Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm

Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm

Tā kā masveidā tiek ražoti viedtālruņi bez 3.5 mm audio ligzdas, bezvadu Bluetooth austiņas daudziem ir kļuvuÅ”as par galveno veidu, kā klausÄ«ties mÅ«ziku un sazināties austiņu režīmā.
Bezvadu ierīču ražotāji ne vienmēr raksta detalizētas produkta specifikācijas, un raksti par Bluetooth audio internetā ir pretrunÄ«gi, dažkārt nepareizi, nerunā par visām funkcijām un bieži vien kopē vienu un to paÅ”u informāciju, kas neatbilst realitātei.
Mēģināsim izprast protokolu, Bluetooth OS steku iespējas, austiņas un skaļruņus, Bluetooth kodekus mÅ«zikai un runai, noskaidrosim, kas ietekmē pārraidÄ«tās skaņas kvalitāti un latentumu, uzzināsim, kā savākt un atÅ”ifrēt informāciju par atbalstÄ«tajiem kodekiem un citām ierÄ«cēm. iespējas.

TL; DR:

  • SBC - normāls kodeks
  • Austiņām ir savs ekvalaizers un pēcapstrāde katram kodekam atseviŔķi
  • aptX nav tik labs kā reklamēts
  • LDAC ir mārketinga muļķības
  • Zvana kvalitāte joprojām ir slikta
  • Varat iegult C audio kodētājus savā pārlÅ«kprogrammā, kompilējot tos WebAssembly, izmantojot emscripten, un tie daudz nepalēnināsies.

MÅ«zika, izmantojot Bluetooth

Bluetooth funkcionālo komponentu nosaka profili - konkrētu funkciju specifikācijas. Bluetooth mÅ«zikas straumÄ“Å”anai tiek izmantots augstas kvalitātes A2DP vienvirziena audio pārraides profils. A2DP standarts tika pieņemts 2003. gadā un kopÅ” tā laika nav bÅ«tiski mainÄ«jies.
Profilā ir standartizēts 1 obligāts zemas skaitļoÅ”anas sarežģītÄ«bas SBC kodeks, kas izveidots Ä«paÅ”i Bluetooth, un 3 papildu kodeki. Ir iespējams arÄ« izmantot nedokumentētus jÅ«su ieviestos kodekus.

No 2019. gada jūnija mēs esam xkcd komiksā ar 14 A2DP kodekiem:

  • SBC ā† standartizēts A2DP, atbalsta visas ierÄ«ces
  • MPEG-1/2 Layer 1/2/3 ā† standartizēts A2DP: labi zināms MP3, ko izmanto digitālajā televÄ«zijā MP2, un nezināms MP1
  • MPEG-2/4 AAC ā† standartizēts A2DP
  • ATTRAC ā† vecs kodeklis no Sony, standartizēts A2DP
  • LDAC ā† jauns kodeks no Sony
  • aptX ā† Kodeks no 1988. gada
  • aptXHD ā† tāds pats kā aptX, tikai ar dažādām kodÄ“Å”anas opcijām
  • aptX zema latentuma pakāpe ā† PilnÄ«gi cits kodeks, bez programmatÅ«ras ievieÅ”anas
  • aptX adaptÄ«vs ā† cits kodeks no Qualcomm
  • FastStream ā† pseidokodeks, divvirzienu SBC modifikācija
  • HWA LHDC ā† jauns Huawei kodeks
  • Samsung HD ā† atbalsta 2 ierÄ«ces
  • Samsung mērogojams ā† atbalsta 2 ierÄ«ces
  • Samsung UHQ-BT ā† atbalsta 3 ierÄ«ces

Kāpēc mums vispār ir vajadzīgi kodeki, jautāsiet, ja Bluetooth ir EDR, kas ļauj pārsūtīt datus ar ātrumu 2 un 3 Mbit/s, un nesaspiestam divkanālu 16 bitu PCM pietiek ar 1.4 Mbit/s?

Datu pārsūtīŔana, izmantojot Bluetooth

Ir divi Bluetooth datu pārsÅ«tÄ«Å”anas veidi: asinhronais savienojums mazāks (ACL) asinhronai pārsÅ«tÄ«Å”anai bez savienojuma izveides un sinhronais savienojums (SCO), kas paredzēts sinhronai pārsÅ«tÄ«Å”anai ar iepriekŔēju savienojuma saskaņoÅ”anu.
Pārraide tiek veikta, izmantojot laika dalÄ«Å”anas shēmu un katrai paketei atseviŔķi izvēloties pārraides kanālu (Frequency-Hop/Time-Division-Duplex, FH/TDD), kam laiks tiek sadalÄ«ts 625 mikrosekunžu intervālos, ko sauc par slotiem. Viena no ierÄ«cēm pārraida pāra numuru slotos, otra - nepāra numuru slotos. PārraidÄ«tā pakete var aizņemt 1, 3 vai 5 slotus atkarÄ«bā no datu lieluma un iestatÄ«tā pārraides veida, Å”ajā gadÄ«jumā pārraide ar vienu ierÄ«ci tiek veikta pāra un nepāra laika niÅ”os lÄ«dz pārraides beigām. Kopumā sekundē var saņemt un nosÅ«tÄ«t lÄ«dz 1600 pakeÅ”u, ja katra no tām aizņem 1 slotu, un abas ierÄ«ces kaut ko pārraida un saņem bez apstājas.

