LE Audio

LE Audio (Low Energy Audio) — это стандарт беспроводной передачи аудиоданных, разработанный на базе технологии Bluetooth Low Energy (BLE) и представленный Bluetooth Special Interest Group (SIG) в 2020 году. LE Audio предназначен для замены классического Bluetooth Audio (BR/EDR) и обеспечивает более низкое энергопотребление, улучшенное качество звука при сжатии, а также поддержку многопоточной передачи и широковещательного аудио. В отличие от предшественника, LE Audio использует новый кодек LC3 (Low Complexity Communication Codec) и архитектуру, ориентированную на изохронные каналы, что позволяет создавать новые сценарии использования, такие как одновременная передача звука на несколько устройств (Auracast) и слуховые аппараты.

История

Разработка LE Audio началась в 2018 году в рамках работы Bluetooth SIG над расширением возможностей BLE. Основной целью было создание аудиостандарта, который бы преодолел ограничения классического Bluetooth Audio, включая высокое энергопотребление, ограниченную пропускную способность и невозможность одновременной передачи на несколько устройств. В январе 2020 года на выставке CES 2020 Bluetooth SIG официально анонсировала LE Audio, а в июле 2020 года опубликовала спецификацию версии 5.2, в которую были включены ключевые компоненты стандарта: кодек LC3, изохронные каналы и профили для аудиопередачи.

Первые коммерческие устройства с поддержкой LE Audio начали появляться в 2022–2023 годах. Крупные производители, такие как Qualcomm, Apple, Samsung и Sony, интегрировали поддержку стандарта в свои чипсеты и наушники. Однако массовое внедрение сдерживалось необходимостью обновления аппаратного обеспечения и обратной совместимости с устройствами, работающими на классическом Bluetooth.

Технические особенности

Кодек LC3

Основным аудиокодеком LE Audio является LC3 (Low Complexity Communication Codec). Он был разработан как альтернатива SBC (Subband Coding), используемому в классическом Bluetooth Audio. LC3 обеспечивает более высокое качество звука при той же битрейте или аналогичное качество при вдвое меньшей битрейте (например, 192 кбит/с против 345 кбит/с у SBC). Кодек поддерживает частоты дискретизации от 8 до 48 кГц и битрейты от 16 до 320 кбит/с, что позволяет адаптироваться к различным сценариям — от голосовых вызовов до высококачественного стереозвука. LC3 также оптимизирован для низкой задержки (менее 20 мс), что важно для игр и видеоконференций.

Изохронные каналы

LE Audio использует изохронные каналы (isochronous channels), которые обеспечивают синхронную передачу данных с гарантированной задержкой. В отличие от классического Bluetooth, где аудиопоток передаётся по асинхронным каналам, изохронные каналы позволяют одновременно передавать несколько независимых аудиопотоков (например, левый и правый каналы для наушников) с минимальной задержкой. Это достигается за счёт использования механизма Connected Isochronous Streams (CIS) для двунаправленной связи и Broadcast Isochronous Streams (BIS) для однонаправленной широковещательной передачи.

Многопоточность и Auracast

LE Audio поддерживает многопоточную передачу (multi-stream audio), что позволяет отправлять отдельные аудиопотоки на каждое устройство в паре (например, на левый и правый наушники). Это улучшает синхронизацию и снижает задержку по сравнению с классическим Bluetooth, где аудиопоток передаётся на одно устройство, а затем ретранслируется на другое. Функция Auracast (ранее известная как Bluetooth Broadcast Audio) позволяет передавать аудио на неограниченное количество устройств в радиусе действия, например, для трансляции объявлений в аэропортах или музыки в общественных местах.

Энергопотребление

LE Audio потребляет значительно меньше энергии, чем классический Bluetooth Audio. Это достигается за счёт использования BLE-радио, которое работает в импульсном режиме (включение только на время передачи данных), и оптимизации кодека LC3. По оценкам Bluetooth SIG, LE Audio может снизить энергопотребление наушников до 50% по сравнению с SBC, что увеличивает время автономной работы устройств.

Классификация

Профили LE Audio

LE Audio включает несколько профилей, определяющих сценарии использования:

• HAP (Hearing Aid Profile) — профиль для слуховых аппаратов, обеспечивающий низкую задержку и поддержку многопоточности.
• TMAP (Telephony and Media Audio Profile) — профиль для голосовых вызовов и воспроизведения медиа, поддерживающий стереозвук и управление громкостью.
• BAP (Basic Audio Profile) — базовый профиль для аудиопередачи, используемый в наушниках и колонках.
• PBP (Public Broadcast Profile) — профиль для широковещательного аудио (Auracast), поддерживающий однонаправленную передачу на множество устройств.
• CSIP (Coordinated Set Identification Profile) — профиль для управления группами устройств (например, стереопара наушников).

