AAC, aptX અને LDAC કોડેક્સ વિના હેડફોન પર અવાજ સુધારવા માટે અમે બ્લૂટૂથ સ્ટેકમાં ફેરફાર કરીએ છીએ

આ લેખ વાંચતા પહેલા, અગાઉનો લેખ વાંચવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે: બ્લૂટૂથ દ્વારા ઑડિઓ: પ્રોફાઇલ્સ, કોડેક્સ અને ઉપકરણો વિશે શક્ય તેટલી વધુ વિગતો

કેટલાક વાયરલેસ હેડફોન વપરાશકર્તાઓ પ્રમાણભૂત SBC બ્લૂટૂથ કોડેકનો ઉપયોગ કરતી વખતે નબળી ધ્વનિ ગુણવત્તા અને ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીના અભાવની જાણ કરે છે, જે તમામ ઑડિઓ ઉપકરણો દ્વારા સપોર્ટેડ છે. અવાજ સુધારવા માટે એક સામાન્ય ભલામણ એ છે કે ઉપકરણો અને હેડફોન ખરીદવા કે જે aptX અને LDAC કોડેકને સપોર્ટ કરે છે. આ કોડેકને લાઇસન્સિંગ ફીની જરૂર પડે છે, તેથી તેમને સપોર્ટ કરતા ઉપકરણો વધુ ખર્ચાળ હોય છે.

તે તારણ આપે છે કે SBC ની નીચી ગુણવત્તા બ્લૂટૂથ સ્ટેક્સ અને હેડફોન સેટિંગ્સની કૃત્રિમ મર્યાદાઓને કારણે છે, અને આ મર્યાદા સ્માર્ટફોન અથવા કમ્પ્યુટર પરના સોફ્ટવેર ફેરફારો દ્વારા કોઈપણ વર્તમાન ઉપકરણો પર બાયપાસ કરી શકાય છે.

કોડેક SBC

SBC કોડેકમાં ઘણાં વિવિધ પરિમાણો છે જે કનેક્શન સેટઅપ તબક્કા દરમિયાન વાટાઘાટ કરવામાં આવે છે. તેમની વચ્ચે:

• ચેનલોની સંખ્યા અને પ્રકાર: જોઈન્ટ સ્ટીરિયો, સ્ટીરિયો, ડ્યુઅલ ચેનલ, મોનો;
• આવર્તન બેન્ડની સંખ્યા: 4 અથવા 8;
• પેકેજમાં બ્લોક્સની સંખ્યા: 4, 8, 12, 16;
• ક્વોન્ટાઇઝેશન દરમિયાન બિટ્સનું વિતરણ કરવા માટે અલ્ગોરિધમ: લાઉડનેસ, SNR;
• ક્વોન્ટાઇઝેશન (બિટપૂલ) દરમિયાન ઉપયોગમાં લેવાતા બિટ્સના પૂલનું મહત્તમ અને ન્યૂનતમ મૂલ્ય: સામાન્ય રીતે 2 થી 53 સુધી.

ડીકોડિંગ ઉપકરણને આ પરિમાણોના કોઈપણ સંયોજનને સમર્થન આપવું આવશ્યક છે. એન્કોડર બધું અમલમાં મૂકી શકશે નહીં.
હાલના બ્લૂટૂથ સ્ટેક્સ સામાન્ય રીતે નીચેની પ્રોફાઇલ પર સંમત થાય છે: જોઈન્ટ સ્ટીરિયો, 8 બેન્ડ, 16 બ્લોક્સ, લાઉડનેસ, બીટપૂલ 2..53. આ પ્રોફાઇલ 44.1 kbps ના બિટરેટ પર 328 kHz ઑડિયોને એન્કોડ કરે છે.
બીટપુલ પરિમાણ એક પ્રોફાઇલમાં બિટરેટને સીધી અસર કરે છે: તે જેટલું ઊંચું છે, તેટલું ઊંચું બિટરેટ અને તેથી ગુણવત્તા.
જો કે, બીટપૂલ પેરામીટર ચોક્કસ પ્રોફાઇલ સાથે જોડાયેલું નથી; બિટરેટ પણ મોટાભાગે અન્ય પરિમાણો દ્વારા પ્રભાવિત છે: ચેનલોનો પ્રકાર, ફ્રીક્વન્સી બેન્ડની સંખ્યા, બ્લોક્સની સંખ્યા. તમે બીટપુલ બદલ્યા વિના, બિન-માનક પ્રોફાઇલ્સ પર સંમત થઈને, પરોક્ષ રીતે બિટરેટ વધારી શકો છો.