2 un 3 Mbit/s EDR, kas atrodami paziņojumos un Bluetooth vietnē, ir maksimālais kanālu pārraides ātrums visiem datiem kopā (ieskaitot visu protokolu tehniskās galvenes, kuros dati jāiekapsulē), divos virzienos. vienlaikus. Faktiskais datu pārsÅ«tÄ«Å”anas ātrums bÅ«s ļoti atŔķirÄ«gs.

MÅ«zikas pārsÅ«tÄ«Å”anai tiek izmantota asinhronā metode, gandrÄ«z vienmēr izmantojot tādas paketes kā 2-DH5 un 3-DH5, kas pārnēsā maksimālo datu apjomu EDR režīmā attiecÄ«gi 2 Mbit/s un 3 Mbit/s un aizņem 5 laikus. - laika niÅ”u koplietoÅ”ana.

Shematisks pārraides attēlojums, izmantojot 5 slotus ar vienu ierīci un 1 slotu ar citu (DH5/DH1):
Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm

Pateicoties ētera laika dalÄ«Å”anas principam, pēc paketes pārsÅ«tÄ«Å”anas esam spiesti gaidÄ«t 625 mikrosekunžu laika intervālu, ja otrā ierÄ«ce mums neko nepārraida vai pārraida mazu paketi, un vairāk laika, ja otra ierÄ«ce pārraida. lielās paciņās. Ja tālrunim ir pievienotas vairākas ierÄ«ces (piemēram, austiņas, pulksteņi un fitnesa rokassprādze), pārsÅ«tÄ«Å”anas laiks tiek dalÄ«ts starp tām visām.

NepiecieÅ”amÄ«ba iekapsulēt audio Ä«paÅ”os transporta protokolos L2CAP un AVDTP aizņem 16 baitus no iespējamās maksimālās pārraidÄ«tās audio slodzes.

Iepakojuma veids
Slotu skaits
Maks. baitu skaits paketē
Maks. A2DP derīgās slodzes baitu skaits
Maks. A2DP lietderīgās slodzes bitu pārraides ātrums

2-DH3
3
367
351
936 kbps

3-DH3
3
552
536
1429 kbps

2-DH5
5
679
663
1414 kbps

3-DH5
5
1021
1005
2143 kbps

Ar 1414 un 1429 kbps noteikti nepietiek, lai pārraidÄ«tu nesaspiestu audio reālos apstākļos, ar trokŔņaino 2.4 GHz diapazonu un nepiecieÅ”amÄ«bu pārraidÄ«t servisa datus. EDR 3 Mbit/s ir prasÄ«gs pret pārraides jaudu un troksni ēterā, tāpēc pat 3-DH5 režīmā nav iespējama ērta PCM pārraide, vienmēr bÅ«s Ä«slaicÄ«gi pārtraukumi, un viss darbosies tikai XNUMX min attālumā. pāris metri.
Praksē pat 990 kbit/s audio straumi (LDAC 990 kbit/s) ir grūti pārraidāmi.

Atgriezīsimies pie kodekiem.

SBC

Kodeks ir nepiecieÅ”ams visām ierÄ«cēm, kas atbalsta A2DP standartu. Labākais un sliktākais kodeks vienlaikus.

Paraugu ņemÅ”anas biežums
Bitu dziļums
Bitu pārraides ātrums
KodēŔanas atbalsts
DekodēŔanas atbalsts

16, 32, 44.1, 48 kHz
16 bits
10-1500 kbps
Visas ierīces
Visas ierīces

SBC ir vienkārÅ”s un skaitļoÅ”anas ziņā ātrs kodeks ar primitÄ«vu psihoakustisko modeli (tiek izmantota tikai klusu skaņu maskÄ“Å”ana), izmantojot adaptÄ«vo impulsa koda modulāciju (APCM).
A2DP specifikācija iesaka izmantot divus profilus: vidējas kvalitātes un augstas kvalitātes.
Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm

Kodekam ir daudz iestatÄ«jumu, kas ļauj kontrolēt algoritmisko aizkavi, paraugu skaitu blokā, bitu sadales algoritmu, taču gandrÄ«z visur tiek izmantoti tie paÅ”i parametri, kas ieteikti specifikācijā: Joint Stereo, 8 frekvenču joslas, 16 bloki iekŔā. audio rāmis, skaļuma bitu sadales metode.
SBC atbalsta Bitpool parametra dinamiskas izmaiņas, kas tieÅ”i ietekmē bitu pārraides ātrumu. Ja ētera viļņi ir aizsērējuÅ”i, paketes tiek pazaudētas vai ierÄ«ces atrodas lielos attālumos, audio avots var samazināt Bitpool, lÄ«dz sakari atgriežas normālā stāvoklÄ«.

