首页 > 编程知识 正文

蓝牙音频那些事

时间:2023-05-04 18:35:57 阅读:191973 作者:919

蓝牙音频那些事@TOC

现在随着智能手机的发展,全面屏的发展,3.5mm耳机孔逐渐变成奢侈的配件,为此逐渐出现了蓝牙耳机,而且这玩意变得越来越多,真有点“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”的味道。

蓝牙音频包含传输部分以及控制部分,分别是A2DP和AVRCP,前者是传输音频文件的,后面的是控制的,具体看后面介绍。

常见的概念 Hi-Fi

Hi-Fi是英语High-Fidelity的缩写,直译为“高保真”,其定义是:与原来的声音高度相似的重放声音。

HI-FI耳机

HIFI耳机也称为高保真耳机。是一种有加过音色渲染的耳机。通过HIFI耳机,能够听到最为接近真实的、经过修饰的音质通过与原来的声音高度相似的重放声音。主要是家用(Home)、便携(Portable)、监听(Monitor)、混音(Mix)、人头唱片(Binaural Recording)。

评价一个音响系统或设备是否符合高保真要求,一般应采用主观听音评价和客观指标测试相结合的方式来进行,并以客观测试指标为主要依据。

Hi-Res

Hi-Res全称为High Resolution Audio,又称为高解析音频,Hi-Res Audio是由索尼提出并定义、由JAS(日本音频协会)和CEA(消费电子协会)制定的高品质音频产品设计标准。

Hi-Res音频的目的是表现音乐品质极致和原音重现,获得真实感受原唱者或演奏者在现场演出的临场氛围。高解析音乐是指声音信息量超越CD音质的音乐格式,即采样率大于44.1kHz以及比特深度大于16bit。

音频编码 PCM音频编码的原理

简单来说是将连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码,最终变为数字信号,传统的CD采用的编码方式同样是PCM编码。

DSD音频编码的原理

与PCM完全不同,由于采用新的模拟数字转换技术,音频在编码时不必再通过很高的量化数位来提高声音的精度。有效避免了混叠噪音,所以在信噪比以及失真率方面的控制都比PCM音频更加具有优势。

A2DP

A2DP对应的英文全称是Advanced Audio Distribution Profile,高级音频分发配置文件,再译文就是蓝牙音频传输协议。高级音频分发配置文件(A2DP)定义了协议和过程,用于在ACL通道上以单声道或立体声形式分发高质量的音频内容。术语“高级音频”因此,应与“蓝牙音频”区分开来,指示蓝牙基带规范第12章中定义的SCO信道上窄带语音的分布。

典型的使用情况是将音乐内容从立体声音乐播放器流式传输到耳机或扬声器。音频数据以适当的格式压缩,以提高效率使用有限的带宽。环绕声分配不包括在此配置文件的范围内。

A2DP专注于音频流,而视频分发配置文件(VDP)指定视频流。支持两个配置文件使我们能够分发视频内容伴随着高质量的音频。视频和音频流的使用情况在VDP中进行了描述。

还请注意,A2DP不包含远程控制功能。

设备可以通过同时实现A2DP和控制配置文件来支持远程控制功能,例如在音频/视频远程控制配置文件[2]的使用场景中。可以增强核心规范所要求的QoS功能,以建立连接建立过程中的容量分配规则,从而可以确保保证的服务类型的时间分配最少。当多个配置文件在微微网中运行时,这将提供可预测的结果。但是,目前尚不计划在将来的版本中使用这些功能。

微微网理解

Piconet 是指用蓝牙(Blue tooth)技术把小范围(10-100m)内装有蓝牙单元(即在支持蓝牙技术的各种电器设备中嵌入的蓝牙模块)的各种电器组成的微型网络,俗称微微网。

配置文件簇(属)

在下图中,描述了概要文件的结构和依赖性。

如果某个配置文件通过隐式或显式引用它来重用该配置文件的某些部分,则它依赖于另一个配置文件。配置文件直接或间接依赖于其中包含的配置文件。

A2DP依赖于通用访问配置文件(GAP)以及通用音频/视频分发配置文件(GAVDP),后者定义了设置音频/视频流所需的过程。

A2DP定义了特定于音频流的参数和过程。除非另有明确说明,否则GAP和GAVDP中定义的术语,用户界面和过程均适用于此配置文件。

源和接收

源(SRC)–设备是SRC,当它充当传递到微微网SNK的数字音频流的源时。

接收器(SNK)–当设备充当在同一微微网上从SRC传递的数字音频流的接收器时,它就是SNK。

如下图中的描述示意图:


