TWS迈入高音质赛道，蓝牙Codec主流竞争白热化
2021-03-13
TWS在近年来从设计和用户痛点上抓住了市场，但随着技术完善，高解析度音质、延长的电池寿命和低延迟成了新一轮的用户关注点。据高通的State of Play 2020报告显示，美国、英国、中国、日本和德国五国的智能手机用户调查中，音质依然是最大的购买驱动力之一，约 77%的受访者对高音质的无线音频有需求。
以现在的蓝牙技术而言，要想达到有线耳机的音质自然不现实，但提升无线音频解析度的思路之一就是蓝牙Codec（编译码），通过拔高蓝牙音频编译码的水平，就有可能抓住TWS的下一个爆点。因此，不少公司和联盟纷纷开始推广下一代蓝牙Codec，但他们的做法却多有不同。
索尼-LDAC
LDAC是索尼自研的音频编译码技术，可以通过蓝牙连接在32 bit / 96 kHz下实现最高990 kbps的无线音频。2019年9月17日，专注于音频设备认证的日本音频协会（Japan Audio Society）给LDAC颁发了Hi-Res Audio Wireless的金标认证。
该技术的编码器部分采用了Apache 2.0开源，作为安卓开源项目的贡献者之一，索尼贡献了多项新功能，其中之一就是LDAC。2017年起，LDAC也正式成为Android 8.0的一部分，因此每个OEM都可以将这一编码标准内置进自己的安卓设备里。
LDAC授权过程 / 索尼
但LDAC的译码器部分仍是索尼的专利技术，因此接收端设备要想使用LDAC必须过索尼这一关，比如索尼自己的耳机和音箱，以及万魔的颈挂式耳机和小米降噪项圈蓝牙耳机等经过索尼授权的设备。
从索尼的角度来看，编码开源，收取译码授权费用既可以扩大LDAC的普及率，又不会丧失自身音频设备的竞争力。从上述的头戴耳机和颈挂式耳机看来，也许是出于体积考虑，LDAC 迟迟没有出现在TWS耳机上，连索尼自己的TWS耳机也没能加入LDAC，但这种现状很有可能即将迎来变化。
WF-1000XM4泄露包装图标识部分 / Reddit
日本音频协会在去年11月30日为Hi-Res Audio Wireless认证中加入了TWS耳机，但这些耳机要想获得认证必须使用协会认证的Codec。而据近期国外社区泄露的包装图片上的Hi-Res Audio Wireless金标表示，索尼很有可能在下一代降噪豆 WF-1000XM4 TWS 耳机上加入LDAC。
索尼在自家的耳机产品上多用联发科（络达）的芯片，比如在WF-1000XM3中使用的MT2811，索尼是否会在新产品中沿用这一芯片仍是未知数，但LDAC必然会对TWS耳机的续航造成影响。LDAC支持330、660和990 kbps三种比特率，但考虑到其他通用Codec 已经普遍高于330kbps，索尼应该不会将其阉割至330kbps。
盛微先进科技-LHDC
除了索尼的LDAC以外，盛微先进科技的LHDC同样获得了日本音频协会的Hi-Res Audio Wireless金标认证，也是截止目前为止唯二获得该认证的两大蓝牙音频Codec之一。与通常的SBC相比，在最高采样率为96kHz 的情况下，LHDC也可将比特率提升至900kbps，最先支持这一Codec的手机是华为的Mate 10。
为了推广这一全新的Codec，华为主导的HWA（高解析度无线音频联盟）应运而生，该联盟如今已经有森海塞尔、HiFiMAN、AKM、铁三角、万魔等多家音频设备厂商。目前支持LHDC 的手机主要是小米、华为和OPPO，在更新至最新系统后，都能用上LHDC，这三家也分别推出了支持该Codec的TWS音频设备，比如华为的Freebuds 2 Pro，小米的Air2 Pro以及 OPPO的Enco X。
LHDC作为一个新生的蓝牙Codec方案，也在持续优化中，目前市场上的LHDC多为V3版本。盛微先进科技提到从V1到V2经历了稳定性的调整，从V2到V3主要是调整了转发机制。针对低延迟的场景，盛微先进科技也推出了LHDC-LL方案，该Codec的目的是保证一定比特率的情况下，尽可能减少音频延迟。据其给出的数据所示，在24bit/48Khz下，LHDC-LL比特率最高达到600kbps，延迟低至30ms。盛微先进科技还为LHDC-LL准备了LARC（低延迟自适应重构）技术，进一步提高音频传输的稳定性。
