文章目录

1. 背景和遗产
- 1.1 助听器的推动
- 1.2 限制和专有扩展
- - 1.2.1 苹果为iPhone（MFI）设计的听力设备和ASHA
  - 1.2.2 真无线耳机
  - 1.2.3 Shared listening（分享聆听）
- 1.3 耳机类设备的组成有什么？

1. 背景和遗产

自1998年首次发布以来，Bluetooth®技术无疑已发展成为历史上最成功的双向无线标准。在无线标准业务中，成功通常被视为每年售出的芯片数量。在此基础上，蓝牙是赢家，2020年芯片出货量约为45亿。Wi-Fi紧随其后，有42亿部，再后面的是所有GSM和3GPP手机的18.4亿部，而DECT手机仅为1.45亿部。

然而，在其历史上的大部分时间里，实际使用的芯片只有一小部分。当蓝牙技术首次被提出时，其开发者确定了四个主要的使用案例。其中三个是音频应用程序，侧重于简单的电话功能：

一款简单的无线耳机，只是手机的一个扩展，在耳机配置文件中定义
用于房屋周围和业务中的对讲机规范
一种用于无绳电话的新技术，希望取代美国使用的专有模拟标准和欧洲新兴的DECT标准。它的目的是在一部手机中结合无线和蜂窝的功能

第四个用例叫做拨号网络（dial-up networking，简称DUN），它提供了一种将笔记本电脑连接到GSM手机的方法，将手机用作调制解调器，让你在世界上任何地方都可以访问互联网。与新技术标准的情况一样，尽管PC和手机公司最初表现出了一些热情，但这四个用例都没有真正起飞。无绳电话和对讲机失败了，因为它们可能会夺走移动电话运营商的收入。拨号网络起到了作用，但当时移动电话的数据收费很高，这鼓励人们改用新的Wi-Fi标准。耳机开始销售，但除非你是出租车司机，否则不太可能买一个。很明显，这些特定的用例可能不会在市场上产生规模，因此Bluetooth SIG开始开发许多其他功能，例如打印和对象传输，这些功能都没有引起消费者更多的兴趣。

接下来发生的事情是所有标准机构都希望看到的–政府法规的出台为蓝牙技术的存在提供了更好的理由。

20世纪90年代末，随着手机和手机合同价格的下跌，全球手机使用量激增，手机从一种商业工具变成了消费者的必需品。移动电话运营商开始成为商业街上的名字，并逐渐发展成为实体企业。

随着手机使用量的增加，人们对手机使用地点的担忧也随之增加，因为据报道，越来越多的交通事故发生在司机拿着手机分心的地方。世界各地的立法者开始提议禁止在开车时使用手机。对于手机行业和移动运营商来说，这都是一场潜在的灾难。据报道，在美国，近三分之一的手机订阅收入（当时是基于通话次数和通话时间）来自开车时的通话。这是一个业界无法承受的损失。为了这笔收入，他们向立法者提出了一个折衷方案，即如果司机不需要拿着手机，就可以恢复安全；相反，可以使用免提解决方案接听电话，或者内置在车内，或者使用蓝牙无线耳机。

这就是蓝牙技术所需要的政策刺激。随着新的安全法规生效，手机制造商开始将蓝牙技术应用到越来越多的手机型号中，而不仅仅是高端手机。汽车行业开始将蓝牙技术集成到汽车中，并与蓝牙SIG合作开发该用例的免提模式。这是蓝牙技术的一个转折点。2003年，只有约10%的手机销售含有蓝牙芯片 – 几乎所有高端手机都是如此。第二年翻了一番。如图1.2所示，这个数字每年都在增长。到2008年，三分之二的新手机都装有蓝牙芯片。

这些芯片中很少有真正用于预期目的的。这是显而易见的，因为同一年仅售出约1400万部耳机，而这一数字在接下来的几年里并没有显著增长。但这是一个“免费搭车”的开始，2005年有2.5亿个蓝牙芯片出货。这些数量带来了竞争和制造效率，压低了价格，并开始了一个良性循环，增加蓝牙技术的增量成本可以忽略不计，至少在硬件方面是如此。面临的挑战是找到一个足以吸引更多人使用的应用方式。

