Bluetooth LE Audio: una nuova rivoluzione nel settore audio

Nel luglio del 2022, il Bluetooth SIG (Special Interest Group), il gruppo di interesse per lo standard wireless Bluetooth, ha annunciato che le specifiche Bluetooth LE (Low Energy) Audio erano state completate. Bluetooth LE Audio è la nuova architettura del noto standard di trasmissione dati, dedicata alla parte audio del flusso di informazioni. Se progettati con la tecnologia Bluetooth LE, i dispositivi audio come auricolari, apparecchi acustici e cuffie wireless possono durare più a lungo con una singola carica e fornire qualità audio TWS (True Wireless Stereo). In questo articolo, andremo ad indagare le caratteristiche del nuovo standard, con un focus sul codec LC3.

Introduzione

Negli ultimi due decenni la tecnologia Bluetooth è diventata la soluzione ideale per la stragrande maggioranza delle applicazioni di streaming audio wireless.

Bluetooth Classic è la radio principale utilizzata nelle attuali applicazioni audio wireless ed è soddisfacente per la maggior parte delle applicazioni. In origine, i profili audio di Bluetooth Classic supportavano solo le chiamate vocali (audio mono). Nel corso del tempo, con la crescente popolarità dell'ascolto personale, il Bluetooth Special Interest Group (SIG) ha rilasciato una nuova serie di standard attorno alla tecnologia Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) che ha aggiunto il supporto per lo streaming stereo e un codec audio di qualità superiore.

Gli sviluppatori Bluetooth hanno portato al limite l'attuale standard audio Bluetooth. Attualmente, gli sviluppatori ricorrono all'aggiunta di estensioni proprietarie alla tecnologia per offrire esperienze utente avvincenti. Inoltre, con i requisiti in continua evoluzione dei dispositivi audio personali, come gli apparecchi acustici, gli auricolari TWS e la crescente domanda di streaming audio/video di alta qualità, si è reso necessario un nuovo standard audio Bluetooth.

Bluetooth LE Audio consente agli sviluppatori di creare gli stessi tipi di prodotti di Classic Audio ma introduce quattro nuove funzionalità chiave che si concentrano su prestazioni migliorate e consumi ridotti. Le quattro caratteristiche fondamentali sono:

Un nuovo codec audio più efficiente e di qualità superiore chiamato Low Complexity Communications Codec (LC3) che sostituisce SBC (Sub-Band Codec).
Supporto per applicazioni auricolari multi-stream e TWS implementando flussi audio sinistro e destro indipendenti e anche altamente sincronizzati.
Supporto per lo sviluppo di apparecchi acustici Bluetooth standardizzati, consentendo una vera interoperabilità globale.
Supporto per l'audio trasmesso in broadcast. LE Audio continuerà a supportare la comunicazione point-to-point e aggiungerà anche una nuova funzionalità audio broadcast (per un numero illimitato di audio sincronizzati). Ciò include il supporto per le trasmissioni pubbliche o private, introducendo un caso d'uso completamente nuovo per l'audio Bluetooth.

Bluetooth LE Audio, quindi, introduce anche nuove funzionalità che promettono la creazione di nuovi prodotti e casi d'uso.

Specifiche Bluetooth LE Audio

Le specifiche Bluetooth LE Audio includono tre capacità critiche che possono essere combinate per implementare diverse applicazioni. Si tratta delle capacità di: trasmettere l'audio in broadcast (Auracast), condividere l'audio in multi-stream e di comprimere i dati audio per mezzo del codec LC3 (Low Complexity Communications Codec).

Auracast, multi-stream e LC3 collaborano per fornire maggiore qualità audio utilizzando i dati. LC3 aiuta gli sviluppatori che vogliono utilizzare BLE Audio a fare migliori compromessi di progettazione con altri attributi critici come il consumo energetico.

Auracast è una caratteristica di LE Audio particolarmente significativa perché consente a un dispositivo audio sorgente di trasmettere in broadcast diversi flussi audio ad un numero illimitato di dispositivi audio sink. Con Auracast, gli utenti possono invitare altri a condividere la loro esperienza audio e connettersi a specifici dispositivi abilitati per LE Audio indipendentemente dalla posizione, il tutto utilizzando la migliore connettività audio wireless del settore.

Il multi-stream LE Audio consente a diversi, indipendenti, flussi audio sincronizzati la trasmissione tra un dispositivo audio sorgente e uno o più dispositivi audio sink (ad esempio, cuffie wireless, auricolari, altoparlanti, apparecchi acustici, ecc.). Questa caratteristica ha un impatto positivo sui servizi di controllo vocale, le transizioni tra più sorgenti audio e le prestazioni degli auricolari.

LC3 è un codec audio che permette il trasferimento wireless di dati audio di alta qualità e a bassa potenza. LC3 permette agli sviluppatori di raggiungere un maggiore equilibrio tra fattori cruciali come il consumo di potenza, la velocità di connessione per audio di alta qualità e il ritardo minimo. Il codec LC3 ha un impatto particolarmente significativo sui consumi energetici per i dispositivi che dipendono dalle batterie. Dato un consumo medio di 1 μA e un consumo massimo di 15 mA, il dispositivo audio può durare fino a 10 anni con una batteria a moneta.

Casi d'uso Bluetooth LE Audio

Bluetooth LE Audio rende possibili diversi scenari applicativi. Ad esempio, gli sviluppatori potranno progettare sistemi di trasmissione wireless che consentano alla sede di una conferenza di trasmettere in broadcast annunci ad un qualsiasi numero di partecipanti all'interno della sede, consentendo loro anche di selezionare il flusso linguistico con cui si sentono più a loro agio.

Una palestra locale, per fare un altro esempio, potrebbe implementare diversi flussi musicali di allenamento, con qualità stereo, disponibili attraverso un trasmettitore compatibile con Bluetooth LE. I membri della palestra possono selezionare quale musica vogliono ascoltare attraverso i loro dispositivi audio wireless compatibili e controllare il flusso audio attraverso i loro smartphone.

Gli sviluppatori di software possono anche creare applicazioni che consentono ad un fan musicale di condividere una playlist con più amici contemporaneamente mentre si trovano in un luogo pubblico senza disturbare nessuno intorno a loro. Gli amici con dispositivi audio compatibili possono connettersi facilmente allo streaming della playlist tramite l'accoppiamento Bluetooth.

Vi sono anche implicazioni prestazionali in gioco: gli apparecchi acustici possono funzionare con meno potenza, allungando la durata delle batterie e abbassando il loro costo complessivo di proprietà e allo stesso tempo garantire l'esperienza di un suono di qualità stereo e con latenza molto bassa. Questo vale anche per altri dispositivi audio sia sorgenti che sink, dagli iPod agli altoparlanti wireless con audio surround.

Naturalmente, i progettisti devono tenere conto delle sfide progettuali anche nello spazio di progettazione Bluetooth LE. Per sviluppare prodotti che colgano realmente il potenziale di Bluetooth LE, gli ingegneri devono lavorare all'interno delle corrette specifiche Bluetooth. Queste specifiche sono state descritte come gli elementi costitutivi per la creazione di dispositivi interoperabili, software e altre tecnologie correlate. In questo articolo, andremo ad analizzare con maggiore dettaglio le specifiche riguardanti il codec audio.

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