蓝牙音频相关知识

文章目录

蓝牙音频相关知识
- 1 音频源
- 2 蓝牙音频编解码器
- 3 一些标准
- 4 蓝牙音频其他相关知识
- - 4.1 蓝牙版本
  - 4.2 ANC（主动降噪）
  - 4.3 音响相关参数
  - 4.4 音质评价
  - 4.5 HI-Fi声音特点
  - 4.6 耳机线材
  - 4.7 耳机分类
  - 4.8 IP防尘防水等级
  - 4.9 噪音与量化噪音
- 5 一些标识
- 6 最后

本文大部分数据来自百度，且不完整，后期会不断更新，如有错误请告知，请谨慎阅读！

1 音频源

序号	音频源	采样率X	位深Y	比特率（码率）	无损	压缩	说明
1	wav				YES		网上下载的wav无损音乐一般也是44khz/16bit的，码率大约1400kbps
2	CD	44.1 kHz	16 bit	1411 kbps	YES
3	flac				YES	YES	网上下载的flac无损音质一般是44khz/16bit的，码率大约990kbps
4	ape				YES	YES
5	mp3					YES

mp3、flac等音频编码都是在PCM音频编码基础上二次编码得到的，其目的是减小文件体积。那么，在音频播放 (playback) 时，就需要把mp3，flac等编码格式的数据还原为PCM编码格式的数据，这个过程叫做解码。然后经过数字-模拟转换（DAC）变成模拟信号，最后经过放大电路驱动喇叭，将声音播放出来。

采样率X 与位深Y

2 蓝牙音频编解码器

序号	蓝牙音频编解码器	主人	采样率X	位深Y	比特率（码率）	频率响应范围（频响）	时延（听说依赖主控芯片）	备注
1	SBC		44.1kHz	16 bit	328 kbps		220ms	（Sub-band coding，子带编码）所有设备都必须支持。不适合游戏
2	AAC		44.1kHz	24 bit	320 Kbps		120ms	（Advanced Audio Coding，高级音频编码）主推厂商：苹果及Beats 不适合游戏
3	AAC+							也称HE-AAC或者AAC+SBR
4	aptX	高通	44.1/48 kHz	16 bit	自动 325/384 Kbps	20Hz-22.7kHz	120ms	对AOSP开源
5	aptX LL	高通	44.1kHz	16 bit	325 Kbps	20Hz-22.7kHz	40ms	即aptx Low Latency，主打低延时，人耳可以感受到的延迟极限是70ms
6	aptX HD	高通	48 kHz	24 bit	576 Kbps	20Hz-22.7kHz	200ms	对AOSP开源，主打高清音频
7	aptX Adaptive	高通		24 bit	动态 276-420 Kbps	20Hz-22.7kHz	80ms	可变比特率
8	LDAC	索尼	up to 96 kHz	24 bit	自动 330/660/990 kbps		190ms	对AOSP开源是软件编解码器
9	LHDC V1-V5	盛微	up to 192 kHz	24 bit	动态 128Kbps-1Mbps	20Hz-96kHz	200ms	支持 Lossless & LE Audio？
10	L2HC	华为			动态 320-960 kbps

作为一种无线通讯技术标准，蓝牙在其A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) 中规定：SBC是必须支持的编码

时延听说还要依赖主控芯片；

aptX * 相关数据来自官方；

LDAC 相关数据来自官方；

其他数据都是网络一大抄，网络数据五花八门，而且随着时间的推移，数据是变化的，比如：以前还有华为的TWS编码器，现在没有了

SBC（sub band code），也可称为子带编码。在A2DP协议中，SBC算法是默认支持的，蓝牙SBC算法是一种以中等比特率传递高质量音频数据的低计算复杂度的音频编码算法
AAC（Advanced Audio Coding），中文名：高级音频编码。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、索尼等公司共同开发，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。
AAC+ 也叫HE-AAC或者AAC+SBR。HE 意思是 “high efficiency”(高效性)。HE-AAC混合了AAC与SBR技术。SBR代表的是Spectral Band Replication(频段复制)。SBR的关键是在低码流下提供全带宽的编码而不会产生产生多余的信号。
LHDC全称是Low-Latency Hi-Definition Audio Codec
aptX原名叫apt-X，CSR在2010年将其收购，改名为aptX，而CSR于2015年被高通收购。
aptX官方参数