退回到1998年，蓝牙技术发布的那一年，我们今天所知道的音乐流媒体服务，如Spotify和Apple music，还需要十年的时间。讽刺的是，基于订阅的音乐流媒体并不是一个未知的概念 – 它已经有一个多世纪的历史了。早在1881年，一些电话网络就提供了一项服务，允许你远程收听现场歌剧。但这一概念已被一个组织更好的行业模式所取代。以蜡盘（ wax discs ）和唱片形式出现的物理媒体，你可以随时购买和收听，扼杀了最初的流媒体概念。在发现他们可以拥有这些艺术家后，唱片业在接下来的一百年里尽其所能收紧世界各地的版权法，以保护他们对我们聆听音乐的控制。这将被证明是一个长期的主导地位。1998年，我们仍然以实物录音的形式购买音乐。LPs几乎完全被CD取代，但我们那一年购买的所有录音音乐中约20%仍然是盒式磁带。后来情况发生了变化，这在很大程度上要归功于德国弗劳恩霍夫集成电路研究所（IIS）和加州一家名为Napster的小型初创公司的单独努力。

弗劳恩霍夫IIS是一个更广泛的研究组织的一部分，也是一个开发音频编解码器的卓越中心。音频编解码器是一种压缩音频文件的软件，其大小足以无线传输或存储为数字文件。1993年，他们为国际MPEG-1视频压缩标准开发了一种新的音频编解码器。与其他音频编码方案（例如用于CD的音频编码方案）相比，它特别有效，并很快成为通过互联网传输音频文件的标准。它后来被称为MP3。如果没有它，我们将不得不等待更长的时间才能下载音乐。
相反，21世纪初成为了MP3播放器和免费可下载音乐的时代。Napster在1999年突然出现，创造了唱片业百年来第一次真正面临的颠覆。他们立即以侵犯版权罪将Napster告上法庭，并试图起诉下载音乐的个人用户。消费者用手指投票，反复点击下载按钮以获得更多音乐。这是第一次，你可以随时随地听免费的音乐。到了2000年，也就是它上市仅仅一年后，它的大多数用户在个人电脑上下载的歌曲可能比他们的实体专辑还多。然而，事实证明，唱片公司雇佣了更好的律师，而Napster却失败了–让音乐免费的最初尝试失败了。虽然杀死Napster的战斗一直在法庭上进行，但下一阶段的竞争已经以苹果iTunes的形式到来。它不是免费的，但很容易使用。订阅者蜂拥而至。六个月后，随着第一台iPod的推出，一切变得更加容易。

大多数研究蓝牙技术的工程师可能都是Napster和iTunes的用户，尤其是在长途航班上参加标准会议时。在法院裁定Napster的命运时，已经在进行将A2DP协议添加到蓝牙Profile中。尽管它的名字很难理解，但它已成为所有蓝牙模式规范中最成功的一个，并巩固了蓝牙技术作为无线音频标准的地位。

A2DP及其配套规范于2006年采用。诺基亚（Nokia）等公司一直在大力参与其开发工作，他们期望它能立即成功，但事实证明A2DP发展缓慢。消费者看不到购买昂贵的无线耳机的优势，大多数人使用每部手机附带的免费有线耳机，尽管它们的音频质量通常有限。令业界大吃一惊的是，最初的增长并非来自耳机，而是来自蓝牙扬声器。最初的移动音乐市场是能随时播放音乐，但不一定在移动时播放音乐。随着电视开始采用A2DP，扬声器变成了Soundbar，但在Spotify出现之前，耳机市场发展缓慢。

Spotify（及其美国前身潘多拉）引入了一种新的商业模式。你可以再次免费听音乐，只要你接受广告。如果你不想被打断，那也没关系，你可以通过付费订阅来摆脱它们。它巧妙地解决了版权问题，通过产生收入来支付许可费，而不管用户是选择订阅还是广告支持的路线。它有效地复制了Napster的做法，但找到了合法的方法。Spotify的发布恰逢第一部iPhone，消费者开始意识到智能手机不会主要用于打电话。相反，手机的大部分时间都在做其他的事情，尤其是遇到数据流量的降价，移动数据计划提供了无限的数据使用。移动运营商很快将Spotify与他们的手机合同捆绑在一起，用户也签署了协议。最重要的是，它很容易使用。iTunes仍然是一种服务，你需要购买下载，然后决定是否播放它。使用Spotify，你按下一个按钮，音乐就出现了。它可以是你自己的播放列表，也可以是音乐博主、最喜欢的DJ，你按下一个按钮，音乐就会从耳塞中传出，直到你停止。你不再需要拿着手机，你可以把它放在口袋或包里，这使它非常适合在移动中聆听。

当你不需要拿着手机时，耳机线就成了麻烦。这是说服大部分用户开始购买蓝牙耳机的原因。品牌蓝牙耳机销量开始上升，因为制造商看到客户切断了线缆。到2016年，蓝牙耳机的销量超过了有线耳机。

下图显示了Spotify的体验在多大程度上推动了这一变化。自2006年Spotify和A2DP规范独立应市以来的十年里，蓝牙耳机的增长几乎完全与Spotify用户的增长同步。