SBC બિટરેટની ગણતરી માટે ફોર્મ્યુલા

ઉદાહરણ તરીકે, ડ્યુઅલ ચેનલ મોડ દરેક ચેનલ માટે સમગ્ર બીટપુલનો ઉપયોગ કરીને ચેનલોને અલગથી એન્કોડ કરે છે. ઉપકરણને જોઈન્ટ સ્ટીરિયોને બદલે ડ્યુઅલ ચેનલનો ઉપયોગ કરવાની ફરજ પાડીને, અમે સમાન મહત્તમ બીટપૂલ મૂલ્ય: 617 kbps સાથે લગભગ બમણું બિટરેટ મેળવીએ છીએ.
મારા મતે, વાટાઘાટના તબક્કે પ્રોફાઇલ સાથે જોડાયેલ ન હોય તેવા બીટપૂલ મૂલ્યનો ઉપયોગ A2DP ધોરણમાં એક ખામી છે, જે SBC ગુણવત્તાની કૃત્રિમ મર્યાદા તરફ દોરી જાય છે. બિટપુલને બદલે બિટરેટને વાટાઘાટ કરવી વધુ અર્થપૂર્ણ રહેશે.

આ નિશ્ચિત Bitpool અને Bitrate મૂલ્યો ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ઑડિઓ માટે ઉપયોગ માટે ભલામણ કરેલ મૂલ્યો સાથે કોષ્ટકમાંથી ઉદ્દભવે છે. પરંતુ ભલામણ એ તમારી જાતને આ મૂલ્યો સુધી મર્યાદિત રાખવાનું કારણ નથી.

A2DP v1.2 સ્પષ્ટીકરણ, જે 2007 થી 2015 સુધી સક્રિય હતું, માટે તમામ ડીકોડિંગ ઉપકરણોને 512 kbps સુધીના બિટરેટ સાથે યોગ્ય રીતે કામ કરવાની જરૂર છે:

SNK ના ડીકોડર તમામ સંભવિત બીટપુલ મૂલ્યોને સમર્થન આપશે જે મહત્તમ બીટ રેટથી વધુ પરિણમતા નથી. આ પ્રોફાઇલ મોનો માટે ઉપલબ્ધ મહત્તમ બીટ રેટને 320kb/s અને બે-ચેનલ મોડ્સ માટે 512kb/s સુધી મર્યાદિત કરે છે.

સ્પષ્ટીકરણના નવા સંસ્કરણમાં બિટરેટ પર કોઈ મર્યાદા નથી. એવો અંદાજ છે કે 2015 પછી રીલીઝ થયેલા આધુનિક હેડફોન્સ જે EDR ને સપોર્ટ કરે છે તે ≈730 kbps સુધીના બીટ રેટને સપોર્ટ કરી શકે છે.

કેટલાક કારણોસર, મેં પરીક્ષણ કરેલ Linux (PulseAudio), Android, Blackberry અને macOS બ્લૂટૂથ સ્ટેક્સમાં બિટપુલ પેરામીટરના મહત્તમ મૂલ્ય પર કૃત્રિમ મર્યાદા છે, જે મહત્તમ બિટરેટને સીધી અસર કરે છે. પરંતુ આ સૌથી મોટી સમસ્યા નથી; લગભગ તમામ હેડફોન્સ પણ મહત્તમ બીટપૂલ મૂલ્યને 53 સુધી મર્યાદિત કરે છે.
મેં પહેલેથી જ જોયું છે તેમ, મોટાભાગના ઉપકરણો 551 kbps ના બિટરેટ સાથે સંશોધિત બ્લૂટૂથ સ્ટેક પર, વિક્ષેપો અથવા ક્રેકલ્સ વિના સંપૂર્ણ રીતે કાર્ય કરે છે. પરંતુ આવા બિટરેટ નિયમિત બ્લૂટૂથ સ્ટેક્સ પર, સામાન્ય સ્થિતિમાં ક્યારેય સુસંગત રહેશે નહીં.

