蓝牙音频音质探讨
简介：
本文简单介绍了蓝牙无线音频技术 A2DP，并从技术角度探讨其音质。
1. 蓝牙 A2DP 简介
我们先从蓝牙核心规范说起，目前支持最广泛的蓝牙 2.0/2.1 + EDR 连接速率为 3Mbit/s，实际可用数据传输速率为 2.1Mbit/s。蓝牙 3.0 引入了高速数据传输新特性，最高数据传输速率为 24Mbit/s，但是数据传输是通过 WiFi 进行的，支持该特性的设备会标记为“蓝牙 3.0 + HS”。市面上支持蓝牙 3.0 的设备，如果没有标记“蓝牙 3.0 + HS”，数据传输速率并不会提升。最新的是蓝牙 4.0 是一个混合体，包括传统蓝牙，高速蓝牙与低功耗蓝牙三个子集，相当于 2.1 加上 3.0+HS 与低功耗蓝牙。
A2DP（Advanced Audio Distribution Profile） 是蓝牙的子协议，蓝牙耳机、音箱等都是通过此协议传输音频数据流的，蓝牙音频所能使用的数据带宽也是由此协议定义。
2. 蓝牙 A2DP 音频传输格式
达到 CD 音质需要 1411.2 kbit/s 的带宽，显然 A2DP 无法允许，所以音频数据需要经过压缩。我们知道同样的比特率下，不同的编码格式音质是不同的。A2DP 要求必须支持SBC（Sub-band coding）编码，MP3、AAC、ATRAC 为可选编码，也可以使用其他专有编码格式。假设要使用 MP3 编码传输，则播放设备与接受设备（耳机）都支持 MP3，可以在播放设备与耳机的说明书中找到其支持的编码格式。
2.1 SBC
A2DP 对于 SBC 最大允许速率是单声道 320kbit/s、双声道 512kbit/s，实际上市面上的产品一般是按照 A2DP 推荐的码率编码的，44.1kHz 双声道最大为 328kbit/s，即使播放设备增大编码码率，接收设备不支持也是没用的。下面这个表是 SBC 的推荐码率，摘自 A2DP 协议规范：
| SBC encoder settings* | Middle Quality | High Quality | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mono | Joint Stereo | Mono | Joint Stereo | |||||
|
Sampling frequency (kHz)
|
44.1 | 48 | 44.1 | 48 | 44.1 | 48 | 44.1 | 48 |
|
Bitpool value
|
19 | 18 | 35 | 33 | 31 | 29 | 53 | 51 |
|
Resulting frame length (bytes)
|
46 | 44 | 83 | 79 | 70 | 66 | 119 | 115 |
|
Resulting bit rate (kb/s)
|
127 | 132 | 229 | 237 | 193 | 198 | 328 | 345 |
| *Other settings: Block length = 16, Allocation method = Loudness, Subbands = 8 | ||||||||
在播放设备中可以设置 SBC 编码质量，这个值叫 bitpool，大概 1 bitpool = 6～7 kbit/s。SBC 是一种复杂度较低的编码格式，同等码率下音质稍差，根据这个网站上的比较，最高 328 kbit/s 的 SBC 音质大约介于 224 kbit/s 到 256 kbit/s 的 MP3 之间。此外，设置不当、信号差、设备不支持高 bitpool 等都会造成传输码率下降而使音质下降，耳机或音箱本身的音质也是很重要的因素。
2.2 APT-X
APT-X 是 CSR 公司专有的一种编码格式，压缩率 4：1 （约 352 kbit/s），号称可以达到 CD 音质。由于是专有格式，必须播放设备与接受设备均采用 CSR 公司的蓝牙模块才行，目前 iPhone 4、Galaxy S3 以及创新的部分耳机音箱都开始支持这种编码。
2.3 MP3 与 AAC
这两种格式很常见，MP3 格式最高码率是 320kbit/s，AAC 一般也只有 320kbit/s（根据具体使用编码软件有差异）。
总的来说，同等码率下，音质 AAC > MP3 > SBC，APT-X 据说优于 AAC，网上没找到比较数据就不做排序。可以看到这几种编码格式最大码率都只有 300kbit/s 多点，蓝牙剩余的带宽无法利用。所以就算是蓝牙 4.0 的耳机，音质不会比蓝牙 2.0/2.1 有任何优势。
3. 其他无线音频技术
3.1 Kleer
Kleer 这也是一种基于 2.4 GHz 无线的一种音频传输技术，传输带宽可以达到 CD 音质的要求，功耗也低。森海塞尔与 AKG 均有采用此技术的无线耳机，但由于没有播放设备支持 Kleer 无线，所以这些耳机都是使用模拟音频输入然后转换成数字信号传输的，这个转换过程无疑会造成一定音质损失。除非播放设备也能支持 Kleer 无线信号发射，减少不必要的模拟转数字过程，否则此技术的音质也不会比蓝牙有优势。
AKG K840KL，这个耳机既可使用 Kleer 无线也可使用有线，使用无线时由于有个转换过程声音细节有损失。而且有一定延时，看电影玩一般游戏时感觉不到，但是快节奏的音乐节拍类游戏时可以明显感受到。
3.2 WiFi
使用 WiFi 传输音频信号带宽是基本充足的，可以传输无损音频数据。一个比较通用的方案是通过 DLNA 协议来传输，例如在智能手机上安装一个 DLNA 软件，播放音乐发送到支持 DLNA 的高清播放器在通过光纤输出到音响设备上，这个传输过程音质没有损失，只取决于高清播放器光纤输出质量。苹果的 AirPlay 也利用 WiFi 网络传输的，只能用于苹果设备。
WiFi 功耗较高不适合用于无线耳机等便携式产品
4. 总结
普通的蓝牙设备若没有重大缺陷，音质可以达到约 256 kbit/s MP3 的水平，而假如播放设备与耳机、音箱均支持 MP3 编码的话，蓝牙音频音质是可以达到 320kbit/s 的 MP3 水准的，使用 AAC 或 APT-X 编码还会有进一步提高。
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