无线耳机芯片销售的增长推动了创新。到2010年，蓝牙芯片公司每年的芯片出货量超过15亿片，并且正在寻找更多的应用场景。BLE标准刚刚推时，但要到2011年底才出现在iPhone 4s上，再过几年，新一代腕带才开始使用它。在此期间，CSR已成为蓝牙音频设备芯片的领先厂商，并正在研究如何扩展蓝牙音频配置文件的功能。

CSR等公司为什么要这么做？他们看到的问题是，这两个主要的蓝牙音频标准都是为非常特定的用例编写的，结果是他们的行为非常不同。HFP专注于低延迟、双向、单声道语音传输，而A2DP支持高质量的音乐流传输到单个设备。这两个配置文件都不容易扩展，这限制了对它们的使用。CSR试图突破无线音频的界限。他们已经成功地开发出了比蓝牙规范要求的SBC编解码器更高效的编解码器，并在芯片中添加了自己的增强型AptX编解码器。现在，他们决定进一步推进，看看能否找到一种方法，让A2DP规范用于将立体声传输到两个独立的耳塞。

他们的努力取得了成功，开创了蓝牙音频的新时代，这将带来巨大的增长。消费者对无线耳塞的接受意味着蓝牙技术与Spotify的增长脱钩，并获得了自己的新动力。CSR的创新是开发一种方法，让单个耳塞接收A2DP流，并将立体声流的一个通道连同定时信息转发给第二个耳塞。使用定时信息，第一个耳塞可以延迟呈现其音频通道，直到它知道第二个耳塞已接收到其音频数据并准备呈现其流。就用户而言，每个耳塞似乎都在接收自己的左声道或右声道。正如我们稍后将看到的那样，要让它发挥作用并不是那么简单，但它将成为游戏规则的改变者。

最先行动的不是大公司。2014年初，欧洲两家公司：瑞典的Earin和德国的Bragi，为立体声无线耳塞开展了众筹活动。Earin的产品是一对无线耳塞，它使用新的芯片组来突破可以实现的极限。他们仍在进行开发设计，在2021年初推出第三代。然而，Bragi的冲刺真正吸引了人们的想象力。2014年春天，他们打破了Kickstarter创下的迄今为止筹集资金最高的活动记录，为Dash无线耳塞筹集了超过330万美元。这是一项了不起的工程，它承诺将你能想到的几乎所有功能塞进一对耳塞中。它提高了你可以用耳机达到的新高度，开辟了一个全新的市场领域，我为这个领域创造了“可听”这个名字。这是一个雄心勃勃的概念，值得赞扬的是，他们成功地实现了这一目标。尽管有热情的追随者，但它表明仅仅整合这项技术是不够的，你需要找到它的用途。尽管Dash为软件开发人员提供了一个SDK，但它未能在消费者中获得足够的吸引力。在接下来的两年里，其他众筹项目想出了更复杂的方案，并成功吸引了约5000万美元的资金。许多人未能实现这一目标，他们逐渐意识到将如此多的技术塞进一个小耳塞是多么困难。硬件最难。这些初创公司大多半途而废，就连Bragi也被迫做出艰难的决定，放弃硬件，销售其它产品系列，专注于其他主流音频产品的嵌入式操作系统。

渐渐地，大公司开始深入这个领域，利用他们更深层次的资源来制造这些困难的产品。然后，2016年9月，苹果推出了AirPods。尽管最初受到许多记者的嘲笑，但消费者还是喜欢他们。在短短两年内，它们成为有史以来销售最快的消费品，自推出以来已售出超过2.5亿副。其他品牌迅速跟进，中国的芯片供应商也加入了这一行列。早在2014年，当Bragi和Earin规划市场的未来时，只有四五家芯片供应商生产蓝牙音频芯片组。今天有三十多家。尽管存在供应链问题，但据估计，2020年约有5亿个耳塞被运出，预计到2022年底，这个数字将翻一番。这些数据是基于经典HFP和A2DP模式的耳塞数据。随着新的蓝牙LE音频产品开始上市，以及它们的附加功能、广播功能和增强的电池寿命，这些数字可能会超过预期。

然而，无线音频不仅仅限于耳机。尽管蓝牙音频的大部分增长都是由音乐流驱动的，而音乐流又是由Spotify、Apple music和Amazon Prime music等服务提供的现成内容驱动的。流媒体视频的到来也同样受欢迎，无线耳机成为收听的首选设备。消费者喜欢易用性，在大多数情况下，这会转化为使用内容，而不是自己生成内容，尽管TikTok等应用程序表明，如果内容生成变得简单有趣，用户将生成并共享自己的内容。在这一演变过程中，语音，主要是语音通话，看起来使用越来越少。直到亚马逊推出Alexa后，情况发生了变化。从那时起，语音识别出现了复兴，现在大多数家用电器都开始添加智能语音。随着本书介绍的蓝牙LE音频支持的新功能的引入，这种应用程序可能会增长。有了广播拓扑结构和优先排序哪些设备可以与您通话的能力，就有可能为语音到机器的通信添加额外的功能和新的机会。它可能是智能家居行业的救星。