通俗的理解:

1、启用音乐播放器(源)到耳机或扬声器(接收器)的立体声音频流;

2、通过ACL数据通道和用于控制流的单独控制通道传输的音频 ;

Profile Stacks-配置文件堆栈

BaseBand基带[1],LMP [5],L2CAP [6]和SDP [7]是Bluetooth核心规范中定义的Bluetooth协议。

AVDTP [4]由用于协商流参数的信令实体和处理流自身的传输实体组成。应用程序层是设备在其中定义应用程序服务和传输服务参数的实体。该实体还将音频流数据适配为定义的分组格式,反之亦然。阴影协议/实体,GAVDP适用,但在此配置文件明确指出偏差的情况下除外。

音频的传输与接收

Send Audio Stream 发送音频流

在发送音频流过程中,如果需要,SRC将在信令会话中将数据编码为选定的格式。然后,SRC的应用层应将编码后的数据适配为定义的媒体有效载荷格式。编码音频数据的帧适用于有效负载格式。当使用内容保护时,内容保护头可以位于加密的音频内容之前。这取决于内容保护方法。之后,流数据将通过AVDTP [4]第2章中定义的公开接口(接口4)传递给AVDTP实体。流数据应使用AVDTP [4]的5.4节中定义的所选传输服务在传输信道上发送。

Receive Audio Stream 接收音频流

SNK的AVDTP实体应使用选定的传输服务从传输通道接收流数据,并通过AVDTP [4]第2聪明的羊的暴露接口将其传递到应用层。当内容保护方法处于活动状态时,SNK的应用层应按内容保护方法所述处理获取的AVDTP有效负载。通常,此处理需要进行内容保护标头分析以及对关联的加密内容进行解密。如果适用,音频数据的帧应根据所选的编码格式进行解码。

A2DP所规范的蓝牙音频

supported Mandatory and Optional codecs in this profile.

Mandatory Codec 强制和非强制编解码器:

A2DP要求使用低复杂度的子带编解码器(SBC)以确保互操作性。当该设备是SRC时,该设备应实现SBC编码器,而当该设备是SNK时,该设备应实现SBC解码器。

本文档中的所有其他编解码器都称为非强制性编解码器。

Optional codecs 可选编解码器

该设备还可以支持可选的编解码器,以最大程度地提高其可用性。当SRC和SNK都支持相同的可选编解码器时,可以使用此编解码器代替强制性编解码器。

蓝牙音频之SBC

在此配置文件中必须支持SBC。SBC规范是蓝牙规范的一部分。编解码器规范随附在此配置文件的12(附录B)中。

Codec Specific Information Elements 编解码器特定的信息元素
下图显示了信令过程中使用的SBC编解码器特定信息元素。作为参考,请参见AVDTP [4]的8.19.5节。以下部分定义了字段值及其要求。 每个值的含义在附录B的SBC规范中定义。如果数据包包含不正确的设置,则应按5.1.3节中的规定返回错误代码。

Sampling Frequency 采样频率

SBC协议的采样频率如下所示,对于SNK中的解码器,必须支持44.1 kHz和48 kHz采样频率。SRC中的编码器应至少支持44.1 kHz和48 kHz的采样频率之一。

建议编码器支持以下设置
确定比特率的编解码器信息包含在SBC帧标头中,并重复发送到与音频数据流关联的SNK。SRC能够通过更改位池参数而不暂停而动态更改位速率。在更改参数期间可以更改其他参数GAVDP中定义的程序。

对于SRC的编码器,要求至少支持一个可能的位池值。但是,建议编码器支持以下设置:

音频格式之MPEG-2, 4 AAC

高级音频编码(英语:Advanced Audio Coding,AAC),出现于1997年,基于MPEG-2的音频编码技术。由Fraunhofer IIS、杜比实验室、AT&T、Sony(新力)等公司共同开发,目的是取代MP3格式。2000年,MPEG-4标准出现后,AAC重新集成了其特性,加入了SBR技术和PS技术,为了区别于传统的MPEG-2 AAC又称为MPEG-4 AAC。

具体可参考:
https://baike.baidu.com/item/ACC/8537680?fr=aladdin

Codec Specific Information Elements 编解码器特定的信息元素
MPEG-2,4 AAC中使用的编解码器特定信息元素信令程序。作为参考,请参见AVDTP [4]的8.19.5节。 以下部分定义了字段值及其要求。每个字段值中的支持列显示了支持此编解码器时要满足的要求。如果数据包包含不正确的设置,则应按规定返回错误代码。


