Виды Bluetooth кодеков

По мере того как компании продолжают отказываться от разъема для наушников в смартфонах и планшетах, использование Bluetooth становится все более распространенным.

Большая часть аудиотехнологии Bluetooth - это кодек, который используется для декодирования аудиоформата и кодирования его для передачи на ваше аудиоустройство Bluetooth. Существуют различные типы аудиокодеков Bluetooth, которые различаются по таким параметрам, как битрейт, частота дискретизации, разрядность, задержка и энергоэффективность.

С точки зрения программного обеспечения, кодек определяет, как звук через Bluetooth передается от источника к вашим наушникам. Он кодирует и декодирует цифровые аудиоданные в определенный формат. В идеале он передает сигнал высокой точности с минимальной заданной скоростью передачи битов. Это приводит к наименьшему объему данных и пропускной способности, необходимых для хранения и воспроизведения, соответственно. Более низкий битрейт означает лучшее сжатие и худшее качество звука, высокий битрейт означает лучшее качество звука и худшее сжатие.

Ахиллесовой пятой Bluetooth является его ограниченная пропускная способность. Высокая скорость передачи может перегрузить доступную полосу пропускания, что приведет к заиканию или полному сбою службы потоковой передачи.

Виды Bluetooth кодеков

И устройство (источник), и Bluetooth-гарнитура или динамик должны поддерживать определенный кодек, чтобы он работал. В этой связи мы должны учитывать, насколько доступен тот или иной кодек.

Теперь перейдем непосредственно к видам кодеков и их отличиям

Виды Bluetooth кодеков

Кодек SBC (low-complexity sub-band codec)

SBC - это базовый кодек, который есть у большинства аудиоустройств Bluetooth, поскольку он является обязательным для каждого устройства со стандартом A2DP, он повсеместен, поэтому нет проблемы несовместимости между устройствами.

Однако психоакустическая модель здесь элементарна и не обеспечивает наилучшего качества звука. Теоретически он поддерживает скорость передачи данных до 1500 Кбит / с, но производители ограничивают ее максимальной скоростью 328 Кбит/с в устройствах Bluetooth для оптимальной функциональности. Для частоты дискретизации SBC поддерживает частоту до 48 кГц и обеспечивает приемлемое качество звука.

SBC делит сигнал на несколько частотных диапазонов и кодирует каждый из них независимо. Управляемые скорости передачи данных (192-320 Кбит/с) достигаются за счет значительной потери данных.

Виды Bluetooth кодеков

SBC XQ (eXtreme quality profile)

Альтернативная система LineageOS на базе Android в 2019г запустила поддержку двухканального режима SBC XQ (eXtreme quality profile), повышая качество звука этого старого кодека до уровня, равного проприетарному кодеку Qualcomm aptX HD.

Дополнительный флажок “HD Audio: SBC” доступен в настройках аудиоустройства Bluetooth пользователей, если они используют сборку LineageOS 15.1, созданную 31 марта 2019 года или после этой даты, или сборку 16.0, созданную 13 мая 2019 года или после этой даты. Включение этой настройки переключит двухканальный режим, который обеспечивает улучшенный битрейт, намного превышающий тот, который доступен в стандартном кодеке SBC. Новый битрейт 452 или 551 кбит/с зависит от максимальной увеличенной скорости передачи данных устройства Bluetooth и является явным обновлением по сравнению со стандартными 328 Кбит/с при использовании совместного стереорежима.

Эта функция доступна на всех устройствах с поддержкой LineageOS и может использоваться подавляющим большинством существующих устройств воспроизведения Bluetooth. Он лучше всего работает с более дешевыми аудиоустройствами, которые не поддерживают дополнительные кодеки - aptX, aptX HD, AAC или LDAC наравне с фирменным кодеком Qualcomm - aptX HD.

Как показали сравнения гистограмм soundexpert.org качество звука SBC XQ сравнимо с aptX HD. А для устройств с BT EDR3 кодек SBC XQ немного превосходит aptX HD. В тесте на слепое прослушивание их невозможно будет отличить друг от друга. Кодек SBC использует примитивную психоакустическую модель для кодирования, а aptX вообще не использует ее, поэтому их воспринимаемое качество звука определяется в основном битрейтом.