围绕耳机（尤其是苹果的Airpods）的开发速度令人惊叹。我们看到许多新公司开发了蓝牙音频芯片，微型音频传感器和MEMS麦克风，同时提供先进音频算法的公司数量也大幅增长，以实现有源噪声消除、回声消除、空间声音和频率平衡等功能。

尽管HFP和A2DP继续为我们提供良好的服务，但它们都是为简单的点对点拓扑结构设计的。被称为经典蓝牙，其设计假设两个设备之间存在单一连接，每个单独的音频数据包都会得到确认。如果有两个单独的设备想要接收音频流，这就无法支持了。正因为如此，如今的立体声耳机依赖于专有解决方案，通常需要额外增加一种射频通信方式，以便在左右耳机之间进行通信，以确保它们在正确的时间播放音频。另一个限制是，HFP不是为我们今天使用的各种蜂窝和IP语音电话应用而设计的。当用户想要从一个应用程序切换到另一个应用程序时，常会导致问题。这是在加入新的要求之前出现的并发语音控制和共享音频。

在我们的日常生活中，我们都在更频繁地使用无线音频，为了支持这种行为变化，我们需要更多的了解更广泛的音频生态系统，而不是只考虑两个设备之间的音频连接。在这个生态系统中，我们可能会在一天中戴不同的设备，切换不同的操作。为了实现无缝工作，控制需要变得更加灵活。这就是蓝牙LE音频发展的背景。

Bluetooth SIG意识到，他们的音频规格需要不断发展和调整，既要满足当前的需求，也要考虑到我们在音频方面所做的越来越多样化的事情，以及我们在未来20年内可能出现的情况。在许多用例中都会出现一些非常类似的需求，设计师想要更低的功耗。不仅是为了延长电池寿命，还为了能够支持更多的降噪处理和其他正在出现的有趣的音频算法，例如关键词的检测。对于其它应用程序，他们希望减少延迟，尤其是在玩游戏或收听实时对话或广播时。人们对更高的音频质量也有着不懈的追求。开发规范的蓝牙音频工作组的任务是提出支持这些需求的新标准，以及想到的所有拓扑。其目的是让该行业从今天依赖不同厂家的专利完成厂家特定匹配，转向可以混合和匹配来自不同制造商的设备。

1.1 助听器的推动

听到助听器行业发起了许多创新，许多人都感到惊讶。多年来，助听器一直需要解决音频质量、延迟、电池寿命和广播传输等问题。它们平均每天佩戴9小时，因此电池寿命至关重要。在这段时间里，助听器不断地放大和处理周围的声音，以便佩戴者能够听到周围正在发生的事情和正在说的话。它们通常包括多个麦克风，以允许音频处理算法识别和响应本地音频环境，从而过滤掉分散的声音。在一些公共场所，他们可以连接到一个名为telecoil的系统，基本上是感应回路，用于剧院、公共交通和其他公共区域收听音频和提供信息。这些都是广播系统，可以覆盖telecoil传输区域内的数百人，或者允许进行私人对话。

助听器用户一直希望能够连接到手机和其他蓝牙设备，但对传统HFP和A2DP解决方案的功耗是一个挑战。2013年，苹果推出了基于BLE的专有解决方案，添加了一个音频流，可以连接到助听器中的特殊蓝牙LE芯片。它被授权给助听器制造商，并受到消费者的赞赏，但它只适用于iPhone，而且是单向的。

尽管对这一发展表示欢迎，但助听器行业仍然担心，一个特定的解决方案并不具有兼容性。他们希望有一个适用于任何手机或电视的全球标准，该标准还可以取代老化的telecoil规格，该规格可追溯到20世纪50年代。2013年，所有主要助听器公司的代表都坐了下来与Bluetooth SIG的董事会达成了一项联合协议，提供资源帮助开发新的低功耗音频蓝牙标准，为助听器生态系统带来互操作性。开发工作开始后不久，许多消费音频公司开始研究助听器使用案例，并意识到它们同样适用于消费市场。尽管助听器的音频质量要求不那么严格（因为他们的用户有听力损失），但结合了环境音频、蓝牙音频和广播基础设施的使用案例远比HFP和A2DP目前涵盖的使用案例先进。他们有可能解决当前音频规范中的许多已知问题。