Lielākā daļa austiņu ražotāju iestatīja maksimālo Bitpool vērtību līdz 53, kas ierobežo bitu pārraides ātrumu līdz 328 kilobitiem sekundē, izmantojot ieteicamo profilu.
Pat ja austiņu ražotājs ir iestatÄ«jis maksimālo Bitpool vērtÄ«bu virs 53 (Ŕādi modeļi ir atrodami, piemēram: Beats SoloĀ³, JBL Everest Elite 750NC, Apple AirPods, atrodami arÄ« dažos uztvērējos un automaŔīnu galvas blokos), lielākā daļa OS to neļaus. palielināta bitu pārraides ātruma izmantoÅ”ana Bluetooth skursteņu iekŔējās vērtÄ«bas ierobežojuma dēļ.
Turklāt daži ražotāji dažām ierīcēm iestatīja maksimālo Bitpool vērtību uz zemu. Piemēram, Bluedio T tas ir 39, Samsung Gear IconX tas ir 37, kas dod sliktu skaņas kvalitāti.

MākslÄ«gie ierobežojumi no Bluetooth steku izstrādātāju puses, visticamāk, radās dažu ierīču nesaderÄ«bas dēļ ar lielām Bitpool vērtÄ«bām vai netipiskiem profiliem, pat ja viņi ziņoja par to atbalstu, un nepietiekamu testÄ“Å”anu sertifikācijas laikā. Bluetooth steku autoriem bija vieglāk aprobežoties ar vienoties par ieteicamo profilu, nevis veidot nepareizu ierīču datu bāzes (lai gan tagad viņi to dara citām nepareizi strādājoŔām funkcijām).

SBC dinamiski pieŔķir kvantÄ“Å”anas bitus frekvenču joslām no zemas lÄ«dz augstai, ar dažādu svaru. Ja viss bitu pārraides ātrums tika izmantots zemajām un vidējām frekvencēm, augstās frekvences tiks ā€œnogrieztasā€ (tā vietā bÅ«s klusums).

Piemērs SBC 328 kbps. AugÅ”pusē ir oriÄ£ināls, apakŔā ir SBC, kas periodiski pārslēdzas starp celiņiem. Video faila audio izmanto FLAC bezzudumu kompresijas kodeku. FLAC izmantoÅ”ana mp4 konteinerā nav oficiāli standartizēta, tāpēc netiek garantēts, ka jÅ«su pārlÅ«kprogramma to atskaņos, taču tai vajadzētu darboties jaunākajās darbvirsmas Chrome un Firefox versijās. Ja jums nav skaņas, varat lejupielādēt failu un atvērt to pilnvērtÄ«gā video atskaņotājā.
ZZ Tops - Sharp Dressed Man

Spektrogramma parāda pārslēgÅ”anās brÄ«di: SBC periodiski izgriež klusas skaņas, kas pārsniedz 17.5 kHz, un vispār nepieŔķir nevienu bitu joslai virs 20 kHz. Pilna spektrogramma ir pieejama, noklikŔķinot (1.7 MB).
Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm

Es nedzirdu nekādas atŔķirÄ«bas starp oriÄ£inālu un SBC Å”ajā trasē.

Ņemsim kaut ko jaunāku un simulēsim to audio, kas tiktu iegÅ«ts, izmantojot Samsung Gear IconX austiņas ar Bitpool 37 (augŔā - oriÄ£inālais signāls, zemāk - SBC 239 kbps, audio FLAC).
NeprātÄ«ga sevis izbaudÄ«Å”ana ā€” liecinieks

Vokāla augstajās frekvencēs dzirdu sprakŔķēŔanu, mazāku stereo efektu un nepatÄ«kamu "klikŔķināŔanu".

Lai gan SBC ir ļoti elastÄ«gs kodeks, to var konfigurēt zemam latentumam, tas nodroÅ”ina izcilu audio kvalitāti ar lielu bitu pārraides ātrumu (452+ kbps) un ir diezgan labs lielākajai daļai cilvēku standarta augstā kvalitātē (328 kbps), jo tas ir A2DP standarts nenorāda fiksētus profilus (bet tikai sniedz ieteikumus), steka izstrādātāji ir uzstādÄ«juÅ”i mākslÄ«gus ierobežojumus Bitpool, pārraidÄ«tā audio parametri netiek parādÄ«ti lietotāja interfeisā, un austiņu ražotāji var brÄ«vi iestatÄ«t savus iestatÄ«jumus un nekad. produkta tehniskajās specifikācijās norādiet Bitpool vērtÄ«bu, kodeks kļuva slavens ar zemo skaņas kvalitāti, lai gan ar kodeku kā tādu tā nav problēma.
Bitpool parametrs tieÅ”i ietekmē bitu pārraides ātrumu tikai vienā profilā. Viena un tā pati Bitpool 53 vērtÄ«ba var nodroÅ”ināt gan 328 kbps bitu pārraides ātrumu ar ieteicamo augstas kvalitātes profilu, gan 1212 kbps ar divkanālu un 4 frekvenču joslām, tāpēc OS autori papildus Bitpool ierobežojumiem nosaka ierobežojumu un Bitu pārraides ātrums. Kā es redzu, Ŕī situācija radās A2DP standarta nepilnÄ«bas dēļ: bija jāvienojas par bitu pārraides ātrumu, nevis Bitpool.

