CN113825125A - 一种多组无线蓝牙耳机的音频共享方法 - Google Patents

一种多组无线蓝牙耳机的音频共享方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多组无线蓝牙耳机的音频共享方法。现有技术中一般不会允许将音频数据同时传输到不同的蓝牙耳机中。本发明方法将多个无线蓝牙耳机对中的一个设置成主无线蓝牙耳机对，并将其中的一个耳机设置成主耳机，主耳机通过经典蓝牙链路接收无线音源设备发送的音频编码数据，建立了三条蓝牙连接同步流链路构成的蓝牙连接同步组，主耳机进行音频数据的编码，并将编码后的音频数据通过三条蓝牙连接同步流链路发送副耳机，以及每个从无线蓝牙耳机对中的左耳机和右耳机，在约定的播放时间，播放同一个音频数据包解压缩出来的样点，实现了多组无线蓝牙耳机对的音频共享功能。

Description

一种多组无线蓝牙耳机的音频共享方法
技术领域
本发明属于音频无线传输技术领域，涉及一种多组无线蓝牙耳机的音频共享方法，适用于两组或两组以上的无线蓝牙耳机，共享同一个音源的音频数据。
背景技术
无线蓝牙耳机在日常生活中被广泛应用。一组无线蓝牙耳机通常有左右两个无线蓝牙耳机构成。经典蓝牙协议中，一个微微网只有一个主器件和一个从器件。在单个无线蓝牙耳机的应用中，通常由无线音源设备和蓝牙耳机组成一个经典蓝牙网络，进行音频数据传输。随着蓝牙技术的发展，出现了无线蓝牙耳机的传输技术，通过各种技术手段，使得无线音源设备的音频数据可以在佩戴在左右耳中的两个无线蓝牙耳机中同步播放，形成无线音源设备与无线蓝牙耳机对的拓扑结构。
通常而言，一组无线蓝牙耳机只能由一人佩戴，以获得立体声音频数据。在越来越多的使用场景中，希望有一组以上的无线蓝牙耳机，能共享同一个无线音源的立体声音频数据。比如坐在附近的沙发上的两人使用无线蓝牙耳机观看电视，而不希望影响其他人；比如三个人参加电话会议，收听对方的音频信息等。
虽然经典蓝牙理论上可以由Master建立最多7个Slave的连接，但是一般而言带宽是不足以应对这么多设备的。以当前手机为例，以能配对最多2-3个蓝牙耳机居多，并且一般不会允许将音频数据同时传输到不同的蓝牙耳机中。
专利号为201310673936.6的发明专利公开了一种电子装置及音频信息共享方法，音频信息共享方法包括：监听用户输入开启共享音频信息的指令；依据指令将电子装置切换至音频信息共享模式；检测是否已同时连接蓝牙耳机和有线耳机，若否，则输出未同时连接两耳机的信息并继续检测；若是，则输出已同时连接两耳机的信息；转换输出的音频文件为音频数据流，并予以缓存；编码缓存后的音频数据流为第一格式文件及第二格式文件；解码第一格式文件和第二格式文件为第一音频信号和第二音频信号；同时将第一音频信号输出给有线耳机和第二音频信号输出给蓝牙耳机。该方法通过提供用户操作界面解决了蓝牙耳机和无线耳机无法同时共享音频信息的问题，同时实现了音频信息同时输出的智能化控制。
发明内容
本发明的目的就针对现有技术的不足，提供了一种多组无线蓝牙耳机的音频共享方法。
本发明方法的无线蓝牙网络结构包括：无线音源设备以及多个无线蓝牙耳机对，所述的无线音源设备具有经典蓝牙功能。该方法具体是：
将任一无线蓝牙耳机对作为主无线蓝牙耳机对，其他无线蓝牙耳机对作为从无线蓝牙耳机对；将主无线蓝牙耳机对中的左、右任一个耳机与无线音源设备建立经典蓝牙链路，该耳机作为主耳机，另一个耳机为副耳机；上述器件组成如下的蓝牙拓扑：
A.主无线蓝牙耳机对中的主耳机与无线音源设备建立经典蓝牙链路，进行音频编码数据传输；
B.主无线蓝牙耳机对中的主耳机和副耳机建立第一蓝牙连接同步流链路；其中，主耳机为主设备，副耳机为从设备；