随着越来越多的公司参与进来，该项目得以扩大。在这项工作进行了八年之后，Bluetooth LE Audio项目已经发展成为Bluetooth SIG有史以来最大的规范开发项目。由此产生的规范涵盖了蓝牙标准的每一层，在新的和更新的文档中包含超过1250页的文本，其中大多数已经被采用，或正在被采用。

1.2 限制和专有扩展

1.2.1 苹果为iPhone（MFI）设计的听力设备和ASHA

2014年，苹果推出了自己专有的蓝牙助听器解决方案，并向助听器制造商发放了许可证。它与一家芯片合作伙伴共同开发，为蓝牙LE协议添加了扩展，允许在手机和一或两个助听器之间单向传输数据。手机上的一个应用程序允许用户选择要连接的助听器，以及允许他们设置音量（独立或成对），并选择各种预设，以应对不同的声学环境。Mfi听力设备解决方案适用于iPhone 5手机和iPad（第四代）设备及后续产品。

MFI支持的一个流行功能是“实时监听”，它允许iPhone或iPad用作远程麦克风。对于佩戴助听器的人来说，这可以让他们将手机放在桌子上，以便接听并传输对话。远程麦克风是助听器的有用配件，而Live Listen功能无需购买其他设备即可实现这一点。

早在2021，苹果宣布他们的MFI听力设备将升级，允许双向音频，提供免提能力。

苹果的动机并不完全是利他的。许多国家的无障碍性法规迫使他们在手机中加入telecoil，这增加了成本并限制了物理设计。他们希望监管机构接受蓝牙解决方案作为替代方案。诺基亚也有类似的愿望，并在退出手机生产之前积极支持蓝牙LE音频规范的开发。

苹果的MFI听力解决方案只适用于iPhone和iPad，而Android用户则没有解决方案。在开发蓝牙LE音频的同时，谷歌和助听器制造商GN Reasnd共同开发了一个名为ASHA（助听器音频流）的开放式蓝牙LE规范，这是一个适用于Android 10及以上版本的软件解决方案。它为蓝牙LE提供了一个不同的专有扩展，支持从任何兼容的Android设备到ASHA助听器的单向流。

在蓝牙LE音频开始出现在手机上之前，ASHA为Android用户提供了一个受欢迎的替代方案。目前支持MFI助听器或ASHA的助听器制造商可能会继续这样做。他们将通过添加蓝牙LE音频来扩展他们的支持，为消费者提供最广泛的选择。说到底，这只是另一个协议，这意味着更多的版本。然而，大多数新的开发很可能会转向全球可互操作的蓝牙LE音频标准。

1.2.2 真无线耳机

Cambridge Silicon Radio在2013年左右开发了一种实用的解决方案，将立体声流发送到两个耳机。在被高通公司收购后，它被重新命名为TrueWireless，这是世界上大多数人现在对于立体声耳机的说法。当竞争对手看到苹果Airpods的成功时，高通公司为所有其他想要开发竞争性耳机的公司提供了一个可行的替代方案。Airpods使用的是苹果自己的专有芯片组。True Wireless Stereo（真正的无线立体声）这个名字很快建立起来了，并应用于几乎每一种新产品，而不管其中有谁的芯片。

使用A2DP协议开发真无线耳机的主要障碍是，它是为点对点通信设计的。2008年，Bluetooth SIG在题为《White paper on usage of multiple headphones》的白皮书中确实为如何将流发送到多个Bluetooth LE音频接收器提供了指导，但它没有解决同步问题，是在假设每个音频接收器可以自行决定何时渲染。对于耳机来说，只要左右耳机不同步，你就会有一种非常不舒服的感觉。白皮书的方法还是依赖于对音频源A2DP规范的修改。这是一个问题，因为这意味着没有采用它们的耳机或扬声器将无法兼容。要想在市场上取得成功，就需要一种能够与任何音频源协同工作的解决方案，这实际上意味着这些解决方案需要在音频接收器（耳机）中实现。

CSR提出的解决方案称为重播或转发方法，如图1.5所示。

在连接到手机之前，两个耳机会相互配对。一个设置为主设备，另一个设置为辅助设备。为了接收A2DP流，主设备与音频源配对，显示为接收立体声流的单个设备。当音频数据包到达时，它对左声道和右声道进行解码，并在上面所示的示例中，将左声道直接中继到副耳塞。使用蓝牙技术可以实现这一点，但如果耳机的天线很小，这可能会有问题，因为头部可以很好地吸收2.4GHz的信号。许多公司首次在室外测试设备时发现了这一点。在室内，来自墙壁和天花板的反射通常会确保蓝牙信号传输能过来。在室外，由于没有反射面，它们可能无法提供帮助。为了弥补这一点，通常会添加第二个无线电，以绕过吸收问题。最受欢迎的选择是近场磁感应（NFMI），这是一种用于短距离音频传输的高效低功耗解决方案。其他芯片供应商也使用了类似的低频段重传（LBRT）方案。