SBC iespēju atbalsta tabula dažādās operētājsistēmās:

OS
AtbalstÄ«tie paraugu ņemÅ”anas ātrumi
Ierobežot maks. Bitpool
Ierobežot maks. Bitu pārraides ātrums
Tipisks bitu pārraides ātrums
Bitpool dinamiskā regulÄ“Å”ana

Windows 10
44.1 ŠŗŠ“ц
53
512 kbps
328 kbps
āœ“*

Linux (BlueZ + PulseAudio)
16, 32, 44.1, 48 kHz
64 (ienākoŔajiem savienojumiem), 53 (izejoŔajiem savienojumiem)
Nav ierobežojumu
328 kbps
āœ“*

MacOS High Sierra
44.1 ŠŗŠ“ц
64, noklusējuma 53***
Nezināms
328 kbps
āœ—

Android 4.4-9
44.1/48 kHz**
53
328 kbps
328 kbps
āœ—

Android 4.1-4.3.1
44.1, 48 kHz**
53
229 kbps
229 kbps
āœ—

BlackBerry OS 10
48 ŠŗŠ“ц
53
Nav ierobežojumu
328 kbps
āœ—

* Bitpool tikai samazinās, bet nepalielinās automātiski, ja pārsÅ«tÄ«Å”anas apstākļi uzlabojas. Lai atjaunotu Bitpool, jums jāpārtrauc atskaņoÅ”ana, uzgaidiet dažas sekundes un palaidiet audio vēlreiz.
** Noklusējuma vērtība ir atkarīga no steka iestatījumiem, kas norādīti, kompilējot programmaparatūru. Operētājsistēmā Android 8/8.1 frekvence ir tikai 44.1 kHz vai 48 kHz atkarībā no iestatījumiem kompilācijas laikā, citās versijās vienlaikus tiek atbalstīti 44.1 kHz un 48 kHz.
*** Bitpool vērtību var palielināt programmā Bluetooth Explorer.

aptX un aptX HD

aptX ir vienkārÅ”s un skaitļoÅ”anas ziņā ātrs kodeks bez psihoakustikas, izmantojot adaptÄ«vo diferenciālā impulsa koda modulāciju (ADPCM). ParādÄ«jās ap 1988. gadu (iesniegÅ”anas datums patents datēts ar 1988. gada februāri), pirms Bluetooth to galvenokārt izmantoja profesionālās bezvadu audio iekārtās. PaÅ”laik pieder Qualcomm, nepiecieÅ”ama licence un honorāri. No 2014. gada: 6000 ASV dolāru vienreiz un ā‰ˆ 1 ASV dolārs par ierÄ«ci, par partijām lÄ«dz 10000 XNUMX ierīču (avots, 16 lpp.).
aptX un aptX HD ir viens un tas pats kodeks ar dažādiem kodÄ“Å”anas profiliem.

Kodekam ir tikai viens parametrs - izlases frekvences izvēle. Ir taču iespēja izvēlēties kanālu skaitu/režīmu, bet visās man zināmajās ierīcēs (70+ gab.) tiek atbalstīts tikai Stereo.

Kodeks
Paraugu ņemÅ”anas biežums
Bitu dziļums
Bitu pārraides ātrums
KodēŔanas atbalsts
DekodēŔanas atbalsts

aptX
16, 32, 44.1, 48 kHz
16 bits
128/256/352/384 kbps (atkarībā no iztverŔanas ātruma)
Windows 10 (galddatoriem un mobilajām ierÄ«cēm), macOS, Android 4.4+/7*, Blackberry OS 10
PlaŔs audio ierīču klāsts (aparatūra)

* Versijām lÄ«dz 7 ir jāmaina Bluetooth steks. Kodeku atbalsta tikai tad, ja Android ierÄ«ces ražotājs ir licencējis kodeku no Qualcomm (ja operētājsistēmai ir kodÄ“Å”anas bibliotēkas).

aptX sadala audio 4 frekvenču joslās un pastāvÄ«gi kvantizē tās ar tādu paÅ”u bitu skaitu: 8 biti 0-5.5 kHz, 4 biti 5.5-11 kHz, 2 biti 11-16.5 kHz, 2 biti 16.5-22 kHz ( skaitļi par paraugu ņemÅ”anas frekvenci 44.1 kHz).

AptX audio piemērs (augÅ”pusē - sākotnējais signāls, apakŔā - aptX, tikai kreiso kanālu spektrogrammas, skaņa FLAC formātā):

Augstumi kļuva nedaudz sarkanāki, taču atŔķirÄ«bu nevarēja dzirdēt.

KvantÄ“Å”anas bitu fiksētā sadalÄ«juma dēļ kodeks nevar ā€œnovirzÄ«t bitusā€ uz frekvencēm, kurām tie visvairāk nepiecieÅ”ami. AtŔķirÄ«bā no SBC, aptX ā€œnegriezÄ«sā€ frekvences, bet pievienos tām kvantÄ“Å”anas troksni, samazinot audio dinamisko diapazonu.

Nevajadzētu pieņemt, ka, izmantojot, piemēram, 2 bitus joslā, dinamiskais diapazons tiek samazināts lÄ«dz 12 dB: ADPCM pieļauj lÄ«dz 96 dB dinamisko diapazonu pat tad, ja tiek izmantoti 2 kvantÄ“Å”anas biti, bet tikai noteiktam signālam.
ADPCM saglabā skaitlisko starpÄ«bu starp paÅ”reizējo un nākamo paraugu, nevis saglabā absolÅ«to vērtÄ«bu, kā tas ir PCM. Tas ļauj samazināt prasÄ«bas attiecÄ«bā uz bitu skaitu, kas nepiecieÅ”ams, lai saglabātu to paÅ”u (bez zudumiem) vai gandrÄ«z tādu paÅ”u (ar salÄ«dzinoÅ”i nelielu noapaļoÅ”anas kļūdu) informāciju. Lai samazinātu noapaļoÅ”anas kļūdas, tiek izmantotas koeficientu tabulas.
Veidojot kodeku, autori aprēķināja ADPCM koeficientus mÅ«zikas audio failu kopai. Jo tuvāk audio signāls ir mÅ«zikas kopai, uz kuras tika uzbÅ«vētas tabulas, jo mazāk kvantÄ“Å”anas kļūdu (trokŔņu) rada aptX.