બ્લૂટૂથ સ્ટેકમાં ફેરફાર કરી રહ્યાં છીએ

કોઈપણ બ્લૂટૂથ સ્ટેક કે જે A2DP સ્ટાન્ડર્ડ સાથે સુસંગત છે તે ડ્યુઅલ ચેનલ મોડ માટે સપોર્ટ ધરાવે છે, પરંતુ તેને ઈન્ટરફેસમાંથી સક્રિય કરવું શક્ય નથી.

ચાલો ઈન્ટરફેસમાં ટૉગલ ઉમેરીએ! મેં એન્ડ્રોઇડ 8.1 અને એન્ડ્રોઇડ 9 માટે પેચો બનાવ્યા છે જે સ્ટેકમાં સંપૂર્ણ ડ્યુઅલ ચેનલ સપોર્ટ ઉમેરે છે, ડેવ ટૂલ્સમાં મોડ ટૉગલ મેનૂમાં એક મોડ ઉમેરો અને ડ્યુઅલ ચેનલ-સક્ષમ SBCs જેમ કે તેઓ aptX જેવા વધારાના કોડેક હોય તેમ વર્તે છે. , AAC, અથવા LDAC (Android આને HD ઓડિયો કહે છે) બ્લૂટૂથ ઉપકરણ સેટિંગ્સમાં ચેકમાર્ક ઉમેરીને. આ તે જેવો દેખાય છે:

Android 9 માટે પેચ
Android 8.1 માટે પેચ

જ્યારે ચેકબોક્સ સક્રિય થાય છે, ત્યારે બ્લૂટૂથ ઑડિઓ બિટરેટ પર પ્રસારિત થવાનું શરૂ થાય છે 551 kbps, જો હેડફોન્સ 3 Mbit/s ની કનેક્શન સ્પીડને સપોર્ટ કરે છે, અથવા 452 kbps, જો હેડફોન માત્ર 2 Mbit/s ને સપોર્ટ કરે છે.

આ પેચ નીચેના વૈકલ્પિક ફર્મવેરમાં સમાવવામાં આવેલ છે:

• LineageOS
• પુનરુત્થાન રીમિક્સ
• crDroid

551 અને 452 kbit/s ક્યાંથી આવ્યા?

બ્લૂટૂથ એર-શેરિંગ ટેક્નોલોજીને મોટા ફિક્સ-સાઈઝના પેકેટ્સને અસરકારક રીતે ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે. ડેટા ટ્રાન્સફર સ્લોટ્સમાં થાય છે, એક ટ્રાન્સફરમાં મોકલવામાં આવેલા સ્લોટની સૌથી મોટી સંખ્યા 5 છે. ત્યાં ટ્રાન્સફર મોડ્સ પણ છે જે 1 અથવા 3 સ્લોટનો ઉપયોગ કરે છે, પરંતુ 2 અથવા 4નો નહીં. 5 સ્લોટમાં તમે કનેક્શન ઝડપે 679 બાઇટ્સ સુધી ટ્રાન્સફર કરી શકો છો. 2 Mbit/s અને 1021 બાઇટ્સ સુધી 3 Mbit/s ની ઝડપે અને અનુક્રમે 3 - 367 અને 552 બાઇટ્સ પર.

જો આપણે 679 અથવા 1021 બાઇટ્સ કરતા ઓછો ડેટા ટ્રાન્સફર કરવા માંગીએ છીએ, પરંતુ 367 અથવા 552 બાઇટ્સથી વધુ, ટ્રાન્સફર હજુ પણ 5 સ્લોટ લેશે અને તે જ સમયે ડેટા ટ્રાન્સફર થશે, જે ટ્રાન્સફર કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે.