由于主设备负责音频中继的计时，因此它确切地知道次耳机将在何时可以正常播音。它需要延迟音频流的渲染以匹配次耳机。这是中继方法的问题之一，因为中继过程和缓冲增加了音频连接的延迟。对于大多数应用程序，它不太可能被用户注意到，尤其是因为A2DP延迟通常占主导地位。

中继方法也适用于HFP，尽管在大多数情况下，只有主设备用于语音路径。音量和内容控制，如接听电话或暂停音乐，仍然通过连接到主耳机使用AVRCP控制。第二个无线射频还可用于在主设备和辅助设备之间中继用户界面和AVRCP控制，如暂停、播放和音量。

最近，公司开始转向监听方法，如图1.6所示

在这里，中继方法增加的延迟通过两个耳机监听A2DP流来消除。只有一个耳机（主要设备）确认手机收到了音频数据。通常，辅助设备不知道在哪里找音频流，或者无法解码音频数据。在这种情况下，主设备通过蓝牙链路或专用sub-GHz链路向其提供该信息。该链路由制造商配置，因此其他设备不可能接收A2DP流。

由于两个耳机直接接收相同的A2DP流，因此这可能是一种更加稳健的方案，尤其是如果作为仅蓝牙解决方案实施的话。在没有音频流中继的情况下，延迟明显更好。

这两种方案都需要在耳机的协议栈中进行扩展，因此在很大程度上属于芯片供应商的领域。苹果的成功刺激了竞争对手的芯片供应商进行创新，结果是现在有十几种不同的真无线方案存在，它们建立在这两种技术的变体之上，其中一些包括主从交换等附加功能，以便在失去连接时两个耳机可以改变角色。

这些专有方法的问题在于，它们使市场变得分裂。苹果、高通和其他公司都为其解决方案申请了专利，这导致他们的竞争对手花费时间和精力研究如何绕过这些专利，而不是创新来推动市场向前发展。这也意味着几乎不可能混合使用两个不同制造商的耳机，因为他们可能使用不同的TWS方案。对于消费级TWS耳机来说，这可能不是一个问题，因为它们总是成对购买，但对于助听器来说，这是一个问题，因为左右耳可能需要不同类型的耳机。这使得该方案也很难扩展到扬声器邻域，因为环绕声系统通常将来自不同制造商的扬声器组合在一起。虽然专有解决方案可以在早期阶段刺激市场增长，但它们无法助于其长期发展。这就是蓝牙LE Audio的用武之地。

1.2.3 Shared listening（分享聆听）

共享音频不仅仅是向一对耳机和助听器发送信号，它还涉及到所有能收到信号的设备。虽然公共设施可以满足大量同时收听音乐的人的需求，但还有一个更私人化的场景，你可以在其中与朋友分享你的音乐。关于《White paper on usage of multiple headphones》阐述了使用A2DP与另一个人共享听力的可能性，但它提出的解决方案似乎从未将其应用到产品中。相反，这一细分市场主要归于巴黎的蓝牙软件公司Tempow所有。他们开发了一个基于手机的音频操作系统，他们称之为Dual-A2DP，该系统生成一个独立的左右同步流，允许两对独立的耳机同时呈现这些流。虽然这是有用的，但它是有限的，只被少数制造商采用。Bluetooth LE Audio超越了这一点，它提供了一个可扩展的解决方案，可以从一个监听器过渡到多个监听器。

1.3 耳机类设备的组成有什么？

无线耳机的出现受到了芯片的限制，芯片可以提供一种支持独立的左右立体声流的方法。但这样是不够的，正如所有进入这一市场的初创公司所发现的那样，将所有需要的功能打包在耳机这样的小东西里是很困难的。事实上，这确实很难。添加蓝牙技术，以及任何支持它的附加传感器，变得异常困难。只有大约25%的众筹公司能够成功地推出产品。甚至像苹果这样的公司也不得不投入近五年的开发来实现AirPods。他们甚至求助于设计自己的蓝牙芯片来获得让AirPods达到性能要求。但这只有最大的耳机公司，苹果和华为才有资源去做这样的事情。

这是助听器制造商非常熟悉的一个故事，因为多年来他们一直在完善助听器的小型化。他们还与定制芯片商合作以优化性能，从而使设备能够使用小电池来运行数天。蓝牙助听器中的元件数量惊人，如图1.7所示，它代表了一个相当基本的设计。它的结构与耳机非常相似。