Å Ä« iemesla dēļ sintētiskie testi vienmēr sniegs sliktākus rezultātus nekā mÅ«zika. UztaisÄ«ju Ä«paÅ”u sintētisko piemēru, kurā aptX uzrāda vājus rezultātus - sinusoidāls vilnis ar frekvenci 12.4 kHz (augŔā - sākotnējais signāls, zemāk - aptX. Audio iekÅ” FLAC. Samaziniet skaļumu!):

Spektra grafiks:
Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm

TrokŔņi ir skaidri dzirdami.

Tomēr, ja jÅ«s Ä£enerējat sinusoidālo vilni ar mazāku amplitÅ«du, lai tas bÅ«tu klusāks, arÄ« troksnis kļūs klusāks, norādot uz plaÅ”u dinamisko diapazonu:

Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm

Lai dzirdētu atŔķirÄ«bu starp sākotnējo mÅ«zikas ierakstu un saspiesto, varat apgriezt vienu no signāliem un pievienot ierakstus pa kanāliem. Å Ä« pieeja kopumā ir nepareiza un nedotu saprātÄ«gus rezultātus ar sarežģītākiem kodekiem, taču Ä«paÅ”i ADPCM tā ir diezgan piemērota.
AtŔķirība starp oriģinālo un aptX
Signālu vidējā kvadrātiskā atŔķirÄ«ba ir -37.4 dB lÄ«menÄ«, kas Ŕādai saspiestai mÅ«zikai nav daudz.

aptXHD

aptX HD nav atseviŔķs kodeklis ā€” tas ir uzlabots aptX kodeka kodÄ“Å”anas profils. Izmaiņas ietekmēja kodÄ“Å”anas frekvenču diapazoniem atvēlēto bitu skaitu: 10 biti 0-5.5 kHz, 6 biti 5.5-11 kHz, 4 biti 11-16.5 kHz, 4 biti 16.5-22 kHz (cipari 44.1 kHz) .

Kodeks
Paraugu ņemÅ”anas biežums
Bitu dziļums
Bitu pārraides ātrums
KodēŔanas atbalsts
DekodēŔanas atbalsts

aptXHD
16, 32, 44.1, 48 kHz
24 biti
192/384/529/576 kbps (atkarībā no iztverŔanas ātruma)
Android 8+*
Dažas audio ierīces (aparatūra)

* Versijām lÄ«dz 7 ir jāmaina Bluetooth steks. Kodeku atbalsta tikai tad, ja Android ierÄ«ces ražotājs ir licencējis kodeku no Qualcomm (ja operētājsistēmai ir kodÄ“Å”anas bibliotēkas).

Retāk nekā aptX: acÄ«mredzot nepiecieÅ”ama atseviŔķa Qualcomm licencÄ“Å”ana un atseviŔķa licences maksa.

Atkārtosim piemēru ar sinusoidālo vilni 12.4 kHz:
Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm

Daudz labāk nekā aptX, taču joprojām ir nedaudz trokŔņains.

aptX zema latentuma pakāpe

Kodeks no Qualcomm, kam nav nekā kopÄ«ga ar standarta aptX un aptX HD, spriežot pēc ierobežotās informācijas no tā izstrādē iesaistÄ«tajiem cilvēkiem. Paredzēts interaktÄ«vai zema latentuma audio pārraidei (filmām, spēlēm), kur audio aizkavi nevar regulēt ar programmatÅ«ru. Kodētāju un dekoderu programmatÅ«ras ievieÅ”ana nav zināma; tos atbalsta tikai raidÄ«tāji, uztvērēji, austiņas un skaļruņi, bet ne viedtālruņi un datori.

Paraugu ņemÅ”anas biežums
Bitu pārraides ātrums
KodēŔanas atbalsts
DekodēŔanas atbalsts

44.1 ŠŗŠ“ц
276/420 kbps
Daži raidītāji (aparatūra)
Dažas audio ierīces (aparatūra)

AAC

AAC jeb Advanced Audio Coding ir skaitļoÅ”anas ziņā sarežģīts kodeks ar nopietnu psihoakustisko modeli. PlaÅ”i izmanto audio atskaņoÅ”anai internetā, otrais pēc popularitātes aiz MP3. NepiecieÅ”ama licence un autoratlÄ«dzÄ«ba: 15000 1000 ASV dolāru vienreizēji (vai 15 ASV dolāri uzņēmumiem, kuros ir mazāk nekā 0.98 darbinieku) + 500000 ASV dolāri par pirmajām XNUMX XNUMX ierÄ«cēm (avots).
Kodekss ir standartizēts MPEG-2 un MPEG-4 specifikācijās, un pretēji izplatÄ«tajam nepareizajam priekÅ”statam tas nepieder Apple.