Sampling Frequency 采样频率

所以,该种模式下的音质在采样率高的情况下是肯定的好于SBC传输协议对应的模式。

除此之外还有 ATRAC family、MPEG-2 Audio标准,这两个就不介绍了,我们介绍其他几种。

音频格式之APTX

毫不妥协的优质音频体验,目前是高通专有的,具体厉害在哪里,请看:https://www.aptx.com/aptx

提供高质量无线音频体验的技术。原始的aptX音频技术为您喜欢的世界上许多最佳设备提供了无线声音,因此您可以流式传输自己喜欢的媒体服务中的音乐,而不会影响音质。aptX音频是一种比特率高效的技术,可确保您从Bluetooth®设备接收高质量的音频,从而获得更好的聆听体验。

是不是很厉害,是吧!很厉害,但是没说厉害在哪里?这个资料实在是太少了,没检索到。

音频格式之LDAC

LDAC™是Sony的一项新音频技术,可让您通过蓝牙欣赏高品质的无线音频。LDAC具有3倍的数据传输能力,可为您的所有音乐提供增强的无线聆听体验。

LDAC是Sony开发的一种音频编码技术,即使在通过Bluetooth®连接时,也可以传输高分辨率(Hi-Res)音频内容。

AVRCP

Audio/video Remote Control Profile,音视频远程控制。

音频/视频遥控器的结构和依赖性描述了配置文件。如果某个配置文件通过隐式或显式引用它来重用该配置文件的某些部分,则它依赖于另一个配置文件。

如图所示,音频/视频远程控制配置文件取决于通用访问配置文件。

实际的控制模式,比如使用我们的耳机控制我们的手机。

直白地理解

AVRCP(Audio/Video Remote Control Profile),也就是音频/视频远程控制配置文件,设计用于提供控制TV、Hi-Fi设备等的标准接口。此配置文件用于许可单个远程控制设备(或其它设备)控制所有用户可以接入的A/V设备。它可以与 A2DP 或 VDP 配合使用。

基本上,您的操作会操纵控件。您可以调整常用的菜单功能,例如调整电视或色相的亮度或VCR计时器,以及音频功能,例如声音调整,播放,暂停,跳过等。

AVRCP定义了两个角色,即控制器角色和目标设备角色。

控制器- 控制器通常被视为远程控制设备。
目标- 目标设备是其特性正在更改的设备。

在“随身听”类型的媒体播放器场景中,控制设备可以是耳机,允许跳过曲目,而目标设备将是实际的媒体播放器。

在AVRCP中,控制器将检测到的用户操作转换为A / V控制信号,然后将其传输到启用了远程Bluetooth的设备。在此协议中可以实现常规红外遥控器可用的功能。该协议中描述的遥控器仅用于A / V控制。

HFP

HFP代表“免提协议”,是一种蓝牙配置文件,可将双向无线扬声器电话与蓝牙电话配合使用。它最常用于车载套件。 HFP是最常见的蓝牙配置文件之一。

几乎所有电话都支持它,包括不支持耳机配置文件(HSP)的电话。由于所有现代蓝牙耳机都支持HSP和HFP,因此没有HSP的电话仍可以通过HFP使用蓝牙耳机。

HFP不支持立体声。

HSP

HSP代表“耳机配置文件”,它是一种蓝牙配置文件,使双向无线耳机可以与蓝牙电话一起使用。耳机是最常见的蓝牙配置文件之一,并且支持同时双向(全双工)音频,但不支持立体声音频。HSP可以与电话以外的设备一起使用。例如,可以将蓝牙耳机与具有蓝牙功能的PC和VoIP软件一起使用,以拨打互联网电话。

实际应用之常见蓝牙耳机表述


所以请注意,再选购时,请注意相关参数的表述,我们不要听信有些网上的胡乱吹捧,要有自己的判断。

Reference

以下是相关的资料参考,请有兴趣的读者可以看看,纯英文的哦。

https://www.silabs.com/documents/login/presentations/Developing-Bluetooth-Audio.pdf

https://www.ele.uri.edu/courses/bme362/handouts/Bluetooth.pdf

http://www.mt-system.ru/sites/default/files/documents/iwrap6_a2dp_application_note.pdf

http://read.pudn.com/downloads120/ebook/509024/AVRCP_SPEC_V14.pdf

2019年3月

版权声明:该文观点仅代表作者本人。处理文章:请发送邮件至 三1五14八八95#扣扣.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。