当你把助听器或耳机拆开时，大多数人遇到的第一个惊讶就是其中的麦克风数量。要执行主动噪声消除，您需要一个麦克风监测环境声音，另一个麦克风位于耳道中。如果你想接收用户的声音，通过蓝牙连接发送到他们的手机，通常会有一个骨传导性麦克风，帮助接收并将语音与周围环境隔离开来。这是最低要求。然而，通常包括额外的麦克风来生成波束成形阵列以改善方向性。可以包括其他音频算法以检测环境类型并进一步增强用户的语音。后者很重要，因为耳机和助听器中的麦克风并不像设计师希望的那样靠近嘴巴的位置来使用，它们大多处在耳朵后面的位置。

我们即将看到新的法规生效，以测量耳道中的声音级别，并警告用户潜在的听力损伤，这可能会导致更多的内置麦克风。好消息是，在过去几年中，MEMS麦克风有了很大的发展，部分原因是语音助理的需求。这些创新增强了方向性和波束控制，因此它们可以在房间里跟随你。与传统话筒结构相比，MEMS的优势在于，可以将数字信号处理器集成到话筒中，从而减小尺寸和功耗。在最新的设备中发现四个或更多麦克风并不罕见。这些输入需要混合并分配到助听器的不同功能中。

如果设备同时包含蓝牙技术和telecoil接收器，则需要两种音频发送。对于向第二个耳机发送控制信号或音频流的耳机，所有这些都需要通过sub-GHz无线电（通常为NFMI）进行路由，同时主信号被缓冲以同步两个耳机的呈现时间。

在输出端，音频传感器变得更小，传统的开放式线圈结构受到微型平衡电枢传感器和音频阀的挑战。市场上也出现了MEMS扬声器，提供高音量。虽然在现阶段它们可能更适合于耳机，但这项技术可能会转移到耳塞上。

看看蓝牙LE音频带来的新用例，这种处理可能会变得非常复杂。能接收蓝牙流并允许同时发送语音命令的降噪耳塞，在发送之前需要将语音组件与环境声音分离（并应用回声消除），同时抑制与传入蓝牙信号混合的环境声音。如果传入的蓝牙流是从与发出环境相同的地方进行的，例如当你在剧院、会议室或看电视时，那么这一切都需要完成，同时保持大约30毫秒的总延迟。这是一个挑战。

管理所有这些需要一个应用处理器，它控制着专门的音频处理模块。为了最大限度地降低助听器的功率和延迟，这些功能通常在硬件中实现，而不是在通用数字信号处理器（DSP）中实现。应用处理器通常也会控制用户界面，其中命令可能来自助听器上的按钮或电容传感器，通过蓝牙接口，或来自遥控器，遥控器可能使用蓝牙技术或专用subGHz无线链路。大多数设备包括一个光学传感器，用于检测何时将其从耳朵中取出，从而使其进入睡眠状态。最后，还有一个电池和电源管理功能。许多助听器仍然使用锌空气电池，这比可充电电池提供更好的功率密度。他提供了两个主要优势，电池寿命更长，重量更小。如果你整天都戴着助听器，重量很重要，这就是为什么大多数现代助听器的重量不到2克，大约是一个AirPod重量的一半。

对于电子设备，将所有这些都安装到耳塞或助听器中是一个进一步的挑战，挑战了柔性电路和多层封装的局限性。设计师需要让它舒适，确保它不会从你的耳朵里掉出来，还要在保持良好听觉路径的同时完成所有上述这些功能，这样才不会影响声音的质量。你还需要考虑助听器是否堵塞耳道的问题，即它是否阻挡了你的耳朵来收听周围的声音，或者打开让你听到这两个声音。直到最近，人们还认为，如果想要有效消除环境噪声，堵住耳道是必要的，但最近的一些创新表明，情况可能不再如此。完全堵塞耳道会导致湿度增加，尤其是长期佩戴时，因此我们可能会看到更多的设计采用开放式设计。

所有这些都不容易，这也是助听器仍然昂贵的原因之一。然而，越来越多的芯片公司正在提供参考设计。与合作伙伴计划一起，专业咨询公司提供设计专业知识，以缩短上市时间，这导致消费者耳塞市场以惊人的速度增长。但我们仍然只是开始。

迄今为止，人们听到的最雄心勃勃的作品是布拉吉的‘冲刺’。除了提供真正的无线立体声外，他们还决定添加一个内置MP3播放器和闪存，让你在跑步或健身时可以把手机留在家里，但仍然可以直接从耳塞中收听存储的音乐。

Bragi意识到耳朵是身体上放置大多数生理传感器的最佳位置，因此为Dash配备了大量传感器和功能：九自由度的运动传感，带有加速计、磁强计和陀螺仪、温度计、心率监测器和脉搏血氧仪。他们制作了一个非常漂亮的图形，显示了所有元素及其相对大小，如图1.8所示。这是一个惊人的成就，但可悲的是，这超出了当时的市场需求。正如健身腕带制造商发现的那样，让顾客了解他们的健康数据出人意料地困难。与音乐不同的是，健康数据，它需要大量的分析才能将其转化为一个吸引用户的故事。

