音频编解码技术的延时问题

SBC编解码器在A2DP协议里是必不可少的。由于是将信号以帧的形式填充到蓝牙数据包中，其整体延迟时间比较高，主要归于以下几个因素：1.编解码器延迟：每个音频编解码器在将数据进行编码、解码并发出去之前会造成一定的内部延迟。传统的编解码器已检测到高达50ms的编解码器延迟。2.传输延迟：A2DP传输层采用数据包结构。工程师在使用基于SBC或感知的帧填充数据包时，有两个方案选择：其一是将一个帧放入大型蓝牙数据包中（图1）；其二是将一个帧分解成两个蓝牙数据包(图2)。采用第一个方案会降低数据传输的稳健性，而在第二个方案中，解码器只有在接收到两个蓝牙数据包以后才能对分解帧进行解码，因此将大大增加传输延迟时间。图1图2apt-X是CSR公司专有的一种编码格式，压缩率4：1（约352kbit/s），号称可以达到CD音质。由于是专有格式，必须要求播放设备与接受设备均采用CSR的蓝牙模块才行。特点：无缓冲，低延迟，如果出现数据包损失的话，几乎无需重传数据。apt-X不同于SBC，它采用无框架结构。解码过程中，aptX编解码器无需等待便可高效地对蓝牙数据包进行填充，也就是说，一旦它接收到数据包便即刻启动解码过程，无需等待（图3）。此外，aptX采用固定压缩率算法，可在传输过程中始终提供相同的比特率，从而保证每个配备aptX的产品输出相同的音质。aptX具备的一系列独特特性在提供专业的音频性能及稳健性的同时，还可保证40ms的编解码延迟。图3关于解码方式的一个比喻：我们可以想象一个四车道的高速公路经过一座只有单车道的桥。使用aptX技术相当于桥头上的收费站将四车道上的车流处理(或编码)成单车道队列，使其能够穿桥而过。然后，在桥尾有另一个收费站将单车道车流又处理(或解码)回四车道。SBC、AAC和MP3技术的这些收费站，会限制通过车辆所允许携带的汽油量，这样每辆车都必须将超出限量的汽油放掉。当他们通过桥另一端的收费站后，虽然汽油也许不会全部用完，但肯定比来时要少很多。此外，一旦您过了桥，之前放掉的汽油不会再还给您。换句话说，您永远失去了这些汽油。对重现音频这一事件来说，相当于上述几种解码方法使用更具破坏性的压缩技术来处理音频数据，使其能通过蓝牙传输，这意味着它们将扔掉自认为不重要的音频元素，仅重现有限的音频带宽。SBC与aptX差别：与SBC（Sub-BandCodec子带编解码）技术相比，aptX的优势比较明显：在频率响应方面，aptX可以在整个频率范围内真实还原音频，SBC则会随着频率的增高，信号渐弱，从而导致失真显著。在音质对比方面，结果显示aptX音频还原性能比SBC的最佳水平还要好2.5倍，说明aptX可为立体声提供更优质的音频质量。在噪音对比方面，当噪音为1kHz时，aptX的噪音波形表现平缓，而SBC的噪音则失真明显。时延理论值：时延实测值（仅做参考）：测试方法：一个CH1连接蓝牙发射器的AUX_IN端（音频开始输入），CH2连接蓝牙接收模块的音频输出口（音频开始输出）。他们的差值大约是在蓝牙进行编、解码过程的延时。例图：1、CSR的SBC延时图：大约160ms2、CSR的aptX延时图：大约110ms3、中星微板关于SBC的延时测试图：大约120ms