蓝牙之低功耗音频-LE Audio

LE Audio（Low Energy Audio） 是蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）于2020年1月正式发布的新一代蓝牙音频标准规范，旨在取代传统的经典蓝牙音频（BR/EDR Audio），并基于蓝牙低功耗（BLE, Bluetooth Low Energy）技术构建。LE Audio 不仅提升了音频质量、降低了功耗，还引入了多项创新功能，如多流音频（Multi-Stream Audio）、广播音频（Broadcast Audio）以及对助听设备的支持等。

系统架构

LE Audio（Low Energy Audio） 引入了一个全新架构支持使用蓝牙技术的音频应用，并为未来 20 年的无线音频创新奠定了基础（面向下一代蓝牙音频）。

以上LE Audio系统架构图中各个模块分别对应一个蓝牙技术规范，概述于下列表格中:

规范	描述
蓝牙核心规范	蓝牙核心规范于 2019 年 12 月扩充到可通过低功耗蓝牙传输音频，包括新的低功耗等时通道功能。
编解码器：低复杂度通信编解码器(LC3)	2020 年 9 月发布的新规范，定义了一种高质量、低功耗的音频编解码器。
通用音频框架规范(GAF)	一套新规范，定义了通过低功耗蓝牙传输和控制音频的灵活中间件。
流管理 BAP：基本音频配置文件 PACS：已发布的音频功能服务 ASCS：音频流控制服务 BASS：广播音频搜索服务	一套新规范，定义了音频设备的基本互操作性，包括单播和广播音频流的能力发现和配置。
媒体控制 MCP：媒体控制配置文件 MCS：媒体控制服务	一套定义媒体控制的新规范。
呼叫控制 CCP：呼叫控制配置文件 TBS：电话承载服务	一套定义所有类型电话呼叫控制的新规范。
通用音频 CAP：通用音频配置文件 CAS：通用音频服务	一套新规范，定义了在多服务情况下多台设备的等时音频流应用以及媒体和音量控制的集成。
协调设备 CSIP：协调集识别配置文件 CSIS：协调集识别服务	一套新规范，定义了如何将设备作为协调集的一部分进行识别和处理（例如真无线耳塞、家用立体声音箱）。
麦克风控制 MICP：麦克风控制配置文件 MICS：麦克风控制服务	一套定义麦克风控制的新规范。
音量控制 VCP：音量控制配置文件 VCS：音量控制服务 VOCS：音量偏移控制服务 AICS：音频输入控制服务	一套定义音量控制和平衡的新规范。
用例配置文件	这套新规范定义了对基于低功耗音频的现有和新音频用例的互操作性支持。
TMAP：电话和媒体音频配置文件	新规范定义了对电话和媒体音频的全球互操作性支持，复制并扩展了当今蓝牙经典音频的两个主要用例。
HAP：听力辅助配置文件 HAS：听力辅助服务	这套新规范定义了助听器等听力辅助设备和相关听力增强解决方案对蓝牙音频全球互操作性的支持。
PBP：公共广播配置文件	这一新规范定义了对扩音系统、电视等广播音频用例的全球可互操作的支持。

LE Audio 的核心技术基础

1. LC3 编解码器（Low Complexity Communication Codec）

取代 SBC：传统蓝牙音频主要使用 SBC 编码，而 LE Audio 引入了全新的 LC3 编码器。
优势：
- 在相同或更低比特率下提供更高质量的音频（例如在 160 kbps 下音质优于 SBC 的 320 kbps）。
- 低延迟（约 10ms）。
- 低复杂度，适合资源受限的嵌入式设备。
- 支持可变比特率（VBR），适应不同信道条件。
标准化：LC3 是强制性的编解码器，所有支持 LE Audio 的设备必须实现。

2. 基于 BLE 的音频传输

传统蓝牙音频依赖 BR/EDR（经典蓝牙），功耗高、连接复杂。
LE Audio 完全运行在 BLE 物理层上，显著降低功耗，延长耳机、助听器等设备的续航。

LE Audio 的核心功能

1. 多流音频（Multi-Stream Audio）

允许一个音频源设备（如手机）同时向多个接收设备（如左右耳塞）独立传输音频流。
实现 TWS 真无线立体声：LE Audio 支持手机同时直连左右耳塞，实现真正的双耳同步，提升稳定性与音质。
支持多个音频流的独立控制（如单独调节左右耳音量）。

音频源可向多个接收设备广播同一音频流，无需配对。
应用场景：
- 公共场所：机场、博物馆、电影院提供多语言音频导览。
- 个人分享：一人看视频，多人通过自己的耳机收听。
- 助听辅助：在会议或教室中，听力障碍者可直接接收清晰音频。
基于新引入的 Auracast™ 品牌（2022年推出），用于推广广播音频应用。

3. 对助听设备的支持（Hearing Aid Profile）

LE Audio 首次将助听器纳入蓝牙音频标准。
通过低功耗、高可靠性和广播能力，助听器可直接接收手机或公共广播音频。
符合 HA（Hearing Aid）规范，满足医疗级音频需求。

LE Audio 的优势

方面	优势
功耗	比经典蓝牙音频低 50% 以上，延长电池寿命
音质	LC3 在低码率下提供更佳音质
连接体验	多流音频实现真无线耳机的稳定直连
共享能力	广播音频支持一对多、无配对音频分享
无障碍支持	首次原生支持助听设备，推动包容性设计
可扩展性	支持未来更多音频场景（如空间音频、多语言广播）