ડ્યુઅલ ચેનલ મોડમાં SBC, Bitpool 44100 પેરામીટર્સ સાથે 38 Hz ઑડિયો પર, ફ્રેમ દીઠ 16 બ્લોક્સ, 8 ફ્રીક્વન્સી રેન્જ, 164 kbpsના બિટરેટ સાથે ઑડિયોને 452 બાઈટ ફ્રેમ્સમાં એન્કોડ કરે છે.
ઑડિયો L2CAP અને AVDTP ટ્રાન્સફર પ્રોટોકોલમાં સમાવિષ્ટ હોવું આવશ્યક છે, જે ઑડિયો પેલોડમાંથી 16 બાઇટ્સ લે છે.

આમ, 5 સ્લોટ સાથેનું એક બ્લૂટૂથ ટ્રાન્સમિશન 4 ઓડિયો ફ્રેમને સમાવી શકે છે:

679 (EDR 2 mbit/s DH5) - 4 (L2CAP) - 12 (AVDTP/RTP) - 1 (заголовок SBC) - (164*4) = 6

અમે મોકલવામાં આવતા પેકેટમાં 11.7 ms ઑડિયો ડેટા ફિટ કરીએ છીએ, જે 3.75 ms માં ટ્રાન્સમિટ થશે, અને અમારી પાસે પેકેટમાં 6 બિનઉપયોગી બાઇટ્સ બાકી છે.
જો તમે બીટપુલને થોડો વધારશો, તો 4 ઓડિયો ફ્રેમને એક પેકેજમાં પેક કરવાનું હવે શક્ય બનશે નહીં. તમારે એક સમયે 3 ફ્રેમ્સ મોકલવી પડશે, જે ટ્રાન્સમિશન કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે, પ્રતિ ફ્રેમ પ્રસારિત ઑડિયોનું પ્રમાણ ઘટાડે છે અને ખરાબ રેડિયો સ્થિતિમાં ઑડિયો સ્ટટરિંગ તરફ દોરી જશે.

એ જ રીતે, EDR 551 Mbit/s માટે 3 kbit/s નો બિટરેટ પસંદ કરવામાં આવ્યો હતો: Bitpool 47 સાથે, ફ્રેમ દીઠ 16 બ્લોક્સ, 8 ફ્રીક્વન્સી રેન્જ, 200 kbit/s ના બિટરેટ સાથે ફ્રેમનું કદ 551 બાઇટ્સ છે. એક પેકેજમાં 5 ફ્રેમ્સ અથવા 14.6 ms સંગીત છે.

બધા SBC પરિમાણોની ગણતરી કરવા માટેનું અલ્ગોરિધમ ઘણું જટિલ છે, જો તમે મેન્યુઅલી ગણતરી કરો તો તમે સરળતાથી મૂંઝવણમાં પડી શકો છો, તેથી રસ ધરાવતા લોકોને મદદ કરવા માટે મેં ઇન્ટરેક્ટિવ કેલ્ક્યુલેટર બનાવ્યું છે: btcodecs.valdikss.org.ru/sbc-bitrate-calculator

આ બધું શા માટે જરૂરી છે?

AptX કોડેકની ધ્વનિ ગુણવત્તા વિશેની લોકપ્રિય માન્યતાથી વિપરીત, કેટલીક ફાઇલો પર તે 328 kbps ના પ્રમાણભૂત બિટરેટ સાથે SBC કરતાં ખરાબ પરિણામો લાવી શકે છે.

SBC નીચા-થી-ઉચ્ચ ધોરણે ફ્રિકવન્સી બેન્ડ માટે ક્વોન્ટાઇઝેશન બિટ્સ ગતિશીલ રીતે ફાળવે છે. જો તમામ બિટરેટનો ઉપયોગ નીચા અને મધ્ય ફ્રીક્વન્સીઝ માટે કરવામાં આવ્યો હોય, તો ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ "કાપવામાં આવશે" (ત્યાં તેના બદલે મૌન હશે).
aptX દરેક સમયે સમાન સંખ્યાના બિટ્સ સાથે ફ્રિક્વન્સી બેન્ડનું પરિમાણ કરે છે, તેથી જ તેની પાસે સતત બિટરેટ છે: 352 kHz માટે 44.1 kbps, 384 ​​kHz માટે 48 kbps, અને તે તે ફ્રીક્વન્સીઝમાં "બિટ-શિફ્ટ" કરી શકતું નથી કે જેને તેની સૌથી વધુ જરૂર હોય છે. . SBC થી વિપરીત, aptX ફ્રીક્વન્સીઝને "કટ" કરશે નહીં, પરંતુ તેમાં ક્વોન્ટાઈઝેશન નોઈઝ ઉમેરશે, ઓડિયોની ગતિશીલ શ્રેણીને ઘટાડશે, અને કેટલીકવાર લાક્ષણિક ક્રેકલિંગ રજૂ કરશે. SBC "વિગતો ખાય છે" - સૌથી શાંત વિસ્તારોને કાઢી નાખે છે.
સરેરાશ, SBC 328k ની સરખામણીમાં, aptX વિશાળ આવર્તન શ્રેણી સાથે સંગીતમાં ઓછી વિકૃતિ રજૂ કરે છે, પરંતુ સાંકડી આવર્તન શ્રેણી અને વિશાળ ગતિશીલ શ્રેણી સાથેના સંગીતમાં, SBC 328k ક્યારેક જીતે છે.