Пользователи Linux также могут использовать SBC XQ, путём установки патча от Pali Rohár, который еще добавляет поддержку кодеков aptX, aptX HD и FastStream.

Виды Bluetooth кодеков

Qualcomm aptX, aptX LL, aptX HD и aptX Adaptive

Переходим к кодекам Qualcomm, которые вы в основном найдете в устройствах Android и являются лучшим вариантом, чем SBC, благодаря лучшему качеству звука, а также стабильному соединению.

Виды Bluetooth кодеков

aptX

Кодек aptX способен обеспечить более быструю передачу аудиоданных, что помогает ограничить потерю данных. Несмотря на то, что он по-прежнему использует сжатие с потерями, он способен передавать звук с частотой дискретизации 48 кГц LCPM с битовой глубиной 16 бит при битрейте 352 Кбит/с.

Виды Bluetooth кодеков

aptX HD

AptX HD от Qualcomm имеет более богатую битовою глубину 24 бита аудиоданных LCPM с той же частотой дискретизации, что и aptX, но с максимальным битрейтом 576 Кбит/с. Такой кодек можно найти в более высококлассных аудиоустройствах Bluetooth и смартфонах.

Хотя оба формата с потерями, они намного лучше SBC. Кроме того, они поддерживают достаточно высокую скорость передачи данных, чтобы все работало гладко и звучало феноменально.

Виды Bluetooth кодеков

aptX LL

aptX LL (LL - low latency, низкая задержка) больше похож на кодек aptX с более низкой настройкой буфера, позволяющей ему достигать задержки всего в 40 мс, что делает его особенно удобным в играх и фильмах.

Виды Bluetooth кодеков

aptX Adaptive

Переходим к более позднему адаптивному aptX, который использует функцию низкой задержки aptX LL и качество звука aptX HD. Он поддерживает скорость передачи данных от 279 Кбит/с до 420 Кбит/с с 16 битами / 44,1 кГц и 24 битами / 48 кГц Hi-res аудио. Хотя и не так быстро, как aptX LL, он может достигать задержки до 50 мс. Скорее всего он заменит aptX LL, когда он будет полностью принят.

Виды Bluetooth кодеков

Кодек AAC (Advanced Audio Coding)

AAC является одним из самых популярных кодеков после MP3 и использует сложный метод сжатия с потерями и является наиболее распространенным аудиоформатом в Интернете. Для потоковой передачи или распространения контента в формате AAC лицензия не требуется, но разработчики и производители должны платить лицензионный сбор. Это стандартный аудиокодек для YouTube и аудиокодек по умолчанию для устройств Apple.

Виды Bluetooth кодеков

Чтобы сохранить качество звука, AAC использует сложный психоакустический подход к сжатию с потерями, направленный на минимизацию снижения воспринимаемого качества звука. По этой причине он требует больше вычислительной мощности, что делает его более энергоемким, чем другие.

Производительность AAC отличается в зависимости от исходного устройства. Устройства Apple показали лучшую производительность кодека AAC по сравнению с устройствами Android.. Большинство устройств имеют максимальный битрейт 320 Кбит / с или 256 Кбит / с для AAC, однако устройства iOS в основном ограничивают скорость передачи до 250 Кбит / с.

Если у вас есть телефон на Android, вы на самом деле не выиграете от AAC, так как его производительность ненадежна: это энергозатратный кодек, с которым Android по-прежнему не готов эффективно работать.

Виды Bluetooth кодеков

Sony LDAC

Это проприетарный кодек Sony, который позже был включен в проект Android с открытым исходным кодом (AOSP) и теперь доступен в Android 8.0 “Oreo” и выше. Ключевой особенностью здесь является переменный битрейт, который может достигать 990 Кбит/с с поддержкой частоты дискретизации до 96 кГц. С другой стороны, возникает вопрос о том, как много воспринимается человеческим ухом, из этого следующий вопрос, имеет ли значение высокая частота дискретизации и более высокая битовая глубина, если аудиоформат сжат с потерями?

И aptX, и SBC превосходят LDAC, когда он передает данные со скоростью 330 Кбит / с, что является значением по умолчанию, выбранным многими телефонами. Чтобы изменить это, вам нужно войти в настройки разработчика и принудительно увеличить скорость передачи данных, но это заставит телефон быстрее разряжаться.

