用場景提供了可能性。例如針對機場公告或候機室，可以開啟廣播，且任何人都可以連接，就像打開的Wi-Fi SSID一樣。另一方面，博物館和美術館的付費音訊導覽則可以作為封閉廣播提供，並可要求收聽者輸入密碼後接入。

・音訊共用

LE上的音訊共用還提供一種全新的藍牙消費音訊方式，具有較大的潛力來改變用戶體驗—它支援與人們周圍的人共用個人音訊，以創建共用的聆聽體驗，只需啟用共用功能，朋友或同事就可以收聽。

此外，尚有基於位置的音訊共用，公共電視可以在其中共用多種語言的音訊並同步進行翻譯。

・助聽支援

多年來，透過免持通話和無線音樂串流傳輸，以藍牙進行的音訊廣播已為廣大用戶帶來了巨大利益。但是，還有一些人無法從這些技術進步中受益，他們就是患有聽力疾患的人。

該群體估計占世界人口的15%，隨著人們壽命的延長，這一數字還在增加。根據世界衛生組織(WHO)估計，由於不恰當的聽力習慣，全球11億年輕人在35歲之前可能面臨聽力受損的風險。

LE音訊針對標準中內置的助聽器功能提供了明確的助聽支援。新的高效轉碼器將使開發人員能夠創建更小型的產品—如帶有較小電池的助聽器。由於TWS耳機逐漸流行，覺得戴助聽器丟臉的感覺也漸消散。

而世界衛生組織(WHO)發布的智慧手機應用程式(如hearWHO)使人們能夠自我診斷聽力受損情況(圖3)。借助具有藍牙功能的助聽器，人們可以在購買通用助聽器時使用智慧手機應用程式對其功能進行自訂以滿足他們的聽力需求。據估計，患有聽力損失的人中有80%生活在中低收入國家/地區，但目前每600萬的人口中只有一名聽力學家，這對於他們來說可能是改變人生的技術。