Paraugu ņemÅ”anas biežums
Bitu pārraides ātrums
KodēŔanas atbalsts
DekodēŔanas atbalsts

8 - 96 kHz
8ā€“576 kb/s (stereo), 256ā€“320 kb/s (tipiski Bluetooth)
macOS, Android 7+*, iOS
PlaŔs audio ierīču klāsts (aparatūra)

* tikai ierÄ«cēs, kuru ražotāji ir maksājuÅ”i licencÄ“Å”anas maksu

iOS un macOS izmanto Apple paÅ”reizējo labāko AAC kodētāju, lai nodroÅ”inātu visaugstāko iespējamo audio kvalitāti. Android izmanto otro augstākās kvalitātes Fraunhofer FDK AAC kodētāju, taču var izmantot dažādu platformā iebÅ«vētu aparatÅ«ru (SoC) ar nezināmu kodÄ“Å”anas kvalitāti. Saskaņā ar jaunākajiem testiem SoundGuys vietnē, dažādu Android tālruņu AAC kodÄ“Å”anas kvalitāte ievērojami atŔķiras:
Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm

Lielākajai daļai bezvadu audio ierīču AAC maksimālais bitu pārraides ātrums ir 320 kbps, dažas atbalsta tikai 256 kbps. Citi bitu pārraides ātrumi ir ārkārtīgi reti.
AAC nodroÅ”ina izcilu kvalitāti ar 320 un 256 kbps bitu pārraides ātrumu, taču uz to attiecas jau saspiesta satura secÄ«gās kodÄ“Å”anas zudumstomēr ir grÅ«ti sadzirdēt atŔķirÄ«bas no oriÄ£ināla operētājsistēmā iOS ar bitu pārraides ātrumu 256 kbps, pat izmantojot vairākus secÄ«gus kodējumus; ar vienu kodējumu, piemēram, MP3 320 kbps lÄ«dz AAC 256 kbps, zudumus var neņemt vērā.
Tāpat kā ar citiem Bluetooth kodekiem, jebkura mÅ«zika vispirms tiek atÅ”ifrēta un pēc tam kodēta ar kodeku. Klausoties mÅ«ziku AAC formātā, operētājsistēma to vispirms atkodē, pēc tam atkal kodē AAC, lai pārraidÄ«tu, izmantojot Bluetooth. Tas ir nepiecieÅ”ams, lai sajauktu vairākas audio straumes, piemēram, mÅ«ziku un jaunu ziņojumu paziņojumus. iOS nav izņēmums. Internetā var atrast daudz apgalvojumu, ka iOS AAC formātā mÅ«zika netiek pārkodēta, pārraidot, izmantojot Bluetooth, kas nav taisnÄ«ba.

MP1/2/3

MPEG-1/2 Part 3 saimes kodeki sastāv no labi zināmā un plaŔi izmantotā MP3, retāk sastopamā MP2 (lieto galvenokārt digitālajā TV un radio) un pilnīgi nezināmā MP1.

Vecie MP1 un MP2 kodeki vispār netiek atbalstÄ«ti: es nevarēju atrast nevienu austiņu vai Bluetooth kaudzi, kas tos kodētu vai atÅ”ifrētu.
Dažas austiņas atbalsta MP3 dekodÄ“Å”anu, taču kodÄ“Å”ana netiek atbalstÄ«ta nevienā modernā operētājsistēmas kaudzē. Å Ä·iet, ka treŔās puses BlueSoleil steks for Windows var kodēt uz MP3, ja manuāli maināt konfigurācijas failu, bet man, instalējot, tas noved pie BSoD operētājsistēmā Windows 10. Secinājums - kodeku faktiski nevar izmantot Bluetooth audio.
IepriekÅ”, 2006.-2008.gadā, pirms A2DP standarta izplatÄ«Å”anās ierÄ«cēs, cilvēki klausÄ«jās MP3 mÅ«ziku Nokia BH-501 austiņās, izmantojot programmu MSI BluePlayer, kas bija pieejama Symbian un Windows Mobile. Tajā laikā viedtālruņu OS arhitektÅ«ra ļāva piekļūt daudzām zema lÄ«meņa funkcijām, un operētājsistēmā Windows Mobile pat bija iespējams instalēt treŔās puses Bluetooth stekus.

Pēdējais MP3 kodeka patents ir beidzies, par kodeka lietoÅ”anu nav jāmaksā licencÄ“Å”anas maksa kopÅ” 23. gada 2017. aprīļa.

Ja par mēru tiek ņemts iepriekÅ” minētajās atsaucēs minētais visilgāk spēkā esoÅ”ais patents, tad MP3 tehnoloÄ£ija ASV kļuva bez patentiem 16. gada 2017. aprÄ«lÄ«, kad beidzās Technicolor piederoŔā un pārvaldÄ«tā ASV patenta 6,009,399 XNUMX XNUMX termiņŔ.