C.主无线蓝牙耳机对中的主耳机与每个从无线蓝牙耳机对中的左耳机分别建立第二蓝牙连接同步流链路L2n，n＝1,2,…,N，N为从无线蓝牙耳机对数量；其中，主耳机为主设备，左耳机为从设备；
D.主无线蓝牙耳机对中的主耳机与每个从无线蓝牙耳机对中的右耳机分别建立第三蓝牙连接同步流链路L3n，n＝1,2,…,N；其中，主耳机为主设备，右耳机为从设备；
第一、第二和第三蓝牙连接同步流链路组成一个蓝牙连接同步组。
具体音频共享方法包括：
(1)主无线蓝牙耳机对中的主耳机与无线音源设备建立经典蓝牙链路，接收到无线音源设备发送的音频编码数据；
(2)主无线蓝牙耳机对中的主耳机将音频编码数据解出左、右声道的音频数据；
如果音频编码数据为立体声音频数据，则执行(3)；
如果音频编码数据为单声道数据，则直接将单声道音频样点数据同时作为左声道的音频数据和右声道的音频数据，执行(4)；
(3)主无线蓝牙耳机对中的主耳机将左、右声道的音频数据分离，执行(4)；
(4)主无线蓝牙耳机对中的主耳机将左、右声道的音频数据分别进行编码，得到左声道LC3编码数据，和右声道LC3编码数据，执行(5)；
(5)音频同步传输：
如果主无线蓝牙耳机对中的主耳机为左耳机，则主耳机将右声道LC3编码数据通过第一蓝牙连接同步流链路发送给副耳机，并通过第三蓝牙连接同步流链路发送给每个从无线蓝牙耳机对中的右耳机；同时，主耳机将左声道LC3编码数据通过第二蓝牙连接同步流链路发送给每个从无线蓝牙耳机对中的左耳机；
如果主无线蓝牙耳机对中的主耳机为右耳机，则主耳机将左声道LC3编码数据通过第一蓝牙连接同步流链路发送给副耳机，并通过第二蓝牙连接同步流链路发送给每个从无线蓝牙耳机对中的左耳机；同时，主耳机将右声道LC3编码数据通过第三蓝牙连接同步流链路发送给每个从无线蓝牙耳机对中的右耳机；
(6)主无线蓝牙耳机对中的主耳机，分别与副耳机、每个从无线蓝牙耳机对中的左耳机和右耳机约定同一个播放时间，并在约定的播放时间，播放同一个音频数据包解压缩出来的样点。
本发明方法将多个无线蓝牙耳机对中的一个设置成主无线蓝牙耳机对，并将其中的一个耳机设置成主耳机，主耳机通过经典蓝牙链路接收无线音源设备发送的音频编码数据，建立了三条蓝牙连接同步流链路构成的蓝牙连接同步组，主耳机进行音频数据的编码，并将编码后的音频数据通过三条蓝牙连接同步流链路发送副耳机，以及每个从无线蓝牙耳机对中的左耳机和右耳机，在约定的播放时间，播放同一个音频数据包解压缩出来的样点，实现了多组无线蓝牙耳机对的音频共享功能。本发明方法主耳机采用LC3进行音频编码，通过信道拆分和转发，和每个参与共享音频的耳机传输的音频数据量，实现了更多的带宽可以被用于设备进行音频共享。
附图说明
图1为本发明的无线蓝牙网络结构示意图。
具体实施方式
多组无线蓝牙耳机的音频共享方法，如图1所示，其无线蓝牙网络结构包括：无线音源设备1，以及多个无线蓝牙耳机对。无线音源设备1为具有经典蓝牙功能的手机、电脑、平板、电视等设备，本实施例为智能手机。
将任一无线蓝牙耳机对作为主无线蓝牙耳机对2，将主无线蓝牙耳机对中的左、右任一个耳机与无线音源设备1建立经典蓝牙链路，该耳机作为主耳机21，另一个耳机为副耳机22；其他无线蓝牙耳机对作为从无线蓝牙耳机对3，每个从无线蓝牙耳机对3包括左耳机31和右耳机32。
主无线蓝牙耳机对中的主耳机21包含以下功能模块：
a.经典蓝牙收发模块，用于与无线音源设备建立经典蓝牙链路；
b.音频解码模块，支持A2DP协议支持的多种音频编码格式(SBC、AAC或LC3)，用于将接收的音频编码数据解码，得到用于播放的音频样点数据；
