蓝牙AAC音频编解码是缺陷还是偷懒?
Soomal 于 2018.10.25 19:30:49 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:09.36/206

在我们使用蓝牙耳机或者蓝牙音箱时,常常会听到关于apt-X、SBC、AAC等规格的说明,对于发烧友来说它们的意思不用多说。但对于普通用户来说,可能还不太清楚。我们今天要讨论的是蓝牙音频传输中的AAC编码相关测试。而在开篇,我们为入门用户做一点点小小科普,这个科普会相当入门,可能技术上不那么具体和严谨。

蓝牙音频的发射端如手机和接收端如耳机之间通讯时,音频信号需要经过相关的编码,受限于这套技术规格相当老以及蓝牙带宽一直以来1Mbps最大带宽[实际吞吐量更小],所以最基础的SBC编码、AAC编码、apt-X等编码考虑的最重要的是压缩数据。例如手机对音频数据编码压缩,然后蓝牙耳机接收到后解码,然后再做D/A转换等输出工作。

SBC、apt-X甚至现在的LDAC、HWA都是蓝牙应用特有。但AAC是个例外。AAC是像MP3、APE、FLAC等一样我们平时就可以见到的音乐文件,它基于MPEG4的音频规范压缩,比MP3、Atrac3等有损音频算法在低码率时有明显更好的表现,例如128kbps以下AAC表现明显更好,在十多年前互联网和蓝牙一样慢的时代肯定更受欢迎些。苹果公司的音乐服务无论是以往的iTunes Store还是现在Apple Music一直使用AAC规格压缩音乐,目前几乎所有Apple Music都为256kbps等级压缩质量。而苹果和Beats家的耳机产品也一直都支持AAC,甚至不支持apt-X。

在蓝牙音频应用中AAC即然和SBC、apt-X、LDAC、HWA都不一样,相信有不少人和我们的想法:如果手机端播放的音乐本身就是AAC格式的,而蓝牙耳机也接收的是AAC,这是不是就省去了发射端编码的工作?而如今的AAC 256kbps编码的音乐已经如此普遍,256kbps的AAC质量其实已经相当不错。256kbps的码率也和apt-X的接近,AAC的表现为什么要比apt-X差一点呢?尤其是高频。我们最近的测试,发现了其中的部分原因。

测试方法:我们在电脑上直接将无损测试信号,包括频率扫描和RMAA信号都进行256kbps和160kbps CBR质量Apple AAC规格的压缩,然后恢复为WAV[有损压缩,恢复以后损失部分仍然存在],进行数据分析得到一组数据。这些数据代表了AAC压缩本身的品质。另外,我们使用iPhone输出AAC到BTR3[分两组WAV原文件和AAC本身原文件],得到AAC输出的数据,这些数据代表了蓝牙传输AAC的品质。当然,除此之外,我们也用矩声iMiniPro2s进行了验证以保证BTR3测试没问题。同时,还验证了三星S9手机手动切换到AAC的表现,具体什么用?下文再说。下来看RMAA测试成绩。

HWA测试 AAC160本身 AAC256本身 iPhoneWAVtoAAC iPhoneAACtoAAC
噪声水平, dB (A): -94.8 -94.7 -95.3 -95.9
动态范围, dB (A): 94.5 94.7 95.8 96.1
总谐波失真, %: 0.0094 0.0006 0.010 0.0095
互调失真, %: 0.057 0.010 0.045 0.323
立体声分离度, dB: -95.2 -95.2 -96.2 -96.1

只从RMAA的客观测试数据来看,我们发现256kbps质量的AAC本身水平明显高于蓝牙传输的AAC,哪怕是发射源本身是并没有压缩过的无损信号发出的AAC也不如256kbps效果。而比较意外的是,即便使用高品质的AAC数据源作为信号,蓝牙AAC编解码并不是直接传输AAC,原数据流,而还要对AAC解码后再做一次AAC的压缩再传输。

通过频率扫描我们可以看到,蓝牙传输的AAC信号很多特征和本地压缩的AAC文件类似,但是细节上可以看出RMAA测试中看不到的内容,蓝牙AAC传输的品质要比AAC本身信号更差,肯定和256kbps的AAC差距很大。而在18kHz以上高频部分,蓝牙AAC也会切掉,这个切掉的幅度位置与160kbps的AAC本身接近。

我们可以看到LDAC上有自适应选项可以根据网络环境不同调整编码质量,在测试中我们发现,AAC蓝牙本身也有类似功能,而且极为敏感,每个手机的设定不同。例如三星S9即便手机和BTR3都摆在桌上不到1米距离,它也会进入到一个比较差的状态。而iPhone X同样位置下就要好不少,但只要稍微挪动到椅子背后晃一晃,就会进入到更差的模式。这个主要表现在高频18kHz左右开始完全切掉信号的损失程度不同。

从这套测试可以看出,目前蓝牙AAC的设计还是相当古老,包含三个问题。

第一,带宽利用率很低,大概只有160kbps-200kbps左右,更好的算法并没有带来更好的品质。

第二,重复压缩缺陷。对手机端播放的AAC文件还要进行AAC压缩,且品质会明显下降。而如果我们在音频编辑软件里对一个AAC文件再做N次AAC压缩,如果标准不变质量不会下降。蓝牙AAC的压缩算法质量弱于AAC标准算法应有质量。

