背刺索尼LDAC,LC3aptXLossness才是蓝牙无损
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RedmiBuds4Pro带来了LC3编解码的支持;9月份,苹果的二代AirPodsPro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vivoTWS3Pro,号称是世界上第一款全链路无线HiFi真无线耳机。
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HiFi吗?
回答这个问题,我们可能先需要简单明白什么是HiFi。所谓HiFi,其实就是HighFidelity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?
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。
采样率示意
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。
苹果这边,现阶段即使是最贵的AirPodsMax,还是最新的二代AirPodsPro,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44kHz16bit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HiRes高解析音频(HighResolutionAudio)里,明确定义了采样率和位宽必须至少有96kHz24bit,甚至能到192kHz24bit才能算是HiRes高解析音频。
除了定义HiRes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94kHz24bit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HiRes高解析音频的标准了。
国内其实还有一个关于无线高清音频的认证标准,名为HWAHiResWirelessAudio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LowLatencyHiDefinitionAudioCodec低延时高清晰音频编码,看起来和索尼LDAC很像,支持高96kHz24bit的传输(最新的LDACV版本提升至192kHz24bit),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。
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LEAudio或许能较好地解决这两个问题。
简单来说,LEAudio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(BluetoothClassic)开发的技术不同,LEAudio就是直接由BluetoothSIG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(BluetoothLE)技术上的。
LEAudio的全称其实非常直接,就是LowEnergyAudio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BluetoothLE技术上,所以LEAudio还有BluetoothLE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LEAudio这一套技术里是包含有多个无线音频技术的,根据BluetoothSIG的说法,LEAudio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。
所以说,LC3才是和LDAC、LHDC平级的技术;LC3全称LowComplexityCommunicationsCodec低复杂度通信编解码器,会是AirPodsPro2未来支持的编解码技术,前段时间vivo的TWS3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64kbps248kbps,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。
而LHDC这边,前段时间推出的新版本LHDCV也是在LEAudio架构下演进的,甚至做到了比LDAC更高的采样,达到192kHz24bit。
而vivoTWS3ProX90Pro的全链路无线HiFi组合,除了LC3,背后其实还有独立音频芯片和高通aptXLossless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、aptXLossless,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。