【经典蓝牙】蓝牙 A2DP协议分析

A2DP 介绍

        A2DP(Advanced Audio Distribution Profile)是蓝牙高音质音频传输协议， 用于传输单声道， 双声道音乐（一般在 A2DP 中用于 stereo 双声道） ， 典型应用为蓝牙耳机。

        A2DP旨在通过蓝牙连接传输高质量的立体声音频流。它使用的基本压缩算法是SBC（Sub-Band Coding）来减小音频数据的大小，同时保持高音质，SBC压缩虽然效率较低，但是是必须支持的基本备用方案。A2DP还支持其他高级编解码器，例如AAC、aptX和LDAC，这些编解码器比SBC提供更好的音质，但这些编解码器的支持取决于设备本身的支持情况。

注意A2DP协议要与AVRCP协议区分开。 A2DP是传输音频的，而AVRCP是用来控制音频的。



蓝牙架构如下图：



 





角色介绍



        A2DP 的角色分为 Source(SRC) 和 SINK(SNK) ： 发送音频的称为 Source，接收音频的称为Sink。 例如手机连接蓝牙耳机播放音乐， 那么手机就是做 source 设备，蓝牙耳机就是sink 设备。



数据流





 





音频数据流交互如上图：

● A2DP source 的发送流程

SOURCE端 收集到 PCM 数据， 然后发送到 A2DP， A2DP 经过 codec PCM lib(SBC,MPEG-1,2 AudioMPEG-2,

4 AACATRAC family 或者自定义 encoder pcm lib)压缩成特定的音频格式， 然后交给 AVDTP， AVDTP 转交给 L2CAP,L2CAP 通过 ACL 格式转交给 HCI， 然后到达 BT chip， 通过 RF 射频出去。

● A2DP sink 的接收流程

SINK端通过 RF 接收进来数据， 然后通过 ACL 交给 HCI， 然后交给 L2CAP,L2CAP 交给 AVDTP， AVDTP 交 给 A2DP ， A2DP 收 到 的 是 remote 经 过 压 缩 的 数 据 ， 此 时 通 过 codec pcm lib(SBC,MPEG-1,2 AudioMPEG-2, 4 AACATRAC family或者自定义encoder pcm lib)解压成PCM 数据， 然后交于声卡播放 。





A2DP编码数据传输格式



编码格式支持

A2DP 协议必须支持SBC格式， 其他的格式是可选的，支持的格式如下：





 







SBC 编码格式介绍



下面重点介绍下A2DP协议中SBC的编码的element数据协议格式，其他格式不做说明。element的整个数据格式如下：





 





下面具体分析下每个字段的含义：



Sampling Frequency： 这部分是采样频率， Source 端强制要求 44.1KHz， 48KHz 支持一种， Sink要求 44.1KHz,48Khz 都支持， 对应的值如下图：







 





通道模式： Sink端要求全支持。



 

 



Block Length： 块长度



 









Subbands： 次频带



 









Allocation Method： 配置方法



 











Minimum Bitpool Value 和Maximum Bitpool Value表示编码质量。

在播放设备中可以设置 SBC 编码质量， 这个值叫 bitpool， 大概 1 bitpool = 6～7 kbit/s。 SBC 是一种复杂度较低的编码格式， 同等码率下音质稍差， 根据这个网站上的比较， 最高 328 kbit/s 的 SBC 音质大约介于 224 kbit/s 到 256 kbit/s 的 MP3 之间。 此外， 设置不当、 信号差、 设备不支持高 bitpool 等都会造成传输码率下降而使音质下降， 耳机或音箱本身的音质也是很重要的因素。 以下为不同的 bitpool 的码率 ：





 





Sink端应该将2作为最小的bitpool值，最大的bitpool值应该等于上图中的高编码质量中的的bitpool值。





SBC数据流格式



SBC数据流是由一个头部和数据流（或者）组成。





 







头部Header的长度是一个字节， bit字段如下图：



 







F bit ： 表示是否被分包， 分包为1， 不分包为0

S bit： 表示是否起始分包 起始分包为1 否则为0

L bit ： 表示否是是最后一个分包。 为1表示是最后一个分包， 否则为0



Number of frames ： 表示分包数。

●如果F bit为0，即数据不分包，则该字段表示的是数据包的帧数。

●如果F bit 为1，即数据分包，则该字段表示的是数据包剩余的分包数（包括当前分包）。





其他编码格式咱不做介绍。。。