解决方案 > Codec Offloading方案

背景

蓝牙音频技术在过去几十年里取得了显著的发展，并已广泛应用于各类消费电子设备。作为现代蓝牙音频设备中的一项关键技术，Codec Offloading正日益普及。它通过将音频编码和解码的计算任务从主处理器转移到专门的硬件组件或协处理器，从而提升设备的性能和效率。

介绍

RTL8761C是一款高度集成的单芯片蓝牙5.4控制器，通过UART/USB和PCM/I2S接口与主机相连，以传输蓝牙HCI包和音频数据，同时还集成了多种音频编解码器，满足不同场景的需求。

Host与RTL8761C通过HCI进行控制信令交互，从而建立eSCO或ISO连接。连接建立后，Host通过PCM/I2S接口与RTL8761C交换音频数据。RTL8761C对来自Host的音频数据进行编码，并通过无线链路发送。同时还对从空中接收的音频进行解码，然后通过PCM/I2S返回到Host。

此外，RTL8761C支持时分复用，允许两个eSCO连接共享同一组PCM/I2S接口。该方法有效地提高了现有PCM信道的利用率，减少了对额外硬件资源的需求。为了进一步优化性能和降低能耗，RTL8761C还配备了用于LE Audio的LC3编解码器，并同样支持通过时分复用使两个ISO连接共享同一PCM/I2S接口，实现高效的音频传输。

应用场景

RTL8761C通过Codec Offloading和PCM/I2S时分复用的组合，可在资源受限的平台上稳定支持双路eSCO/ISO连接，尤其适合双路语音通话等复杂的实时音频场景，兼顾功耗、时延与稳定性。

1. 两部手机同时通话

驾驶员在行驶过程中可以同时接通两路电话，并在两路通话间实现快速切换，无需每次都断线并重新连接，这样可以提升通话处理的灵活性，同时也可以减少对驾驶员的干扰，提升驾驶的安全性。

简易流程如下：

1) 配对连接阶段

手机1←→车载蓝牙设备←→手机2

2) 手机1通话流程

手机1→RTL8761C解码→Host→车载扬声器播放

车载麦克风采集→Host→RTL8761C编码→手机1

3) 手机2并行通话流程

手机2→RTL8761C解码→Host→车载扬声器播放

车载麦克风采集→Host→RTL8761C编码→手机2

4) 用户操作

通过设备菜单挂起其中一路通话，或同时保持两路通话

2. 头盔对讲

在摩托车行驶过程中，骑手和后座乘客通过连接到车载蓝牙设备的专用头盔实现对话，从而避免了外部噪声的干扰，使骑手和乘客在移动中也能顺畅交流，同时也可以显著降低对骑手操作的影响，提升整体骑行过程的安全性。

简易流程如下：

1) 配对连接阶段

头盔1←→车载蓝牙设备←→头盔2

2) 对讲流程

头盔1→RTL8761C解码→Host声道交换→RTL8761C编码→头盔2

头盔2→RTL8761C解码→Host声道交换→RTL8761C编码→头盔1

3) 用户操作

通过设备菜单选择开启或关闭对讲

优势

RTL8761C支持Codec Offloading技术，提升了音频处理的流畅性和速度，确保了传输的稳定性并降低了延迟，对于需要实时响应和高清音频流的应用具有显著优势：

1. 减轻主处理器负荷：将编/解码移至蓝牙控制器，使主机CPU可以进入休眠模式，从而降低整机待机功耗。

2. 长期播放省电：在连续播放音乐和语音通话等场景下，硬件编解码效率高，单位功耗显著优于软件编码。

3. 提高设备电池寿命：接收端直接在控制器上解码并输出，无需通过主存和总线，从而降低整体能耗。

展望

在日益复杂且对实时性要求极高的音频场景中，若让主机系统仅负责高层次的资源编排、路由策略与情境判定，而将编解码等关键的实时音频处理任务下放到蓝牙控制器来执行，不仅能够显著降低主机CPU的唤醒频率与数据搬移量，减少功耗与发热，还能维持更稳定的低时延表现，确保多串流之间的时间对齐与切换的平滑度。

随着LE Audio与多设备共享场景扩展，Codec Offloading将从性能优化选项升级为蓝牙音频架构的标配能力，成为未来解决方案的核心竞争力。

名词解释

1. Host（主机）

蓝牙系统中的上层逻辑与协议栈所在端，通常运行在应用处理器或操作系统环境中。

2. HCI（Host Controller Interface）

主机（Host）与控制器（Controller）之间的标准化接口及协议层。

3. eSCO（Extended Synchronous Connection-Oriented）

蓝牙BR/EDR的同步面向连接链路的扩展版，用于语音等需要固定时隙和低时延的实时传输。

4. ISO（LE等时信道/数据）

LE Audio引入的等时性传输机制，保障数据以固定节奏到达，满足低时延与时间对齐需求。

5. PCM/I2S（数字音频接口）

PCM（Pulse Code Modulation）：基带侧的同步串行语音接口，用于与外部语音Codec/基带交互。

I2S（Inter-IC Sound）：数字音频标准接口，包含LRCLK、BCLK、DATA线，传输立体声PCM数据。