現在、Bluetoothを通信に使用するオーディオ製品が増加しており、Bluetooth SIGはBluetoothオーディオ送信の電力消費を最小限に抑え、より多くのオーディオ機能を提供するために、新世代のBluetoothオーディオ技術であるLE Audioを発表しました。ここでは、Bluetooth LE Audioテクノロジーの機能と関連アプリケーションについて紹介します。
音質の向上、消費電力の低減、革新的な機能を備えたLEオーディオ
Bluetoothテクノロジーは、スマートフォンやBluetoothスピーカー、Bluetoothヘッドセットなどのさまざまなオーディオ デバイスで広く使用されています。しかし、従来のBluetooth技術には、音質や消費電力など、オーディオ伝送の面でまだ欠点があり、改善が必要です。
これを踏まえ、Bluetooth SIGは20年にわたるBluetooth技術の開発と革新を基に、Bluetooth Audio技術のパフォーマンス向上に絶えず取り組み、2020年上半期にBluetooth Low Energy audio（LE Audio）仕様を発表しました。LE Audioは、Classic Audio仕様と比較して、音質が向上し、消費電力が低く、マルチストリーミング、補聴器、ブロードキャスト (オーディオ共有) などの機能が追加されています。Bluetoothアプリケーションのこれらの革新的な新しい使用例は、オーディオの体験方法を再び変え、私たちを周囲の世界とさらに結びつけるでしょう。
名前が示すように、Classic AudioはBluetooth Classic無線で動作し、LE AudioはBluetooth Low Energy無線で動作します。LE Audioは、Classic Audioと同じオーディオ製品やユースケースの開発をサポートするだけでなく、パフォーマンスの向上や新しい製品やユースケースの創出が期待される魅力的な新機能も導入しています。
Bluetooth 5.2仕様において、Bluetooth LE AudioはBluetooth Audioのアプリケーションに革命的な変化をもたらす最も重要な技術革新です。現在、ワイヤレス ヘッドセットはBluetoothオーディオの最も一般的な用途ですが、Bluetoothヘッドセットはオーディオの遅延、実行時間の短さなどの問題に直面しており、LEオーディオを使用することでこれらの問題を効果的に解決できます。LE Audioには、新しい高品質かつ低電力のオーディオ コーデックであるLow Complexity Communications Codec (LC3) が含まれています。まったく新しいコーデックであるLC3は、まだAPTXやAPTX-HDオーディオ コーデックほど優れているわけではありませんが、従来のBluetoothオーディオ コーデックSBCと比較すると、エンコードの効率と品質が大幅に向上しています 。LC3は、低いデータ レートでも高品質を提供できるため、開発者に大きな柔軟性がもたらされ、オーディオ品質や消費電力などの主要な製品属性間でより適切な設計のトレードオフが可能になります。
一般的に、低いビットレートで高いオーディオ品質を維持することは困難です。ただし、LEオーディオは低ビット レートでより優れたオーディオ品質を提供できます。多数のリスニング テストでは、ビット レートが50% 低下しても、LC3はClassic Audioで提供されるSBCコーデックよりも高いオーディオ品質を提供できることが示されています。LEオーディオを使用すると、開発者は8、16、24、32、44.1、48kHzのサンプリングレート、16〜320kbpsのビットレート、オプションの7.5〜10msのフレームレートで、オーディオ品質と消費電力のバランスを自由に取ることができます。 開発者はこの省電力機能を利用して、バッテリー寿命を延ばす製品を製造したり、現在のバッテリー寿命が十分であることを条件に、より小型のバッテリーを使用して全体のサイズを縮小したりできるようになります。
さらに、マルチストリームオーディオを使用すると、単一のオーディオソースデバイス（スマートフォンなど）と単一または複数のシンクデバイス間で、複数の独立したオーディオストリーミング伝送を同期して実行できます。 これにより、開発者はマルチストリーム オーディオ機能を使用して、実際のワイヤレス イヤホンなどの製品のパフォーマンスを向上させることができます。たとえば、ステレオリスニング体験を向上させ、音声アシスタントサービスのシームレスな使用を改善し、複数のオーディオソースデバイス間の切り替えをよりスムーズにすることができます。
LE Audioがワイヤレスヘッドフォンのデザインを変える
新しいBluetooth 5.2規格は、接続に基づいて1つのマスターと複数のスレーブで構成されるオーディオ ストリーミング アプリケーションをサポートし、そのアルゴリズム メカニズムにより、複数のシンク デバイスがマスター デバイスのデータを同期的に受信できるようになります。そのプロトコルでは、Bluetooth送信機によって送信されるデータのすべてのフレームに時間制限があり、時間ウィンドウの後にスレーブ デバイスから受信したデータが破棄されることが規定されています。つまり、シンク デバイスは有効な時間ウィンドウ内でのみデータを受信し、複数のスレーブ デバイスから受信したデータの同期が保証されます。
LE Audioのマルチストリーム オーディオ機能により、実際のワイヤレス ヘッドセットのすべてのユーザーにバイノーラル伝送エクスペリエンスが提供されます。スマートフォンは、音声信号を片方のヘッドセットに送信し、それをもう一方のヘッドセットに転送するAppleの「TWS」技術とは異なり、同じ音声信号を同時に両耳に送信できます。LE AudioベースのBluetoothオーディオ製品を使用すると、オーディオ信号を両方のヘッドセットに同時に送信して、実際のワイヤレス ヘッドセットを開発できます。このように、マルチストリーム オーディオ機能により、Bluetoothヘッドセットの接続安定性が向上し、遅延が短縮され、さまざまなオーディオ デバイス間の切り替えがスムーズになります。
補聴器は、LE Audioに統合されたもう1つの革新的な機能です。LE Audioは、低消費電力、高品質、マルチストリーミング機能に基づいて補聴器のサポートを追加します。Bluetoothオーディオは、ワイヤレス通話、視聴、安全性、生産性、娯楽の向上など、世界中のほとんどの人々に多大なメリットをもたらしました。LE AudioはBluetooth補聴器の開発を推進し、より多くの難聴者がBluetooth Audioのメリットを享受できるようになるとともに、数年以内にほとんどの新しい携帯電話やテレビが難聴者にとってより利用しやすくなるでしょう。
ブロードキャスト オーディオ機能もLE Audioに組み込まれており、オーディオ ソース デバイスは1つ以上のオーディオ ストリームを無制限の数のオーディオ シンク デバイスにブロードキャストできます。放送オーディオは、Bluetoothの新しいケースである「オーディオ共有」の実現など、革新のための重要な新しい機会を提供します。
Bluetoothオーディオ共有は、個人または場所に基づいて行うことができます。パーソナルオーディオ共有により、スマートフォン内の音楽を家族や友人と共有するなど、Bluetoothオーディオ体験を周囲の人々と共有できるようになります。ロケーションベースのオーディオ共有により、空港、バー、ジム、映画館、会議センターなどの公共の場所でBluetoothオーディオを共有したり、複数の言語でオーディオを提供したりして、訪問者の体験を向上させることができます。
Bluetooth 5.2仕様から、LE Audioは純粋なソフトウェアプロトコルスタックのレベルでのアップデートであり、ハードウェアサポートを必要とするBluetooth 5.1のCODER PHYやLE 2M PHYとは異なることがわかります。つまり、多くのメーカーの製品では、ソフトウェア開発キット（SDK）を直接アップデートすることで、Bluetooth 5.2のLE Audio機能をサポートできます。