ચાલો એક ખાસ કેસ ધ્યાનમાં લઈએ. પિયાનો વગાડતા રેકોર્ડિંગનો સ્પેક્ટ્રોગ્રામ:

મુખ્ય ઉર્જા 0 થી 4 kHz ની ફ્રીક્વન્સીઝમાં રહે છે અને 10 kHz સુધી ચાલુ રહે છે.
aptX માં સંકુચિત ફાઇલનો સ્પેક્ટ્રોગ્રામ આના જેવો દેખાય છે:

અને આ SBC 328k જેવો દેખાય છે.

તે જોઈ શકાય છે કે SBC 328k એ સમયાંતરે 16 kHz થી ઉપરની રેન્જને સંપૂર્ણપણે બંધ કરી દીધી છે અને આ મૂલ્યની નીચેની રેન્જ પર ઉપલબ્ધ તમામ બિટરેટ ખર્ચ્યા છે. જો કે, aptX એ માનવ કાન માટે સાંભળી શકાય તેવા આવર્તન સ્પેક્ટ્રમમાં વધુ વિકૃતિ રજૂ કરી, જેમ કે aptX સ્પેક્ટ્રોગ્રામ (જેટલું તેજસ્વી, તેટલું વધુ વિકૃતિ) માંથી બાદબાકી કરાયેલા મૂળ સ્પેક્ટ્રોગ્રામમાં જોઈ શકાય છે:

જ્યારે SBC 328k એ 0 થી 10 kHz ની રેન્જમાં ઓછા સિગ્નલને બગાડ્યું, અને બાકીનું કાપી નાખ્યું:

SBC નો 485k બિટરેટ બેન્ડ્સને અક્ષમ કર્યા વિના, સમગ્ર આવર્તન શ્રેણીને જાળવવા માટે પૂરતો હતો.

SBC 485k 0-15 kHz રેન્જમાં આ ટ્રેક પર aptX કરતા નોંધપાત્ર રીતે આગળ છે, જેમાં 15-22 kHz ના નાના પરંતુ હજુ પણ નોંધપાત્ર તફાવત છે (જેટલું ઘાટા તેટલું ઓછું વિકૃતિ):

મૂળ ઑડિઓ, SBC અને aptXનું આર્કાઇવ.

ઉચ્ચ-બિટરેટ SBC પર સ્વિચ કરીને, તમને ઑડિયો મળશે જે કોઈપણ હેડફોન પર AptX ને હરાવશે. હેડફોન્સ પર જે 3 Mbps EDR કનેક્ટિવિટીને સપોર્ટ કરે છે, 551 kbpsનો બિટરેટ aptX HD સાથે તુલનાત્મક અવાજ ઉત્પન્ન કરે છે.

શું તમે હજી વધુ કરી શકો છો?

એન્ડ્રોઇડ પેચમાં 2 Mbps EDR ઉપકરણો માટે બિટરેટને વધુ વધારવાનો વિકલ્પ પણ સામેલ છે. મુશ્કેલ રેડિયો સ્થિતિમાં ટ્રાન્સમિશન સ્થિરતા ઘટાડવાના ખર્ચે તમે બિટરેટને 452 kbit/s થી વધારીને 595 kbit/s કરી શકો છો.
persist.bluetooth.sbc_hd_higher_bitrate ચલને 1 પર સેટ કરવા માટે તે પૂરતું છે:

# setprop persist.bluetooth.sbc_hd_higher_bitrate 1

આત્યંતિક બિટરેટ પેચ અત્યાર સુધી માત્ર LineageOS 15.1 માં અપનાવવામાં આવ્યો છે, પરંતુ 16.0 માં નહીં.