https://www.aptx.com/about-aptx

Android系统设置中的蓝牙编解码器

3 一些标准

序号	标准	国家	备注
1	Hi-Fi		全称High Fidelity，意为“高保真”，它要求音响设备在重放过程中，对声音信号各项指标不失真地放大、处理，以还原声源的本来面貌，强调的是原汁原味，专门用于欣赏音乐。
2	Hi-Res	日本	全称为High Resolution Audio，又称为高解析音频。是由索尼提出，由日本音频协会和美国消费技术协会共同制定的高品质音频产品设计标准。频响大于40KHz，数字过程都需要96KHz/24bit及以上标准，必须使用JAS认定的音频编码，目前只有LDAC和LHDC两种。
3	Hi-Res Wireless	日本	左右耳机独立连接，不区分主/副耳机，相位差要求左右以 180 CM距离、60 度夹角形成倒三角形的聆听范围为标准的判断基础，要求真无线蓝牙耳机必须让左右声道传输误差系正负 50μs 距离范围。
4	HWA	中国	全称Hi-Res Wireless Audio（高清无线音频标准），以消费者听音体验为出发点的综合性标准，既涵盖了编解码器、无线传输、延时、抗干扰、主动降噪、透传、续航等性能要求，也兼顾了客观电声指标及主观音质 [7] ，并非蓝牙音频编解码器。由华为与中国音响协会、中国电子技术标准化研究院主导，联合30家国内外企业共同编制的高清无线音频标准。华为是手机端的技术推广者以及联盟核心成员，但并非技术主导。技术主导是台湾厂商 Savitech 盛微先进科技。
5	TWS		TWS（True Wireless Stereo即“真无线立体声”），通过蓝牙无线连接实现真正的左右声道分离。分主副耳机方案与左右耳机独立方案。

常见Hi-Res 音频文件格式：

DFF：是Super Audio CD录制和制作所采用的专业无压缩1位格式；
DSF：代表用于DVD文件刻录中使用，适合电脑1位用的DSD格式；
WAV：以无压缩线性PCM格式捕捉音乐，是当前计算机音频的主流格式；
AIFF：同样录制无压缩线性文件PCM格式文件，由苹果公司研发；
FLAC：通过压缩文件并保持播放时百分之百的转化准确度，从而节省空间。FLAC成功使“压缩性”和“保持信息量”保持统一，从而成为高解析度音频使用最多的文件格式。

HWA认证分为白金级和黄金级两种：

TWS工作原理

4 蓝牙音频其他相关知识

中国TWS耳机全产业链分析
https://www.bds666.com/industry-news/2129.html/?ivk_sa=1024320u

4.1 蓝牙版本

蓝牙4.0制定了低功耗蓝牙、传统蓝牙和高速蓝牙三种模式。低功耗蓝牙（BLE）不需占用太多带宽的设备连接，功耗比老版本降低了90%；传统蓝牙以信息沟通、设备连接为重点；高速蓝牙则主攻数据交换与传输。低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy，或称Bluetooth LE、BLE，旧商标Bluetooth Smart）

蓝牙5.0，传输速度与传输距有了大幅提升。5.x系列经历了三次版本更新，主要变化在于蓝牙5.3版本中，增加了经典蓝牙的基础速率和增强速率。通俗点讲，就是蓝牙5.3的延迟更低、抗干扰性更强、电池的续航能力也更长。

4.2 ANC（主动降噪）

主动降噪有模拟和数字两种噪声处理电路。尽管模拟电路基本零延时，数字电路存在延时，但模拟主动降噪电路组成元器件多、PCB尺寸大、精度要求高，因而数字降噪是当前的主流。
在实现方式上，主动降噪又可分为三种：前馈式（FeedForward），反馈式（Feedback），以及两者结合的混合式（Hybrid）。前馈式主动降噪耳机一般位于外部，采集噪声后输送给DSP处理，再输出反相声波进行降噪。反馈式主动降噪耳机的麦克风位于腔体内部，所采集并输往DSP的噪声与耳朵听到的基本一致，可以直接进行反相处理。两种方式结合的混合式主动降噪，可以实现更快、更好的降噪效果。“目前，虽然混合式主动降噪成本相对更高，但随着芯片、麦克风成本降低，这种能带来更佳听音体验的方式必将成为厂商首选。

4.3 音响相关参数

阻抗（Impedance）
注意与电阻含义的区别，在直流电（DC）的世界中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，但是在交流电（AC）的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，而我们日常所说的阻抗是电阻与电抗在向量上的和。
灵敏度（Sensitivity）
指向耳机输入1毫瓦的功率时耳机所能发出的声压级（声压的单位是分贝，声压越大音量越大），所以一般灵敏度越高、阻抗越小，耳机越容易出声、越容易驱动。
频率响应（Frequency Response）
频率所对应的灵敏度数值就是频率响应，绘制成图象就是频率响应曲线，人类听觉所能达到的范围大约在20Hz-20000Hz，如今成熟的耳机工艺都已达到了这种要求。

