蓝牙音乐之A2DP

蓝牙音乐之A2DP

本篇文章简单聊聊蓝牙音乐涉及到的A2DP协议，大家平常使用蓝牙耳机听音乐就是通过该协议实现的，此协议有时也被称为媒体音频协议。通过手机蓝牙设置中已连接的设备可以查看具体连接的哪些协议，那其中的媒体音频那一项就对应于本期所要分享的A2DP协议。

A2DP：Advanced Audio Distribution Profile 高级音频分发协议的简写，在这里大家需要区分开高级音频和蓝牙音频，蓝牙音频一般指传输于蓝牙SCO链路上的音频，也就是蓝牙电话；而高级音频指的传输于蓝牙ACL链路上的高质量音频，即为蓝牙音乐的媒体音频，别再傻傻分不清蓝牙音频和高级音频了哦。

一个完整的蓝牙音乐不但包含A2DP音频流，还包含AVRCP控制流，AVRCP后续再给大家分享，本期就重点聊聊蓝牙音乐音频流这点事。

A2DP协议本质上是一个应用层协议，它也是基于其他协议起作用的，详细的协议依赖关系见下图：

A2DP协议核心概况：在蓝牙核心协议的基础上，通过上层A2DP协议将两个蓝牙设备连接到同一个piconet（微微网）中，实现蓝牙音乐音频流的传输功能。

具体的协议模型如下：

协议规定了两种角色SRC + SNK

SRC：Source，数字音频流的源，负责将源数据发送到SNK端

SNK：Sink，数字音频流的接收器，负责接收SRC发过来的源数据

这两种角色的扮演者在生活中很是常见，手机蓝牙作为生活中使用最多的设备，不言而喻其主要作为SRC存在，那对应的蓝牙耳机、音箱等设备就作为SNK的角色存在，具体的音频流如下图所示：

音频流从SRC到SNK中间经历的步骤很多，比如MP3、PCM、编码、加密（可选）、数据封装、传输、数据解析、解密（可选）、解码、PCM等等步骤：

音频流传输过程中涉及到的最重要步骤就是编解码，出于对数据的保护，在设备间传输音频数据时需要按照一定的格式将数据编码，编码后的数据到达接收方再按照相同的编码格式进行解码，将音频数据解析成PCM播放。

蓝牙音频传输在当今市面上有如下几种常见的编码方式可供选择：

A2DP协议最早规定的基础编码方式也是强制性的编码方式为SBC，AAC是由多家公司共同开发，苹果设备中对AAC有着广泛的支持，aptX类的编码方式的专利权属于高通，而LDAC则是索尼大法在2015年推出的无线音频编码技术，LDAC也是众多无线音频编码方式中最为接近无损编码的方式。以上五种编码方式传输的蓝牙音乐音质从低到高排列为：

SBC < AAC < aptX < aptX-HD < LDAC

其实华为在2018年发布P20手机时也推出过一种无线音频编码方式HWA（HiRes Wireless Audio），也被称为LHDC，这是继高通的aptX-HD和索尼的LDAC之后业界公认的第三种蓝牙高音质编码方式。但是华为内部在综合考量下已经暂停了对HWA（LHDC）的支持，毕竟aptX-HD和LDAC相较于HWA支持更广（用户选择aptX-HD或LDAC，他不香嘛）

从上述的协议模型中可以看出A2DP协议中最关键的就是AVDTP层，在协议中连接起应用层和蓝牙核心协议层之间的交互，接下来就重点分析下AVDTP的相关交互知识点。

A2DP连接过程中涉及到多个AVDTP交互过程，我们已经知道由于蓝牙音乐音频流的单向流动性从而决定了 SRC 和 SNK 这两种角色，而AVDTP的交互过程中也涉及到两种角色：INT + ACP，简单理解就是过程的发起者为INT，该过程的接收应答者则是ACP。由于A2DP连接的两个设备在连接之初由于其功能已经被应用层定义好，所以SRC、SNK的角色已被确定，而INT、ACP却是根据过程的启动而定，因此某一个蓝牙设备可能是INT也可能是ACP。

AVDTP：全称为 AUDIO/VIDEO DISTRIBUTION TRANSPORT PROTOCOL，该协议定义了A/V流协商、建立和传输的过程，还指定了在这些设备之间交换的消息格式，以便在A/V分布应用程序中传输它们的音视频流。

AVDTP定义了如下这些交互过程：

也定义了如下状态，方便AVDTP的过程交互：

这些状态在交互过程的切换图为：

完整的A2DP连接包含如下几个AVDTP过程：DISCOVER、GET_CAPABILITIES、SET_CONFIGURATION、OPEN。

1. DISCOVER：发现对端设备内支持的流端点（编码方式编号）

2. GET_CAPABILITIES：获取所定义的流端点(SEP)的基本功能信息

3. SET_CONFIGURATION：设置本次连接的配置（基于双方支持的编码方式，选取最优的编码方式）

4. OPEN：成功配置后，建立A2DP连接打开音频流

以上过程全部完成就建立起了AVDTP的信令通道，AVDTP随后也会建立起数据通道。

1. 信令通道：控制蓝牙音乐音频流的建立、打开、关闭、暂停等操作

2. 数据通道：传输蓝牙音乐数据

A2DP在建立音频流前如果远端设备的AVDTP版本未知，则设备还需发起SDP服务查询以在远端设备上获得其支持的AVDTP版本。

完整的HCI交互流程见如下截图：

本篇我们就简单分享了A2DP协议的建立以及AVDTP协议的相关了解。对此感觉的同学可以参考这两篇蓝牙官方文档《A2DP_v1.3.2.pdf》、《AVDTP_SPEC_V13.pdf》。

感兴趣的小伙伴欢迎私信留言一起讨论，共同学习，一起进步。