Android 10的音频HAL功能 / AOSP
盛微先进科技也将LHDC库文件提交至安卓开源项目AOSP，目前Android 10版本的音频 HAL 已经支持LHDC和LHDC-LL。盛微先进科技已和联发科与高通等芯片厂商合作，未来更多支持LHDC的手机也会陆续面世。
蓝牙技术联盟-LC3
标准立体声测试下 SBC 与 LC3 的对比 / 蓝牙技术联盟
为了取代老式的SBC Codec，蓝牙技术联盟在蓝牙5.2中加入了新的Codec——LC3。LC3 由Fraunhofer IIS和爱立信合作开发，据称全新的LC3拥有比SBC更好的音频质量和效率，从而使得支持的设备电池寿命大幅提升。LC3的采样率最高可达48kHz，比特率最高可至 426.7kbps
LC3与SBC压缩能力对比 / 蓝牙技术联盟
前面提到的LDAC和LHDC都在追求更高的比特率，但比特率并非决定音质的唯一因素。在蓝牙技术联盟给出的数据中，LC3可以进一步压缩数据，在192kbps的比特率下传输与 345kbps SBC相同的无线音频数据。
作为蓝牙5.2和LE Audio的一份子，蓝牙技术联盟原本计划在2020年发布完整的蓝牙5.2 核心规范，但定义所有LE Audio 用例的规范已被推迟至2021年中，所以我们也许只能在下半年才能看到LC3 Codec的出现，不过制造商已经已经可以提前测试这一新Codec。
LC3其实还有一个超集LC3plus，除了包含LC3的所有特性（高质量语音和音频）外，LC3plus 还包含抗干扰、低延迟和高解析音频。在帧时长为2.5ms时，LC3plus的延迟低至5ms。LC3plus的高采样率音频模式还支持 24bit/96 kHz 的音频数据，也是目前LC3的所做不到的。ETSI已经将LC3plus作为TS 103634公开标准，也是业内首个为无线设备提供高解析流媒体音乐的公开标准，免受专利技术的牵制。
高通-aptX
鉴于目前在芯片上的统治市场，高通的aptX也是最流行的蓝牙音频Codec之一。目前aptX分为aptX Adaptive、aptX HD（高音质）和aptX Low Latency（低延迟）三大分支，但这三种Codec始终欠缺96kHz/24-bit高解析度音频的支持。
为此高通在最近推出了Snapdragon Sound技术，该技术结合了高通的骁龙移动芯片、FastConnect 6900移动连接系统、QCC515x等三大系列蓝牙音频SoC和高通aptX Adaptive Codec，也为用户提供了24-bit/96kHz以及89ms延迟的蓝牙音频传输。
Snapdragon Sound 标识 / 高通
小米和铁三角也将成为首批支持Snapdragon Sound的手机和设备厂商，支持该技术的终端产品预计今年晚些时候面世。高通还推出了全新的标识，用于鉴别支持该技术的手机、耳塞和耳机产品。高通称未来采用高通芯片的PC、手表和XR眼镜也将支持该技术。
小结
除了以上提到的这些Codec之外，三星也推出了自己的专利技术Scalable Codec，但这种仅用于三星产品的技术明显很难在这个庞大的市场掀起水花。从上述Codec看来，既有专利技术，也有公开标准，那么究竟哪种能成为TWS的主流呢？其实这不仅是消费者选购设备时纠结的问题，也让不少音频设备商为之苦恼。
比如飞傲在便携播放器M15上取消了LHDC的支持，飞傲电子联合创始人James在微博上提到，虽然M15运用了高通的CSR8675芯片，SBC、AAC、aptX、LDAC和LHDC本可以一个不落。但随着HWA发起者华为也开始逐渐在新出的产品中放弃这一Codec，飞傲在一些技术权衡下取消了继续支持。
况且除了这些播放器、智能音箱、耳机和安卓手机外，占据庞大市场的苹果设备依然用的SBC和AAC两种落后的蓝牙Codec，这也是不少设备商迟迟没有跟进新一代Codec的原因。但LC3的规范贡献者之一正是苹果的音频算法专家，也许苹果设备支持蓝牙5.2之际也会加入对LC3的支持。
不管如何，从各大Codec改进和迭代的方向来看，更好的音频品质已经成为必然的趋势，TWS能否解决追求音质的延迟和功耗连带问题，也许这些重任也得让蓝牙音频Codec来分担一些。