背刺索尼 LDAC,LC3、aptX Lossness 才是蓝牙「无损音质」的未来?

2022-11-30 18:32:51 16点赞 23收藏 0评论

背刺索尼 LDAC,LC3、aptX Lossness 才是蓝牙「无损音质」的未来?

今年近几个月真无线蓝牙音频硬件界有几件标志性事件:5 月份 Redmi Buds 4 Pro 带来了 LC3 编解码的支持;9 月份,苹果的二代 AirPods Pro 千呼万唤下终于来了,未来很有可能会通过固件更新支持 LC3 编码;11 月份,同样支持 LC3 编解码的 vivo TWS 3 Pro,号称是世界上第一款全链路无线 Hi-Fi 真无线耳机

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那么有同学就要问了,LC3 编码真有那么神奇吗?那之前的 LDAC、LHDC 算什么?它们就成不了无线 Hi-Fi 吗?

回答这个问题,我们可能先需要简单明白什么是 Hi-Fi。所谓 Hi-Fi,其实就是 High-Fidelity 高保真度的缩写,发烧友对它有更深奥和复杂的理解,但对普通人而言,可以简单来说,高保真最大的作用是能高度还原录制的声音。

不少人说在无线领域聊「高保真」就是个伪命题,这又是为什么呢?

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我们需要知道,数字音频文件无论大小,它们都是以 bit 为最小单位,以 0、1 的形式记录和存储的。在数字音频成型前,会经过采集录制和编码的过程,声音会采集并转换为电模拟信号,然后再将模拟信号以一定的频率抽样转换成为数字信号,接着再量化、编码进行存储,或者直接传输,而音频在播放时,则需要解码还原。

这整个过程每步都决定着数字音频的质量,特别是将模拟信号以一定的频率、精度抽样成数字信号的步骤,它直接决定了信息的丰富程度,理论上越丰富,记录的内容就越多,细节就越多 —— 这就是所谓的「采样」。

其中「采样」里有两个非常重要的参数指标,一个是采样率,另一个是采样位数(位宽),通俗的来说,它们分别代表「抽样的频率」和「抽样的精度」。详细来说,「采样率」也就是采集模拟信号的频率,采集的频率越高,声音就自然越连续,一般以 Hz 为单位,表示每秒采集的次数。「采样位数」可以理解为采集模拟信号的精度,单位为 bit,数字越高,精度越高,表示每个采样点的信息越丰富,还原度,或者说解析力就越高,就越接近高保真。

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▲ 采样率示意

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▲ 4bits采样位宽示意(PCM)

采样率和位数当然越高越好,但是我们的存储和传输带宽又是有限的,这就需要将采集到的数字信息以一定的形式压缩封装,而这过程还有个比较重要的概念,就是「码率」,它主要反映数据的速率,单位 kbps(千比特每秒),相同的编码下,码率当然越高质量就越好,不过对带宽的要求也更大。

这样看来,在无线音频领域,所谓「高解析力」就需要满足传输的高采样率、高采样位数,以及高码率这三大条件。而蓝牙音频传输编解码领域,SBC 是现阶段普及率最高的编码,可以说市面上所有的蓝牙耳机都会支持这一种编码,不过因为标准制定的年份久远,没有考虑到蓝牙长远的发展,它的音频数据的传输速率被限制在 328kbps。

而期间蓝牙的传输带宽一直拓展,在 3.0 版本开始就能达到 24Mbps 的水平,到现在最新的 5.3 版本已经翻了一倍,已经达到 48Mbps。

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苹果这边,现阶段即使是最贵的 AirPods Max,还是最新的二代 AirPods Pro,蓝牙音频编解码器最高只来到 AAC,最高码率 512kbps,比 SBC 好些,通用性相对较高,不过最高只支持 44kHz / 16bit 的采样率和位宽传输其实还是和 SBC 一样,都达不到高解析、高保真的需求。

所以怎样的采样率和位宽,才能称得上是「高解析」呢?

