浅谈下主流A2DP蓝牙协议下属编码应用

KBEAR

蓝牙编码到底是个什么玩意？在开始之前先行声明：蓝牙传输编码的原始信息量=发射码率*压缩比。这里魁宝浅析目前主流A2DP蓝牙协议下属编码应用

SBC：目前蓝牙设备均支持的连接模式。虽然最高传输比特率只有328kbps，但由于A2DP协议强制要求，故现有所有蓝牙设备均支持SBC编码模式。

下面是SBC编码算法所用的主要参数：

sampling_frequency：采样频率。常用的是16KHz，32KHz，44.1KHz和48KHz

channel mode：通道模式。可以是单声道，双声道，立体声和联合立体声

block length：块长度。可以是4,8,12,16

subbands：子带数量。可以是4或8

allocation method：分配方式。可以是SNR或loudness

bitpool：比特池。范围是2-250。此值越大，编码产生的数据越长

索尼之前有推出SRS-XB10这类可并联蓝牙设备，其协议支持AAC/SBC，在不支持AAC的情况下，两台SRS-XB10可以通过联合立体声模式实现一拖二并做到同步播放。但由于其编码算法古老，SBC编码会经过多重的编解码，例如使用SBC传输一首320k的MP3时其编解码流程是这样的：MP3->CM->SBC->CM，在这之间的编解码就会影响最终音质，且为负向反馈，即劣化音质。

现阶段由于各家设备均有增加其他蓝牙编码模式，故此SBC使用率较低。

冷知识：SBC的压缩比最高可以达到8，即展开后为8*328kbps=2624kbps。说人话就是48kHz/24bit/2 channel=2304kbps的音源也可以传输。

AAC：隔壁Apple用的最多的编码方案，从AirPods到MacBook的蓝牙，全部都是AAC，想不到吧？不，我想到了。

早年间苹果说过：AAC和无损区别并不大。 从现在的眼光来看，这句话我觉得也没什么问题，但放在LDAC和aptx HD诞生之前，AAC的确是传输效率最高的音频编码。AAC编码由杜比开发，通常应用的码率为256kbps，看起来挺拉胯的吧？但是！注意这个但是，AAC的压缩比高达18，展开后即为18*256=4608kbps。这个比特率是不是看着很眼熟？我们常听的FLAC 96kHz/24bit/2 channel换算比特率就是4608kbps。欸，就是玩，这格局一下子就大起来了对不对？

除此之外还有俩项比较特别的方案，正是aptx家族与LDAC两种编码方案。

aptX的前身是由CSR公司研发，后CSR公司被Qualcomm收购，也就将aptX变成了高通的专利。现有的高通设备基本可以做到全系支持aptX，其他使用高通CSR芯片的接收端也支持aptX编码方案。aptX的压缩比为4，传输码率为352kbps。展开后的对应上限是1408kbps。而aptX HD的传输比特率为576kbps，压缩比仍为4，展开后的比特率为2304。分别对应44.1kHz/16bit和48kHz/24bit的音源，也是无损传输的一种。

而aptX还有一种编码方案称为aptX LL（Low Latency），这是基于aptX编码方案进行改进的低延迟aptX编码方案，基本可以做到无感延迟，使得安卓阵营的tws存在了打音游的可能。其传输码率与aptX一致，仍为352kbps。但相较于隔壁阿果把平均延迟120ms的AAC优化到无感仍有一定差距。

接下来讲一下LDAC编码方案

LDAC编码是一种比较暴力的编码方案，索尼简单粗暴的把蓝牙信道直接拉到了接近1M（990kbps），相较于SBC编码方案，信道宽度提升了足足三倍有余（328kbps）。但如若真想做到无损流式传输，其压缩率是不能高于2的。而索尼在LDAC的宣传图册上标注了可以传输4.5Mbps的96kHz/24bit的HR资源，那么LDAC注定也是一种有损编码格式。且其压缩率不会低于4.5。

固然LDAC的传输非常暴力，但LDAC也有自己被人诟病的地方。比如在复杂电磁环境下，尤其是CBD中心等2.4G射频满天飞的情况下，LDAC 990/909kbps的传输率极易出现连接不稳甚至断联的情况。所以LDAC还有660/606的均衡模式和330/303的连接优先模式，不过在座的各位应该都是开的音质优先。

不知道大家有没有遇到LDAC发射端在左裤兜，接收端在右裤兜然后惨遭断连的情况，LDAC的穿透力其实不是一般的差，且由于信道宽度大幅增加，导致其抗干扰能力也差的离谱。但好巧不巧，LDAC仍然是现在高带宽传输编码方案的最优解。

技术拙劣，如有纰漏，还请各位老师批评指正

jasony0101

蓝牙我有个疑问，因为也看过相关的内容，里面有个提到限制蓝牙带宽好像并不是编解码技术，而是在蓝牙刚面世时的那个传输协议。而这个协议一直没有更新才造成只能通过编解码技术来提高传输效率的？

KBEAR

jasony0101 发表于 2021-8-6 17:12
蓝牙我有个疑问，因为也看过相关的内容，里面有个提到限制蓝牙带宽好像并不是编解码技术，而是在蓝牙刚面世 ...

更多的限制是蓝牙带宽和抗干扰性能的矛盾，你拉高带宽 抗干扰性会直线下降，比如LDAC在裤兜里从左到右=断连，而你拉高稳定性，带宽必然会降低。而这一切也确实是被传输协议所限制，因为目前蓝牙传输频率仍然在2.4G上，众所周知，2.4G这个频段覆盖有WiFi 蓝牙 无线外设。
尤其是CBD商圈，高带宽的2.4G蓝牙必然会被其他2.4G发射源造成干扰，造成干扰的原因也很简单，在发射端的蓝牙发射功率是远远比不上路由器的发射功率的。

但手机等移动设备发射端的蓝牙功率也不可能继续增大，毕竟要考虑到设备的合理续航。所以现在是在传输带宽和传输稳定性之间找平衡。除非后续将蓝牙的工作频率转移至5GHz或者6GHz，否则只要蓝牙还在2.4G运行一天，蓝牙的带宽就不可能拉高。

但拉高蓝牙的运行频率也会导致其穿透性直线下降，降低蓝牙工作频率又无法满足其传输带宽。