在 CES 2020 活动上，Bluetooth Special Interest Group 营销副总裁 Ken Kolderup 宣布了 Bluetooth Low Energy 的诞生。一种使用更低功耗同时提供更好质量的新型蓝牙音频传输技术。
这项技术的核心是一种称为低复杂性通信编解码器 (LC3) 的新音频编解码器。这就带来了一个问题：这个编解码器是否比通过蓝牙传输音频的主要方式 SBC 更好？好吧，让我们找出答案。
了解蓝牙的类型
在比较编解码器之前，有必要了解当今两种蓝牙技术之间的区别。从广义上讲，有两个主要的蓝牙类别。以下是两者的简要概述。
蓝牙经典
也称为蓝牙基本速率/增强数据速率 (BR/EDR)，蓝牙经典使用一组旨在以更高比特率传输数据的无线电。在大多数情况下，该比特率的范围是 1 到 3 Mb/s。由于这种高比特率，经典蓝牙用于无线耳机、扬声器和汽车娱乐系统中的音频传输。
低功耗蓝牙 (BLE)
与经典蓝牙相比，低功耗蓝牙使用特殊的低功耗无线电。因此，蓝牙低功耗传输数据时消耗的电量更少。也就是说，这种功率效率将比特率降低到最大 2 Mb/s。此外，BLE 还提供两种较低的比特率传输，分别为 125 和 500 kbps。
由于较低的带宽和功耗，低功耗蓝牙用于将数据传输到智能手表和其他不太依赖数据的智能设备。
鉴于 BLE 的带宽限制，经典蓝牙是无线传输音频的主要方式。然而，一切都在 2020 年发生了变化，当时蓝牙特别兴趣小组发布了 LC3。但是一个编解码器怎么能改变一切呢？在回答这个问题之前，我们必须确定音频是如何通过蓝牙发送的。
如何通过蓝牙发送音频？
如前所述，经典蓝牙通常用于无线传输音频。为此，存储在您设备上的音乐会使用无线电波发送到您的无线耳机。
这些波是使用高能蓝牙无线电产生的，通过改变发射波的频率将 1 和 0 传输到无线设备。但是，经典蓝牙带宽有限，无法传输高质量音频。正是在这里，编解码器出现了。
大多数通过蓝牙流式传输的音频文件都使用 SBC、AAC、Aptx、LDAC 和 LHDC 等编解码器。这些编解码器的主要目标是压缩音频文件，使它们能够通过蓝牙传输。然后将这些压缩文件发送到接收器、解压缩和播放。
音频编解码器的工作原理
当音频未压缩时，它会占用大量存储空间。换句话说，未压缩的音频文件的比特率为 1.4 Mb/s。这意味着流式传输一秒钟的未压缩音频；您的智能手机必须使用蓝牙向您的耳机发送 1.4×10^6 位的信息。
如果您查看 Bluetooth Classic 的带宽，您会发现它可以以 3 Mb/s 的比特率发送数据。因此，您可能会得出不需要编解码器的结论——但有一个问题。3Mb/s 是理论上的最大值。
在最好的实际情况下，蓝牙经典信道的最大比特率约为 900 Kbp/s。这些速率只有在满足特定条件时才能实现，并且所涉及的设备使用高分辨率蓝牙编解码器。在大多数情况下，蓝牙传输提供的比特率仅为 320 Kb/s。由于这种带宽限制，需要编解码器来压缩发送到耳机的音频文件的大小。
发送器和接收器都必须使用相同的编解码器进行音频传输。如果其中任何一个设备不支持特定的编解码器，传输将转移到默认编解码器 SBC，同时使用 Bluetooth Classic。对于使用 BLE 音频的设备，默认编解码器是 LC3。
什么是LC3？
通过 BLE 传输音频是不可能的，因为经典蓝牙编解码器无法以如此低的比特率提供高质量音频。Bluetooth Special Interest Group 开发了 LC3 编解码器来解决这个问题。以较低的比特率提供质量更好的音频，从而可以通过 BLE 进行高质量的音频传输。
就数字而言，LC3 编解码器可以以一半的比特率提供与 SBC 相同的音频质量。由于这种更高的压缩率，LC3 编解码器降低了延迟和功耗，使无线耳机能够以更低的延迟提供更长的电池寿命。这种较低的延迟改善了游戏等实时应用程序的用户体验，并使编解码器能够用于免提通话应用程序。
在 LC3 之前，耳机中使用了两种不同的编解码器，即 Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) 和 Hands-Free Profile (HFP)。A2DP 是为高质量而设计的，而 HFP 则用于通过蓝牙传输语音数据。
由于免提呼叫应用程序的低延迟要求，免提配置文件的音频质量较差。但是随着 VoIP 等电信技术的进步，我们现在甚至可以通过无线电话获得高质量的通话。然而，HFP 的限制意味着如果我们使用蓝牙耳机进行免提通话，音频质量会下降。
这就是 LC3 发挥作用的地方，因为它可以低延迟地将高质量音频从耳机的麦克风传输到手机，反之亦然。
SBC 与 LC3？哪一个更好？
比较编解码器时，要考虑的主要参数是它们的比特率。具有更高比特率的编解码器提供更好的质量，因为它传输更多的音频信息，使设备能够更好地重新创建录制的音频。
编解码器的比特率取决于采样频率和比特深度。采样频率是从音频信号中提取样本进行压缩的速率。相反，位深度定义了确定每个样本的信号幅度所需的位数。
编解码器的比特率可以通过将采样率和比特深度相乘来定义。除了这些参数之外，在定义比特率时还需要考虑音频信号的通道数。对于单声道音频，声道数为 1，而对于立体声音频，声道数为 2。
因此，我们可以使用这个公式来计算编解码器的比特率：
比特率 = 采样率 x 比特深度 x 通道数
鉴于此信息，让我们比较两个编解码器并查看它们的比特率。
| 编解码器 | 采样率 | 位深 | 比特率 | 潜伏 |
|---|---|---|---|---|
| 单板计算机 | 16 / 32 / 44.1 / 48 赫兹 | 16位 | 256 – 768 比特/秒 | 150 – 250 毫秒 |
| L3C | 8 / 16 / 24 / 32 / 44.1 / 48 赫兹 | 16 / 24 / 32 位 | 128 – 1,536 kbps | 100 毫秒 |
当我们查看这些数字时，很明显，与 SBC 相比，LC3 编解码器可以提供更好的音频质量，因为它具有更高的比特率。此外，与 SBC 相比，LC3 可以在相同的比特率下提供两倍的音频质量。这是因为它使用更好的压缩算法和数据包丢失隐藏，从而提供更好的音频体验。
除了高质量之外，与 SBC 相比，LC3 还提供更低的延迟，从而为实时应用程序提供更好的用户体验。
一副无线耳机使用的采样和位深度由制造商配置。由于它们可以配置为以较低的比特率运行以延长电池寿命并减少传输错误，因此编解码器的功能可能与耳机提供的实际质量不同。
LC3 会永远改变蓝牙音频吗？
LC3 编解码器是 BLE 音频的核心，是十多年来对蓝牙规范的最重大修订。编解码器不仅专注于提供高质量音频，而且还提供更低的延迟和功耗。
鉴于这些变化，由 LC3 提供支持的蓝牙产品将为用户提供更好的通话和音频质量，同时使用更少的功率。由于功耗较低，无线耳机的电池寿命会更长，开发人员可以利用这种能量提供更好的计算功能，如均衡器和主动降噪。