这方面就不得不聊到索尼定义的 Hi-Res 高解析音频(High Resolution Audio)里,明确定义了采样率和位宽必须至少有 96kHz / 24bit,甚至能到 192kHz / 24bit 才能算是 Hi-Res 高解析音频。

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除了定义 Hi-Res 标准,索尼其实还研发了针对高解析度音频的传输编解码协议 LDAC,支持最高 94kHz / 24bit 的采样率和位宽传输,有 330kbps、660kbps 和 990kbps 的三档传输码率,LDAC 基本达到 Hi-Res 高解析音频的标准了。

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国内其实还有一个关于无线高清音频的认证标准,名为 HWA / Hi-Res Wireless Audio 高清晰度无线音频,原本是建立在一项名为 LHDC 的编解码协议上的,全称 Low-Latency Hi-Definition Audio Codec 低延时高清晰音频编码,看起来和索尼 LDAC 很像,支持高 96kHz / 24bit 的传输(最新的 LDAC-V 版本提升至 192kHz / 24bit),有 400kbps、500kbps 和 900kbps 三档码率,但实现技术上有先进之处,例如编码的时候会自动匹配采样率和位宽,一定程度上减少如 LDAC 这种先统一采样格式再后期转换输出造成的延迟。

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这些编解码协议把蓝牙音频传输的质量推进了高解析的大门,但缺点其实也挺明显的,例如延迟较高、抗干扰能力也较差;而今年的 LE Audio 或许能较好地解决这两个问题。

简单来说,LE Audio 就是新的一代蓝牙音频技术,跟索尼的 LDAC、盛微先进的 LHDC 等基于经典蓝牙(Bluetooth Classic)开发的技术不同,LE Audio 就是直接由 Bluetooth SIG 蓝牙技术联盟制定的一套无线音频技术,而且是运行在低功耗蓝牙(Bluetooth LE)技术上的。

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LE Audio 的全称其实非常直接,就是 Low Energy Audio / 低能耗音频,看名字就能知道它最大的特点就是「省电」,又因为是运行在 Bluetooth LE 技术上,所以 LE Audio 还有 Bluetooth LE 技术本身低延时、高稳定性的特点。

注意,我前面的话术是一「套」无线音频技术,因为 LE Audio 这一套技术里是包含有多个无线音频技术的,根据 Bluetooth SIG 的说法,LE Audio 新增了对助听器的支持,还有一个名叫 Auracast 的广播音频技术,可以实现区域内蓝牙设备大规模的广播,而离我们最近的当然是 LC3 编解码技术。

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所以说,LC3 才是和 LDAC、LHDC 平级的技术;LC3 全称 Low Complexity Communications Codec / 低复杂度通信编解码器,会是 AirPods Pro 2 未来支持的编解码技术,前段时间 vivo 的 TWS 3 系列也已经支持了这项编码技术。

LC3 编解码器支持的采样率、位宽挺丰富,支持 8kHz、16kHz、24kHz、32kHz、44.1kHz 和 48kHz 的采样率,16bit、24bit 和 32bit 的采样位宽,码率 64kbps ~ 248kbps,能做到跟 SBC 相同码率下有明显更高的音频质量 —— 不过这相比起 LDAC,音频传输的质量还是逊了些,可是 LC3 稳定性高、能耗低,还有超低延时,是 LDAC 做梦都羡慕的。

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而 LHDC 这边,前段时间推出的新版本 LHDC-V 也是在 LE Audio 架构下演进的,甚至做到了比 LDAC 更高的采样,达到 192kHz / 24bit。

而 vivo TWS 3 Pro + X90 Pro+ 的全链路无线 Hi-Fi 组合,除了 LC3,背后其实还有独立音频芯片和高通 aptX Lossless 编解码协议等的支持,基于高通的 S5 平台来实现传输,码率最高可达 1200kbps,其实已经比 LDAC 要高了。

至于 LDAC、LHDC,还有 LC3、aptX Lossless,它们未来将分别带领高解析蓝牙音频走向哪个阶段,将会是一场值得一追的连续剧。

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