4.4 音质评价

音域：乐器或人声所能达到最高音与最低音之间的范围
音色：又称音品，声音的基本属性之一，比如二胡、琵琶就是不同的音色
失真：设备的输出不能完全复现其输入，产生了波形的畸变或者信号成分的增减。
动态：允许记录最大信息与最小信息的比值
瞬态响应：器材对音乐中突发信号的跟随能力。瞬态响应好的器材应当是信号一来就立即响应，信号一停就嘎然而止，决不拖泥带水。（典型乐器：钢琴）
信噪比：又称为讯噪比，信号的有用成份与杂音的强弱对比，常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。
空气感：用于表示高音的空灵和开阔，或是声场中在乐器之间有空间间隔的声学术语。高频表现佳，仿佛冰水一般空灵，像有空气环绕，空旷遥远的感觉。此时，高频响应可延伸到15khz-20khz。
低频延伸：指音响器材所能重放的最低频率。系用于测定在重放低音时音响系统或音箱所能延伸到什么程度的尺度。比方说，小型超低音音箱的低频延伸可以到40hz，而大型超低音音箱则延伸到16hz。

4.5 HI-Fi声音特点

1、声底纯净，无任何令人不悦的“嘶”、“翁”、“哄”声。
2、平衡感好，音色不过冷或者过暖，高中低频能量分布均匀，频段间的融合自然滑顺
3、高频延伸良好，细腻而柔顺。
4、低频响应佳，干净饱满，富有弹性和力度，无任何肥大的感觉。
5、中频失真极小，饱满而温暖，人声亲切自然，有厚度，不夸张。
6、解析力好，细节丰富，微小的信号也能很好的重放。
7、有良好的声场刻画能力，声场开阔，乐器定位准确而稳定，声场中有足够的信息量，没有空洞的感觉。
8、动态没有明显的压缩，具有较好的速度感，大音量下不失真或失真很小。

4.6 耳机线材

大多数耳机线都以铜为原料，一般的纯度(一般用几N表示，比如4N、6N……）越高导电性越好，信号失真越小，常见的有：

TPC（电解铜）：纯度为99.5%
OFC（无氧铜）：纯度为99.995%
LC-OFC（线形结晶无氧铜或结晶无氧铜）：纯度在99.995%以上
OCC（单晶无氧铜）：纯度最高，在99.996%以上，又分为PC-OCC和UP-OCC

4.7 耳机分类

按种类分：
主要是动圈（Dynamic）和静电（Electrostatic）耳机两大类。
按用途分：
主要是家用（Home）、便携（Portable）、监听（Monitor）、混音（Mix）、人头唱片（Binaural　Recording）
按开放程度分：
主要是开放式、半开放式、封闭式（密闭式）：
（1）开放式：一般听感自然，佩带舒适，常见于家用欣赏的HIFI耳机，声音可以泄露、反之同样也可以听到外界的声音，耳机对耳朵的压迫较小。
（2）半开放式：没有严格的规定，声音可以只进不出亦可以只出不进，根据需要而做出相应的调整。
（3）封闭式：耳罩对耳朵压迫较大以防止声音出入，声音正确定位，专业监听领域中多见此类，但这类耳机有一个缺点就是低音音染严重，W100就是一个明显的例子。

4.8 IP防尘防水等级

**IP[XY] **：是对产品能够防止因固体和液体进入而可能损坏电子设备的标准化等级，IP代表「International Protection（国际保护）」，因为该标准是由国际电工委员会制定并维护的。不过，更常被指称为Ingress Protection，而IP后面的两个数字表示电子产品具有哪种保护。其中XY为两个阿拉伯数字，第一个数字表示防尘；第二个数字由表示防水，数字越大表示其防护等组长越佳。

X ：是灰尘防护等级，从0到6，其中0表示没有任何防护，而6则表示电子产品是防尘的：即使暴露长达8个小时，也完全没有灰尘进入。由于设计用于防止灰尘的消费类电子设备很少（大概这不是人们通常需要的东西），因此IP等级的这一部分通常被忽略了。这就是为什么我们最经常在IP后看到X的原因，例如IPX5，表示没有防尘等级。

Y ：是从0到8的液体保护级别，其中0表示没有任何保护作用，而8表示电子产品可以承受浸入水中（通常深达三公尺）至少30分钟。从技术上讲，其实还有第9级的液体保护，但其不用于消费类电子产品。如果电子产品没有防水功能，防护等级并不会用英文字母代替，例如，您将永远看不到表示为IP2X的IP代码，如果没有提供防水功能，则为IP20。

IPX 防水等级（ 0-8 级）：

X代表没有防尘能力

IPX0 ：无保护
IPX1 ：可以消除垂直落下水滴的有害影响
IPX2 ：对与垂直方向在 15 度以内落下的水滴有防护作用
IPX3 ：可以消除与垂直方向在 60 度的喷雾状水滴的有害影响
IPX4 ：可以消除从不同方向飞溅水滴的有害影响
IPX5 ：可以消除对各方向喷嘴喷射水流的有害影响
IPX6 ：可以消除对各方向喷嘴强力喷射水流的有害影响
IPX7 ：顶部距离水面— 1 米，连续 30 分钟，性能不受影响，不漏水
IPX8 ：顶部距离水面— 30 米，连续 60 分钟，性能不受影响，不漏水