如图1.9所示，这是第22条军规。你需要捕获大量数据，才能将其转化为任何有价值的东西。在这段时间里，你需要雇佣一些非常昂贵的数据科学家来尝试开发一些令人信服的反馈。支付云存储和分析的持续成本，以及为每一个新版本的手机操作系统更新应用程序。由于无法保证让用户每月支付订阅费，以支持持续的开发成本。如果没有这种洞察力，用户就会放弃，这就是为什么现在这么多健身带都被束之高阁。制造这些设备的公司很少有数据分析业务背景，而是纯硬件业务模式，这无助于解决问题。

开发insight商业模式的困难在于，为什么2020年出货的5亿个耳塞中几乎所有都只专注于一件事-播放内容。我觉得，随着时间的推移，大量的传感器也会在耳塞上使用，因为耳朵是可穿戴设备测量生物特征的最佳场所。它很稳定，移动不多，靠近血液流动，为测量核心温度提供了一个很好的位置。这是手腕所没有的。但业界已经吸取了教训，即数据也很难获取，这意味着这些传感器可能会作为次要功能出现，需要拥有分析资源的公司有时间开发出令人信服的反馈。这就是我们看到的苹果用手表做的事情。这是一个漫长而缓慢的过程。幸运的是，对于耳塞来说，消费者购买耳塞已经有了一个令人信服的理由，这意味着可听设备可以成为一个有用的平台来试验其他东西。

耳塞是有史以来增长最快的消费品，其增长速度没有放缓的迹象。在本书的其余部分中，我们将研究蓝牙音频如何提升市场兴奋度并提高增长率。

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摘要: 近几年来,随着人们需求的不断提高,手持设备,无线设备,数字家庭设备等嵌入式产品迅速的发展,特别是嵌入式Linux的成熟,使本来只属于PC的一些高端应用也出现在这种嵌入式系统上面,并得到广泛的发 ...
苹果AirPods Pro可充当助听器使用，说说蓝牙音频技术
一项研究表明 AirPods Pro 可以充当助听器使用,其性能不输于上万美元的高端专用助听设备.在完善无障碍服务的路线图中,苹果将助听功能作为 AirPods 的中期发展目标,而且已经取得了一些成果 ...
TI蓝牙低功耗技术BLE课程
课程链接: http://training.eeworld.com.cn/TI/video/1403 TI蓝牙低功耗技术BLE课程其他学习课程: 链接:http://training.eeworld ...
蓝牙技术｜AirPods Pro 2 支持蓝牙 LE Audio 技术带来的 5 大好处
在 2020 年,蓝牙 5.2 引入支持新的 LE Audio 音频规范.至少有两名苹果员工被列为 LE Audio 开发的参与者,苹果很可能会采用该规范以用于未来的设备. 根据蓝牙 SIG 数据库中 ...
MASA MAUI Plugin 安卓蓝牙低功耗（一）蓝牙扫描
项目背景 MAUI的出现,赋予了广大Net开发者开发多平台应用的能力,MAUI 是Xamarin.Forms演变而来,但是相比Xamarin性能更好,可扩展性更强,结构更简单.但是MAUI对于平台相关 ...
蓝牙协议分析(3)_蓝牙低功耗(BLE)协议栈介绍
原文链接:蓝牙协议分析(3)_蓝牙低功耗(BLE)协议栈介绍系列索引:蓝牙协议分析(1)_基本概念蓝牙协议分析(2)_协议架构目录 1. 前言 2. Why 3. How和What 4. Phy ...
蓝牙mesh网络技术的亮点
蓝牙mesh网络技术的亮点 The highlights of Bluetooth mesh networking technology 导言蓝牙是当今最主要的低功耗无线技术之一,对无线设备用户和开 ...
【Android应用开发】Android 蓝牙低功耗 (BLE) ( 第一篇 . 概述 . 蓝牙低功耗文档翻译)
转载请注明出处 : http://blog.csdn.net/shulianghan/article/details/50515359 参考 : -- 官方文档 : https://develope ...
是否可以限制蓝牙传输距离_技术文章—关于蓝牙传输范围的常见误解
蓝牙技术在耳机.手机.手表及汽车领域的普及为人们带来了许多便利,却也引发了一些人们对于蓝牙的误解.目前,蓝牙可为多种重要的解决方案提供支持,其中包括家庭自动化.室内导航以及商业和工业创新等. 误解一: ...

蓝牙低功耗音频技术 -- 1 背景和遗产