Согласно soundguys.com, при высоких скоростях передачи 660 Кбит/с и 990 Кбит/с качество звука ухудшается выше 20 кГц. Однако при такой скорости передачи для звука LCPM 44,1 кГц/16 бит он имеет несколько лучшее соотношение сигнал / шум, чем aptX HD. Кроме того, производительность варьируется от одного устройства к другому в зависимости от предустановленного стандарта от производителей, и вам придется глубоко копаться в настройках разработчика, чтобы настроить его, если вы хотите.

Виды Bluetooth кодеков

Кодеки LHDC и LLAC альянса HWA

LHDC расшифровывается как аудиокодек с низкой задержкой и высокой четкостью и был разработан союзом Hi-Res Wireless Audio (HWA) и Savitech. Этот кодек обеспечивает трехкратную передачу данных, обеспечиваемую SBC, и поддерживает максимальный битрейт 900 Кбит / с с максимальной частотой дискретизации 96 кГц. Huawei Mate 10 стал первым смартфоном, поддерживающим LHDC. Он поддерживается Android 10 и выше и является частью AOSP.

Аудиокодек с низкой задержкой (LLAC/LHDC LL) является альтернативой LHDC и может похвастаться функциями с низкой задержкой, которые идеально подходят для геймеров. Сквозная задержка составляет всего 30 мс, и он поддерживает скорость передачи данных 400/600 Кбит / с и максимальную частоту дискретизации от 48 кГц до 24 бит. Huawei P30 стал первым смартфоном, поддерживающим LLAC.

Виды Bluetooth кодеков

Кодек Bluetooth LE Audio LC3 (Low Complexity communication Codec)

Представленный на мероприятии CES 2020, новый кодек готов заменить стандарт SBC в качестве кодека по умолчанию для устройств Bluetooth 5.2 и выше с A2DP. Кодек LC3 обещает повысить эффективность и помочь глухим и слабослышащим.

Продвинутое управление потерей пакетов приводит к более плавному процессу деградации. Это означает, что когда вы достигнете внешнего края беспроводного диапазона, предоставляемого вашей гарнитурой, вместо того, чтобы слышать отчетливые, отвлекающие заикания и падения, потеря данных будет заметно более гладкой.

LC3-это прозрачный кодек, что означает, что полная минимизация гармонических искажений ограничена не LC3, а аппаратным обеспечением телефона.

LE Audio приносит пользу слабослышащим, расширяя функциональность слуховых аппаратов Bluetooth благодаря поддержке нескольких потоков. Многопоточное аудио позволяет одновременно передавать несколько аудиопотоков между смартфоном и наушниками. На практике это означает, что ваши слуховые аппараты могут передавать аудио, а также держать в курсе окружающих вас звуков.

Аналогично, он может передавать различные передачи на одну пару TWS наушников одновременно: вместо одного потока 160 Кбит / с он может отправлять два потока по 80 Кбит / с. Если вы и ваш друг находитесь в баре и смотрите игру, один из вас может настроиться на диктора домашней команды с помощью левого наушника, в то время как другой может выбрать информацию о гостях через правый наушник.

Виды Bluetooth кодеков

Samsung Codec

В 2020 году Samsung кроме своих HD/UHQ-BT кодеков представила Scalable Codec вместе с Samsung Galaxy Buds, разработанным в тандеме с AKG. Он уделяет приоритетное внимание стабильности, постоянно корректируя скорость потоковой передачи, поэтому слушатели с меньшей вероятностью будут испытывать заикание и падение соединения. Как и LC3 управляет потерей пакетов, и то, и другое приводит к меньшему прерыванию звука, активно приспосабливая битрейт к силе сигнала.

Виды Bluetooth кодеков

Заключение

Мы можем сделать вывод, что aptX HD пока еще оказывается лучшим вариантом для Android, в то время как для iOS AAC по-прежнему остается предпочтительным вариантом. По минимальной задержки aptX выигрышнее других кодеков, учитывая, что он поддерживается наибольшим количеством устройствами. Для пользователей LineageOS оптимальнее кодек SBC XQ.