第三,过于敏感的牺牲品质。AAC本身码率品质已经不足200kbps,但蓝牙AAC仍然非常敏感下调声音品质,粗暴切割高频。

总结:蓝牙AAC虽然表面上看使用的是MPEG4 AAC压缩算法,但目前来看老的标准设计过于保守,实际使用的质量大概只有160kbps AAC的水平,甚至还要更差一些。蓝牙AAC并没有利用本身大量的AAC规格的音乐文件的优势,反而简陋粗暴的对AAC音乐解码后进行再次压缩,而压缩质量更低,效果更差。保守、简陋老设计造成了MPEG4在音频方面的技术优势被蓝牙AAC糟蹋。但也可以看到,AAC的算法优势如果稍加合理使用,就可以比现在的水准有很大幅度的进步。

请评分
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
分享到微博,暂时不可用
153.101.***.***
153.101.***.***
而一般用作音频存储的AAC是AAC-HE编码的

AAC-HE 以2048个PCM frame 编码一个AAC frame
AAC-LC 则是1024个

关于文中说的AAC二次压缩??
不先将源音频解码成PCM怎么二次编码??
发表于2018.12.08 13:04:29
61
153.101.249.***
153.101.249.***
发表于2018.12.08 12:56:40
60
221.233.110.***
221.233.110.***
发表于2018.11.27 23:02:01
59
220.249.189.***
220.249.189.***
发表于2018.11.27 15:54:52
58
文章中的测试, 除了APPLE 装置之外,
其他ANDROID 手机装置都没办法很好的处理好AAC解码
https://www.soundguys.com/the-ultimate-guide-to-bluetooth-headphones-aac-20296/

我觉得数位多应该针对这部份,应以不同的蓝芽DAC再测一次,
以排除是不是这个蓝芽DAC 处理上有问题
森泃妏蚚Win10枑蝠
发表于2018.11.17 22:27:20
57
001.068.***.***
001.068.***.***

此帖使用iPhone提交
发表于2018.11.17 17:25:25
56
113.070.217.***
113.070.217.***
发表于2018.11.16 21:42:56
55
223.136.071.***
223.136.071.***
发表于2018.11.15 15:29:38
54
119.006.028.***
119.006.028.***
发表于2018.11.12 01:20:57
53
061.222.***.***
061.222.***.***
不知道那些问题在蓝芽5.0有没有获得改善
发表于2018.11.07 13:14:51
52
222.072.***.***
222.072.***.***
蓝牙用AAC发射编码涉及专利,并且三社多次交手,最后搁置状态就是目前这个样子。
后来出于众所周知的原因取消了AUX接口,蓝牙发射编码才重新变成风口问题。
下面是推测:
在切接口时肯定考虑过,甚至评测了一些改良方案(比如叫AAC+),
但开发资源评估不划算(因为功率谱问题)。
这块牙膏是有可能挤出来的(小出し商法),但一定会随着某个重大硬件产品更新时推出。
其重要程度不亚于刷新一台ipod hifi,并限定搭载在配套周边,然后由那个时间点开始大量推广接收芯片——即使厂商和消费者热情不高(相比手机受众),也不会大失败。
如果厂商培养起来,再在第二代更新节点之前普及到手机平板(大约1年半~2年)。
——详细阅读
发表于2018.11.06 17:27:08
51
03
很好的文章,去伪存真,浮华的外表下让我们知道了赤裸的本质
此帖使用Win10提交
发表于2018.11.05 11:16:44
50
106.047.098.***
106.047.098.***
发表于2018.11.05 11:12:44
49
113.005.***.***
113.005.***.***
如果不是使用系统自带api来解码的话可能会被软件转换成pcm再传递给系统,系统无法知道音乐的原格式是什么
此帖使用iPhone提交
发表于2018.11.02 08:31:34
47
03
学习了。谢谢!
发表于2018.10.29 17:06:05
46
03

此帖使用Win10提交
发表于2018.10.29 15:54:24
45
114.255.160.***
114.255.160.***
发表于2018.10.29 14:32:57
44
219.144.245.***
219.144.245.***
发表于2018.10.29 11:39:50
43
03
去年我就在论坛里发表设想“如果把解码器单独放在外部设备里,手机作为一个纯数字发射端使用岂不是更好”。有朋友说按照蓝牙的速率还是不够满足无损码流的,现在的蓝牙技术成熟了,但是厂商之间衔接又出现问题,标准的不统一会造成本来挺好的一个技术的阻碍。这是一个好的前景,还是希望整个行业产生重视,手机功能模块化是大势所趋,应该给予考虑。
此帖使用VIVO X20PLUS A提交
发表于2018.10.28 23:49:26
42
提示
本贴可以匿名回复 ,您现在正处在潜水状态
回复
验证码
2931 为防止广告机贴垃圾,不得已而为之
表情
正文
京ICP备11010137号 京ICP证110276号 京公网安备110114000469号