Avots: www.iis.fraunhofer.de/en/ff/amm/prod/audiocodec/audiocodecs/mp3.html

Paraugu ņemÅ”anas biežums
Bitu pārraides ātrums
KodēŔanas atbalsts
DekodēŔanas atbalsts

16 - 48 kHz
8ā€“320 kbps
Nekur netiek atbalstīts
Dažas audio ierīces (aparatūra)

LDAC

Jauns un aktÄ«vi reklamēts "Hi-Res" kodeks no Sony, kas atbalsta iztverÅ”anas ātrumu lÄ«dz 96 kHz un 24 bitu bitu pārraides ātrumu ar bitu pārraides ātrumu lÄ«dz 990 kbps. Tas tiek reklamēts kā audiofila kodeks kā esoÅ”o Bluetooth kodeku aizstājējs. Tam ir adaptÄ«vas bitu pārraides ātruma regulÄ“Å”anas funkcija atkarÄ«bā no radio apraides apstākļiem.

LDAC kodētājs (libldac) ir iekļauts standarta Android pakotnē, tāpēc kodÄ“Å”ana tiek atbalstÄ«ta jebkurā Android viedtālrunÄ«, sākot ar OS versiju 8. Nav brÄ«vi pieejami programmatÅ«ras dekoderi, kodeku specifikācija nav pieejama plaŔākai sabiedrÄ«bai, tomēr, no pirmā acu uzmetiena uz kodētāju, kodeka iekŔējā struktÅ«ra ir lÄ«dzÄ«ga ATRAC9 - Sony kodeks, ko izmanto PlayStation 4 un Vita: abi darbojas frekvenču domēnā, izmanto modificētu diskrēto kosinusu transformāciju (MDCT) un saspieÅ”anu, izmantojot Hafmena algoritmu.

LDAC atbalstu nodroÅ”ina gandrÄ«z tikai Sony austiņas. Iespēja atÅ”ifrēt LDAC dažkārt ir atrodama citu ražotāju austiņās un DAC, taču ļoti reti.

Paraugu ņemÅ”anas biežums
Bitu pārraides ātrums
KodēŔanas atbalsts
DekodēŔanas atbalsts

44.1 - 96 kHz
303/606/909 kbit/s (44.1 un 88.2 kHz), 330/660/990 kbit/s (48 un 96 kHz)
Android 8 +
Dažas Sony austiņas un dažas citu ražotāju ierīces (aparatūra)

LDAC kā augstas izŔķirtspējas kodeka mārketings kaitē tā tehniskajai sastāvdaļai: ir muļķīgi tērēt bitu pārraides ātrumu cilvēka ausij nedzirdamu frekvenču pārraidÄ«Å”anai un bitu dziļuma palielināŔanai, kamēr ar to nepietiek, lai pārraidÄ«tu CD kvalitāti (44.1/16) bez zaudējumiem. . Par laimi, kodekam ir divi darbÄ«bas režīmi: CD audio pārraide un Hi-Res audio pārraide. Pirmajā gadÄ«jumā pa gaisu tiek pārraidÄ«ti tikai 44.1 kHz/16 biti.

Tā kā programmatÅ«ras LDAC dekodētājs nav brÄ«vi pieejams, nav iespējams pārbaudÄ«t kodeku bez papildu ierÄ«cēm, kas atkodē LDAC. Saskaņā ar LDAC testa rezultātiem DAC ar tā atbalstu, kuru SoundGuys.com inženieri pievienoja, izmantojot digitālo izvadi un ierakstÄ«ja izejas skaņu testa signālos, LDAC 660 un 990 kbps CD kvalitātes režīmā nodroÅ”ina signālu uz- trokŔņu attiecÄ«ba ir nedaudz labāka nekā aptX HD.

Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm
Avots: www.soundguys.com/ldac-ultimate-bluetooth-guide-20026

LDAC atbalsta arÄ« dinamiskos bitu pārraides ātrumus ārpus izveidotajiem profiliem ā€” no 138 kb/s lÄ«dz 990 kb/s, taču, cik es varu pateikt, Android izmanto tikai standartizētos profilus 303/606/909 un 330/660/990 kbps.

Citi kodeki

Citi A2DP kodeki netiek plaÅ”i izmantoti. To atbalsta gandrÄ«z pilnÄ«bā nav, vai arÄ« tas ir pieejams tikai noteiktos austiņu un viedtālruņu modeļos.
A2DP standartizēto ATRAC kodeku nekad nav izmantojuÅ”i kā Bluetooth kodeku pat paÅ”i Sony, Samsung HD, Samsung Scalable un Samsung UHQ-BT kodekiem ir ļoti ierobežots raidÄ«Å”anas un uztverÅ”anas ierīču atbalsts, un HWA LHDC ir pārāk jauns un atbalsta tikai trÄ«s (?) ierÄ«ces.

Kodeku atbalsts audio ierīcēm

Ne visi ražotāji publicē precÄ«zu informāciju par kodekiem, kurus atbalsta noteiktas bezvadu austiņas, skaļruņi, uztvērēji vai raidÄ«tāji. Dažreiz gadās, ka atbalsts noteiktam kodekam ir paredzēts tikai pārraidei, bet ne uztverÅ”anai (attiecas uz kombinētajiem raidÄ«tājiem-uztvērējiem), lai gan ražotājs vienkārÅ”i deklarē ā€œatbalstuā€, bez piezÄ«mēm (pieņemu, ka dažu kodētāju un dekoderu atseviŔķa licencÄ“Å”ana pie tā ir vainojami kodeki ). Lētākajās ierÄ«cēs deklarēto aptX atbalstu var neatradāt vispār.