Устройства

LE Audio поддерживается на следующих типах устройств:

• Наушники и гарнитуры — беспроводные наушники с поддержкой многопоточности и LC3.
• Слуховые аппараты — устройства, использующие HAP для улучшения качества звука и снижения задержки.
• Колонки и аудиосистемы — портативные и стационарные колонки с поддержкой Auracast.
• Смартфоны и планшеты — устройства с чипсетами, поддерживающими Bluetooth 5.2 и выше (например, Qualcomm Snapdragon 8 Gen 1, Apple H2).
• Трансляторы Auracast — специализированные устройства для широковещательной передачи аудио в общественных местах.

Применение

Потребительская электроника

LE Audio используется в беспроводных наушниках, гарнитурах и колонках для улучшения качества звука, увеличения времени автономной работы и поддержки многопоточности. Например, наушники Apple AirPods Pro (2-го поколения) с чипом H2 поддерживают LE Audio и LC3, обеспечивая более низкую задержку и лучшее качество звука при звонках. В 2023 году компания Samsung выпустила наушники Galaxy Buds2 Pro с поддержкой LE Audio, а Qualcomm представила чипсеты QCC5171 и QCC3071 для наушников и колонок.

Слуховые аппараты

LE Audio стал важным стандартом для слуховых аппаратов, так как он обеспечивает низкую задержку (менее 10 мс) и поддержку многопоточности, что критически важно для восприятия речи. Профиль HAP позволяет слуховым аппаратам подключаться к смартфонам, телевизорам и другим устройствам без дополнительных адаптеров. В 2022 году компания GN Hearing выпустила слуховые аппараты ReSound OMNIA с поддержкой LE Audio, а в 2023 году — Widex Moment.

Общественные трансляции (Auracast)

Функция Auracast позволяет транслировать аудио на неограниченное количество устройств в радиусе действия. Это применяется в аэропортах, вокзалах, театрах и музеях для передачи объявлений, аудиогидов или перевода речи. Например, в 2023 году компания Bosch запустила пилотный проект по установке трансляторов Auracast в аэропорту Франкфурта. В России аналогичные технологии тестируются в московском метро для передачи информации о маршрутах.

Голосовые вызовы и видеоконференции

LE Audio улучшает качество голосовых вызовов за счёт LC3, который обеспечивает более чёткую передачу речи при низком битрейте. Это особенно важно для видеоконференций и звонков в шумной обстановке. Поддержка многопоточности позволяет использовать отдельные микрофоны на каждом наушнике для улучшения шумоподавления.

Примеры устройств

• Apple AirPods Pro (2-го поколения) — наушники с чипом H2, поддерживающие LE Audio и LC3.
• Samsung Galaxy Buds2 Pro — наушники с поддержкой LE Audio и 24-битным звуком.
• Sony WF-1000XM5 — наушники с поддержкой LE Audio и адаптивным шумоподавлением.
• Qualcomm QCC5171 — чипсет для наушников с поддержкой LE Audio и Auracast.
• ReSound OMNIA — слуховые аппараты с поддержкой HAP.

Критика

Несмотря на преимущества, LE Audio имеет ряд недостатков. Во-первых, стандарт требует аппаратной поддержки на уровне чипсета, что делает его недоступным для старых устройств. Во-вторых, кодек LC3, хотя и превосходит SBC, уступает по качеству звука более продвинутым кодекам, таким как LDAC (Sony) или aptX HD (Qualcomm), которые поддерживаются в классическом Bluetooth Audio. В-третьих, функция Auracast вызывает опасения по поводу конфиденциальности, так как широковещательная передача может быть перехвачена любым устройством в радиусе действия. Bluetooth SIG утверждает, что Auracast поддерживает шифрование, но на практике его реализация зависит от производителя.

Источники

• Bluetooth SIG. «LE Audio Specification». Версия 5.2, 2020.
• Qualcomm. «Qualcomm Low Energy Audio Technology». 2022.
• Apple. «AirPods Pro (2nd generation) Technical Specifications». 2022.
• GN Hearing. «ReSound OMNIA with LE Audio». 2022.
• Bosch. «Auracast Pilot Project at Frankfurt Airport». 2023.