c.左右声道数据分离模块，用于将左、右声道的音频数据进行分离；
d.LC3编码模块；
e.蓝牙收发模块，支持低功耗蓝牙标准5.2版本中的CIS传输链路；
f.音频后处理及播放模块。
主无线蓝牙耳机对中的副耳机22，以及从无线蓝牙耳机对中的左耳机31和右耳机32，包含以下功能模块：
i.蓝牙收发模块，支持低功耗蓝牙标准5.2版本中的CIS传输链路；
ii.LC3解码模块；
iii.音频后处理及播放模块。
上述器件组成如下的蓝牙拓扑：
主无线蓝牙耳机对中的主耳机21与无线音源设备1建立经典蓝牙链路，进行音频编码数据传输。此功能几乎所有经典蓝牙设备都支持，具有广泛性的特点。
主无线蓝牙耳机对中的主耳机21和副耳机22建立第一蓝牙连接同步流(Connected Isochronous Stream，CIS)链路L1(此链路为低功耗蓝牙标准5.2版本中支持的特征)；其中，主耳机21为主设备，副耳机22为从设备。
主无线蓝牙耳机对中的主耳机21与从无线蓝牙耳机对中的左耳机31建立第二蓝牙连接同步流(Connected Isochronous Stream，CIS)链路L2n，n＝1,2,…,N，N为从无线蓝牙耳机对3的数量(此链路为低功耗蓝牙标准5.2版本中支持的特征)；其中，主耳机21为主设备，左耳机31为从设备。
主无线蓝牙耳机对中的主耳机21与从无线蓝牙耳机对中的右耳机32建立第三蓝牙连接同步流(Connected Isochronous Stream，CIS)链路L3n，n＝1,2,…,N(此链路为低功耗蓝牙标准5.2版本中支持的特征)；其中，主耳机21为主设备，右耳机32为从设备。
第一、第二和第三蓝牙连接同步流链路组成一个蓝牙连接同步组。
具体音频共享方法包括：
(1)主无线蓝牙耳机对中的主耳机21通过经典蓝牙收发模块与无线音源设备1建立经典蓝牙链路，接收到无线音源设备1发送的音频编码数据。无线音源设备通过经典蓝牙链路向主耳机发送音频编码数据，采用双方都支持的音频编码格式，包括但不限于SBC、AAC或LC3。在此过程中，无线音源设备与主无线蓝牙耳机对中的主耳机之间的立体声音频数据交互，完全独立于其他的蓝牙链接，因此整个音频共享过程对手机而言没有任何影响。
(2)主无线蓝牙耳机对中的主耳机21通过音频解码模块，将音频编码数据解出左、右声道的音频数据；
如果音频编码数据为立体声音频数据，则执行(3)；
如果音频编码数据为单声道数据，则直接将单声道音频样点数据同时作为左声道的音频数据和右声道的音频数据，执行(4)；
(3)主无线蓝牙耳机对中的主耳机21通过左右声道数据分离模块将左、右声道的音频数据分离；经过了主耳机的声道分离，主耳机只需要向副耳机、从无线蓝牙耳机对中的左耳机和右耳机分别发送一个声道的音频编码数据即可；
(4)主无线蓝牙耳机对中的主耳机21通过LC3编码模块将左、右声道的音频数据分别进行编码，得到左声道LC3编码数据，和右声道LC3编码数据；
(5)音频同步传输：
(5-1)如果主无线蓝牙耳机对中的主耳机21为左耳机，则主耳机21将右声道LC3编码数据通过第一蓝牙连接同步流链路发送给副耳机22(即主无线蓝牙耳机对中的右耳机)，并通过第三蓝牙连接同步流链路发送给各个从无线蓝牙耳机对中的右耳机32；
主无线蓝牙耳机对中的主耳机21将左声道LC3编码数据通过第二蓝牙连接同步流链路发送给各个从无线蓝牙耳机对中的左耳机31；
(5-2)如果主无线蓝牙耳机对中的主耳机21为右耳机，则主耳机21将左声道LC3编码数据通过第一蓝牙连接同步流链路发送给副耳机22(即主无线蓝牙耳机对中的左耳机)，并通过第二蓝牙连接同步流链路发送给各个从无线蓝牙耳机对中的左耳机31；