ઉપકરણ સુસંગતતા

SBC ડ્યુઅલ ચેનલ લગભગ તમામ હેડફોન, સ્પીકર્સ અને કાર હેડ યુનિટ્સ દ્વારા સપોર્ટેડ છે. આ કોઈ અજાયબી નથી - ધોરણને કોઈપણ ડીકોડિંગ ઉપકરણોમાં તેના સમર્થનની જરૂર છે. ત્યાં થોડી સંખ્યામાં ઉપકરણો છે કે જેના પર આ મોડ સમસ્યાઓનું કારણ બને છે, પરંતુ આ અલગ ઉદાહરણો છે.
સુસંગત ઉપકરણો વિશે વધુ વિગતો અહીં મળી શકે છે 4pda અથવા xda- વિકાસકર્તાઓ.

ધ્વનિ તફાવતોની સરખામણી

મેં એક વેબ સેવા બનાવી છે જે બ્રાઉઝરમાં જ રીઅલ ટાઇમમાં SBC (તેમજ aptX અને aptX HD)માં ઓડિયોને એન્કોડ કરે છે. તેની સાથે, તમે બ્લૂટૂથ દ્વારા, કોઈપણ વાયરવાળા હેડફોન, સ્પીકર્સ અને તમારા મનપસંદ સંગીત પર ઑડિયો ટ્રાન્સમિટ કર્યા વિના, વિવિધ SBC પ્રોફાઇલ્સ અને અન્ય કોડેકના અવાજની તુલના કરી શકો છો અને ઑડિયો વગાડતી વખતે સીધા જ એન્કોડિંગ પરિમાણો પણ બદલી શકો છો.
btcodecs.valdikss.org.ru/sbc-encoder

Android વિકાસકર્તાઓનો સંપર્ક કરો

મેં Google પર ઘણા બ્લૂટૂથ સ્ટેક ડેવલપર્સને પત્ર લખીને મુખ્ય Android શાખા - AOSP માં પેચનો સમાવેશ કરવાનું વિચારવાનું કહ્યું, પરંતુ એક પણ પ્રતિસાદ મળ્યો નથી. માં મારા પેચો એન્ડ્રોઇડ માટે ગેરીટ પેચ સિસ્ટમ પણ સામેલ કોઈની ટિપ્પણી વિના રહી.
જો મને Google પર વિકાસકર્તાઓ સાથે સંપર્કમાં રહેવામાં અને SBC HD ને Android પર લાવવામાં થોડી મદદ મળી શકે તો મને આનંદ થશે. ગેરીટમાંનો પેચ પહેલેથી જ જૂનો છે (આ પ્રારંભિક પુનરાવર્તનોમાંનું એક છે), અને જો વિકાસકર્તાઓને મારા ફેરફારોમાં રસ હશે તો હું તેને અપડેટ કરીશ (તેને અપડેટ કરવું મારા માટે સરળ નથી, મારી પાસે Android Q સાથે સુસંગત ઉપકરણો નથી. ).

નિષ્કર્ષ

LineageOS, પુનરુત્થાન રીમિક્સ અને crDroid ફર્મવેર સાથેના સ્માર્ટફોનના વપરાશકર્તાઓ અત્યારે બહેતર સાઉન્ડ ગુણવત્તાનો આનંદ માણી શકે છે, ફક્ત બ્લૂટૂથ ઉપકરણ સેટિંગ્સમાં વિકલ્પને સક્રિય કરો. Linux વપરાશકર્તાઓ ઇન્સ્ટોલ કરીને SBC બિટરેટ પણ મેળવી શકે છે પાલી રોહરથી પેચ, જે, અન્ય વસ્તુઓની સાથે, aptX, aptX HD અને FastStream કોડેક્સ માટે સપોર્ટ ઉમેરે છે.

સોર્સ: www.habr.com