蓝牙耳机为什么打不过线材耳机——Bluetooth Audio Codecs

Bluetooth Audio Codecs

如果你是发烧友，很遗憾你不会在这里看到我的耳机推荐，但是有一点很明确，那就是蓝牙耳机已经不再是过去那样“听个响”了。如果你是大牛，非常欢迎你给我提意见。这篇文章是对几种蓝牙音频编解码器的科普和讨论。

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蓝牙音频传输协议

蓝牙传输音频主要依赖A2DP 协议，该协议在蓝牙标准的早期确立，当时未考虑到现在的情况，对传输时的数据量进行了限制，使得音频数据最高只能达到约328kbps。所以即使新的蓝牙标准带来了更块的速度，但A2DP 协议并没有更新。

既然A2DP协议无法改变，那么要想提高蓝牙的音质，就只能从压缩与编码的优化上入手，基于此产生了SBC、AAC、apt-X和LDAC 编码规范。三种规范中以SBC 最为常见，基本上所有的智能手机、蓝牙耳机与音箱都支持。

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蓝牙音频编解码器

1. aptX \ aptX HD \ aptX low latency
   1.1 aptX 历史
   aptX 是英国CSR 公司在收购了专业音频压缩技术供应商APT 之后将APT-X的低延迟音频压缩编解码器与自己的下一代音频产品进行整合之后的产品。2015年高通收购了CSR 公司之后，这项技术通过高通在手机SOC 领域的话语权开始向手机行业进军。

   1.2 aptX 简介
   在官网上，我们看到aptX 还有aptX HD 和aptX low latency 两个版本。aptX low latency 能够大幅度降低蓝牙传输的延迟。它将信号通过352 kbps的带宽传输到用户的耳机中，延迟低至40ms。由于较低的延迟，用户感觉画面和声音几乎同步。aptX 将声音文件分为多个频段，在这些频段的配合下提升高频的通透感和低频的厚重感，给用户带来了更好的声音效果。这些特质让aptX low latency 在消费级市场上拥有极大的话语权，不过对于发烧友来说，音质才是王道，aptX HD可能才是他们的首选。
   aptX HD 是aptX 的高清版本，它能够过滤更多的底噪，使得更纯净的音乐能够传到听众的耳机中。相比较aptX low latency 来说，它的传输带宽更大，达到了576 kbps。额外的带宽意味着它可以传输更饱满的声音，它能够以48kHz 频率来传输24-bit 的声音文件且延迟在100ms 左右。在音色上它甚至接近传统地有线耳机的传输效果。

   1.3 aptX 原理
   aptX 与最早期的SBC 不同，它运用了一项名为ADPCM(Adapted differential pulse code modulation) 的技术。这项技术是根据上一个信号来预测下一个信号，被发送到接收器的只有实际和预测的差异部分。
   aptX 技术与本文其余两种调解器不同，并没有使用心理声学和掩蔽效应技术。

   1.4 支持aptX 的机器
   aptX 官网给出了产品列表。现在，新的Android 操作系统为运行Andriod Oreo 的智能手机提供了这项升级。你能够在大多数的音频播放器和耳机的说明书上找到这项技术的标签。

2. LDAC
   2.1 LDAC 历史
   LDAC 技术是索尼研发的一种无线音频编码技术，最早在2015 年的CES消费电子设备亮相。为了能够传输高码率和频率的音频，索尼表示，LDAC 技术比SBC 编码技术高效三倍之多。在过去的几年里，LDAC 几乎是索尼的标配，近几年索尼将这项技术放到了手机上，为LDAC 提供了更大的市场。

   2.2 LDAC 简介
   LDAC 使得传输高质量的音频成为可能。在使用过程中，用户可以选择三种模式：Connect 模式以330kbps 进行传输，实际上，它比SBC 编解码器略慢； Normal 模式将速率提升至660 kbps；Priority 模式能够以惊人的990 kbps 发送数据。在Priority 模式下，你可以传输96 kHz/24 bit 的音频文件。远远高出了aptX 的频率宽度以及传输带宽。

   2.3 支持LDAC 的机器
   LDAC 编解码器是索尼的专利，在几乎所有目前的索尼机器上都能看到他的影子，包括手机、耳机、功放、播放器等。与aptX 一样，LDAC 在Andriod Oreo 同样支持，你可以在系统的开发者选项中选择这种高码率的编解码器。不过这项技术需要你的耳机也支持才能运行，所以最好检查一下你的耳机说明书。

3. ACC
   3.1 AAC 历史
   AAC 全称Advanced Audio Coding 。出现于1997年，由Fraunhofer IIS、杜比实验室、AT&T 和索尼等公司共同开发。其作为作为MP3 的后继者被设计出来，在相同的比特率下，AAC 能MP3 能达到更好的声音效果。

   3.2 AAC 简介
   AAC 是一种高压缩比率的压缩算法，通常压缩比为18：1；采样率从8 kHz~96 kHz,比特深度更高(8, 16, 24, 32 bit);拥有多达48个声道上限。AAC 算法对于频率在16 kHz的声音有更好的处理。

   3.3 AAC 原理
   AAC 主要利用以下两种编码策略来大幅度减少存储高质量数字音频所需要的数据量：

   • 舍去与感知上无关的信号部分
   • 去除编码后信号的冗余部分

   目前听到比较多的是HE：“high efficiency”。HE-AAC v1 用容器的方法加了原AAC + SBR 技术。SBR 指的是Spectral Band Replication(频段复制)。简单来说，音乐的主要频段集中在低频段，高i那段幅度较小，如果对整个频段编码，要么文件巨大，传输速率减低，要么保护低频放弃高频。SBR 将频谱切割开来，低频单独编码保存主要部分，高频单独放大编码保存音质，在同等音质下降低文件大小。
   而HE-AAC v2 则在v1 的基础上加入了PS 技术。PS 是指“Parametric stereo”(参数立体声)。这个技术是指原来的立体声文件，大小是单声道文件的两倍。但是两个声道存在某种相似性，根据香农信息熵编码定理，相关性应该被去掉而减少文件大小。所以PS 技术存储了一个声道的全部细节和另外一个声道与其不同的地方。

   3.4 AAC 的运用
   如果说H.264 是视频codec 的霸主，那么AAC 就是音频领域的绝对领导者。AAC 已经被广泛运用在各种设备和系统中：Youtube、iPhone、iPod、Nintendo、PlayStation 等等。

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总结

经过许多科技评测机构的双盲测试：在目前阶段，AAC 和 LDAC 几乎听不出差别，而aptX 的高频段电子音较重。在新安卓上，你可以自主选择调解器，所以如果接收器也支持LDAC ，那么推荐选择这种算法。
在可预见的未来，蓝牙音频传输的延迟和音质问题一定能够解决，或许需要5 年甚至更多的时间，就目前来看，传统线材耳机的素质还是超过无线不少。但无线化一定是未来的走向及趋势。

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参靠文献

Advanced Audio Coding from Wikipedia
aptX from Qualcomm®aptX™
LDAC from THEVERGE
其余信息来自 Wikipedia