主无线蓝牙耳机对中的主耳机21将右声道LC3编码数据通过第三蓝牙连接同步流链路发送给各个从无线蓝牙耳机对中的右耳机31；
(6)主无线蓝牙耳机对中的主耳机，分别与副耳机、从无线蓝牙耳机对中的左耳机和右耳机约定同一个播放时间，并在约定的播放时间，播放同一个音频数据包解压缩出来的样点。
主无线蓝牙耳机对中的副耳机、从无线蓝牙耳机对中的左耳机和右耳机，音频流处理流程一致，包括：
a.在蓝牙连接同步组中，接收属于自己编号的音频编码数据；
b.音频编码数据经过LC3解码模块进行解码，得到待播放的音频样点数据；
c.与主无线蓝牙耳机对中的主耳机进行交互，确定起始样点的播放时间；
d.在约定的播放时间，播放音频样点数据。
无线蓝牙耳机对根据输入配置信息，进入如下的工作状态：
1、作为单独使用的无线蓝牙耳机对，与无线音源设备进行经典蓝牙连接；
2、作为音频共享中的主无线蓝牙耳机对，即其中一个主耳机与无线音源设备进行经典蓝牙连接，接收立体声音频数据；其中一个副耳机与主耳机建立低功耗蓝牙连接同步流链路，接收左声道或者右声道的音频数据；
3、作为音频共享中被共享的从无线蓝牙耳机对，即左耳机和右耳机分别和主无线蓝牙耳机对进行低功耗蓝牙连接同步流链路，接收左声道或者右声道的音频数据。
根据蓝牙官方组织介绍，采用LC3进行音频编码，在较优质音质下码率降低近一半。而通过主无线蓝牙耳机对的信道拆分和转发，和每个参与共享音频的耳机传输的音频数据量，大概只有经典蓝牙立体声的1/4左右。进而更多的带宽可以被用于设备进行音频共享。
该方法可以让手机还不支持蓝牙5.2版本标准的情况下，利用主无线蓝牙耳机对中的主耳机，实现了带宽和功耗的优化，同时实现了多组无线蓝牙耳机对的音频共享功能。
本发明中的无线蓝牙耳机对，实际上都同时具备经典蓝牙与低功耗蓝牙5.2版本的双模特性，音频共享是其中的一个特定的功能。当不用做音频共享的时候，每对无线蓝牙耳机对可以独立的与手机进行连接使用，当需要进行音频共享时，可以通过一些由用户定制的进入方案，进入音频共享模式。
本发明中提到的蓝牙连接同步链路流，支持低功耗蓝牙基于1M传输速率物理层的实现，支持低功耗蓝牙基于2M传输速率物理层的实现，同时也支持其他调制方式的物理层实现，如各种调制指数下的GFSK实现变种，其他FSK，PSK，QAM等调制方式，原理上与本发明相通，只存在物理层实现不一致的情况，也应在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种多组无线蓝牙耳机的音频共享方法，其无线蓝牙网络结构包括：无线音源设备以及多个无线蓝牙耳机对，所述的无线音源设备具有经典蓝牙功能；其特征在于，该方法具体是：
将任一无线蓝牙耳机对作为主无线蓝牙耳机对，其他无线蓝牙耳机对作为从无线蓝牙耳机对；将主无线蓝牙耳机对中的左、右任一个耳机与无线音源设备建立经典蓝牙链路，该耳机作为主耳机，另一个耳机为副耳机；上述器件组成如下的蓝牙拓扑：
A.主无线蓝牙耳机对中的主耳机与无线音源设备建立经典蓝牙链路，进行音频编码数据传输；
B.主无线蓝牙耳机对中的主耳机和副耳机建立第一蓝牙连接同步流链路L1；其中，主耳机为主设备，副耳机为从设备；
C.主无线蓝牙耳机对中的主耳机与每个从无线蓝牙耳机对中的左耳机分别建立第二蓝牙连接同步流链路L2n，n＝1,2,…,N，N为从无线蓝牙耳机对的数量；其中，主耳机为主设备，左耳机为从设备；
D.主无线蓝牙耳机对中的主耳机与每个从无线蓝牙耳机对中的右耳机分别建立第三蓝牙连接同步流链路L3n，n＝1,2,…,N；其中，主耳机为主设备，右耳机为从设备；
第一、第二和第三蓝牙连接同步流链路组成一个蓝牙连接同步组；
具体音频共享方法包括：
(1)主无线蓝牙耳机对中的主耳机与无线音源设备建立经典蓝牙链路，接收到无线音源设备发送的音频编码数据；
(2)主无线蓝牙耳机对中的主耳机将音频编码数据解出左、右声道的音频数据；
如果音频编码数据为立体声音频数据，则执行(3)；
如果音频编码数据为单声道数据，则直接将单声道音频样点数据同时作为左声道的音频数据和右声道的音频数据，执行(4)；
(3)主无线蓝牙耳机对中的主耳机将左、右声道的音频数据分离，执行(4)；
(4)主无线蓝牙耳机对中的主耳机将左、右声道的音频数据分别进行编码，得到左声道LC3编码数据，和右声道LC3编码数据，执行(5)；
(5)音频同步传输：
如果主无线蓝牙耳机对中的主耳机为左耳机，则主耳机将右声道LC3编码数据通过第一蓝牙连接同步流链路发送给副耳机，并通过第三蓝牙连接同步流链路发送给每个从无线蓝牙耳机对中的右耳机；同时，主耳机将左声道LC3编码数据通过第二蓝牙连接同步流链路发送给每个从无线蓝牙耳机对中的左耳机；
如果主无线蓝牙耳机对中的主耳机为右耳机，则主耳机将左声道LC3编码数据通过第一蓝牙连接同步流链路发送给副耳机，并通过第二蓝牙连接同步流链路发送给每个从无线蓝牙耳机对中的左耳机；同时，主耳机将右声道LC3编码数据通过第三蓝牙连接同步流链路发送给每个从无线蓝牙耳机对中的右耳机；
(6)主无线蓝牙耳机对中的主耳机，分别与副耳机、每个从无线蓝牙耳机对中的左耳机和右耳机约定同一个播放时间，并在约定的播放时间，播放同一个音频数据包解压缩出来的样点。
2.如权利要求1所述的一种多组无线蓝牙耳机的音频共享方法，其特征在于：所述的主无线蓝牙耳机对中的主耳机包含以下功能模块：
a.经典蓝牙收发模块，用于与无线音源设备建立经典蓝牙链路；
b.音频解码模块，用于将接收的音频编码数据解码，得到用于播放的音频样点数据；
c.左右声道数据分离模块，用于将左、右声道的音频数据进行分离；
d.LC3编码模块；
e.蓝牙收发模块；
f.音频后处理及播放模块；
所述的主无线蓝牙耳机对中的副耳机，以及从无线蓝牙耳机对中的左耳机和右耳机，包含以下功能模块：
g.蓝牙收发模块，支持低功耗蓝牙标准5.2版本中的CIS传输链路；
h.LC3解码模块；
i.音频后处理及播放模块。
3.如权利要求2所述的一种多组无线蓝牙耳机的音频共享方法，其特征在于：
主无线蓝牙耳机对中的副耳机、从无线蓝牙耳机对中的左耳机和右耳机，音频流处理流程一致，包括：
a.在蓝牙连接同步组中，接收属于自己编号的音频编码数据；
b.音频编码数据经过LC3解码模块进行解码，得到待播放的音频样点数据；
c.与主无线蓝牙耳机对中的主耳机进行交互，确定起始样点的播放时间；
d.在约定的播放时间，播放音频样点数据。
4.如权利要求2所述的一种多组无线蓝牙耳机的音频共享方法，其特征在于：无线蓝牙耳机对根据输入配置信息，进入如下的工作状态：
i.作为单独使用的无线蓝牙耳机对，与无线音源设备进行经典蓝牙连接；
ii.作为音频共享中的主无线蓝牙耳机对，即其中一个主耳机与无线音源设备进行经典蓝牙连接，接收立体声音频数据；其中一个副耳机与主耳机建立低功耗蓝牙连接同步流链路，接收左声道或者右声道的音频数据；
iii.作为音频共享中被共享的从无线蓝牙耳机对，即左耳机和右耳机分别和主无线蓝牙耳机对进行蓝牙连接同步流链路，接收左声道或者右声道的音频数据。
5.如权利要求2所述的一种多组无线蓝牙耳机的音频共享方法，其特征在于：所述的音频解码模块，支持A2DP协议支持的多种音频编码格式。
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