Diemžēl vairums operētājsistēmu saskarnes nerāda nekur izmantoto kodeku. Informācija par to ir pieejama tikai operētājsistēmā Android, sākot no 8. versijas, un macOS. Tomēr pat Å”ajās operētājsistēmās tiks parādÄ«ti tikai tie kodeki, kurus atbalsta gan tālrunis/dators, gan austiņas.

Kā uzzināt, kurus kodekus atbalsta jūsu ierīce? Ierakstiet un analizējiet satiksmes dumpu ar A2DP sarunu parametriem!
To var izdarÄ«t operētājsistēmās Linux, macOS un Android. Operētājsistēmā Linux varat izmantot Wireshark vai hcidump, operētājsistēmā macOS varat izmantot Bluetooth Explorer, savukārt operētājsistēmā Android varat izmantot standarta Bluetooth HCI dump saglabāŔanas funkciju, kas ir pieejama izstrādātāja rÄ«kos. JÅ«s saņemsit izgāztuvi btsnoop formātā, ko var ielādēt Wireshark analizatorā.
ŠžŠ±Ń€Š°Ń‚ŠøтŠµ Š²Š½ŠøŠ¼Š°Š½ŠøŠµ: pareizu izgāztuvi var iegÅ«t tikai pieslēdzoties no telefona/datora pie austiņām/skaļruņiem (lai cik smieklÄ«gi tas neizklausÄ«tos)! Austiņas var patstāvÄ«gi izveidot savienojumu ar tālruni, un tādā gadÄ«jumā tās pieprasÄ«s no tālruņa kodeku sarakstu, nevis otrādi. Lai nodroÅ”inātu, ka tiek ierakstÄ«ts pareizs izgājiens, vispirms atvienojiet ierÄ«ci un pēc tam savienojiet pārÄ« tālruni ar austiņām, ierakstot izdruku.

Izmantojiet Å”o displeja filtru, lai filtrētu neatbilstoÅ”u trafiku:

btavdtp.signal_id

Rezultātā jums vajadzētu redzēt kaut ko lÄ«dzÄ«gu Å”im:
Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm

Varat noklikŔķināt uz katra vienuma komandā GetCapabilities, lai skatÄ«tu detalizētus kodeka raksturlielumus.
Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm

Wireshark nezina visus kodeku identifikatorus, tāpēc daži kodeki bÅ«s jāatÅ”ifrē manuāli, apskatot tālāk norādÄ«to identifikatoru tabulu.

Mandatory:
0x00 - SBC

Optional:
0x01 - MPEG-1,2 (aka MP3)
0x02 - MPEG-2,4 (aka AAC)
0x04 - ATRAC

Vendor specific:
0xFF 0x004F 0x01   - aptX
0xFF 0x00D7 0x24   - aptX HD
0xFF 0x000A 0x02   - aptX Low Latency
0xFF 0x00D7 0x02   - aptX Low Latency
0xFF 0x000A 0x01   - FastStream
0xFF 0x012D 0xAA   - LDAC
0xFF 0x0075 0x0102 - Samsung HD
0xFF 0x0075 0x0103 - Samsung Scalable Codec
0xFF 0x053A 0x484C - Savitech LHDC

0xFF 0x000A 0x0104 - The CSR True Wireless Stereo v3 Codec ID for AAC
0xFF 0x000A 0x0105 - The CSR True Wireless Stereo v3 Codec ID for MP3
0xFF 0x000A 0x0106 - The CSR True Wireless Stereo v3 Codec ID for aptX

Lai neanalizētu izgāztuves manuāli, es izveidoju pakalpojumu, kas visu analizēs automātiski: btcodecs.valdikss.org.ru

Kodeku salīdzinājums. KurŔ kodeks ir labāks?

Katram kodekam ir savas priekŔrocības un trūkumi.
aptX un aptX HD izmanto cieti kodētus profilus, kurus nevar mainÄ«t, nepārveidojot kodētāju un dekodētāju. Ne tālruņa ražotājs, ne austiņu ražotājs nevar mainÄ«t bitu pārraides ātruma vai aptX kodÄ“Å”anas faktorus. Kodeka Ä«paÅ”nieks Qualcomm nodroÅ”ina atsauces kodētāju bibliotēkas veidā. Å ie fakti ir aptX stiprā puse - jÅ«s jau iepriekÅ” zināt, kādu skaņas kvalitāti iegÅ«sit, bez jebkādiem ā€œbetā€.

Turpretim SBC ir daudz konfigurējamu parametru, dinamiskais bitu pārraides ātrums (kodētājs var samazināt bitpool parametru, ja ētera viļņi ir aizņemti), un tam nav stingri kodētu profilu, ir tikai ieteicamā ā€œvidēja kvalitāteā€ un ā€œaugsta kvalitāteā€. pievienots A2DP specifikācijai 2003. gadā. ā€œAugsta kvalitāteā€ pēc mÅ«sdienu standartiem vairs nav tik augsta, un lielākā daļa Bluetooth steku neļauj izmantot parametrus, kas ir labāki par ā€œaugstas kvalitātesā€ profilu, lai gan tam nav tehnisku ierobežojumu.
Bluetooth SIG kā bibliotēkai nav atsauces SBC kodētāja, un ražotāji to ievieÅ” paÅ”i.
Tās ir SBC vājās puses ā€“ nekad iepriekÅ” nav skaidrs, kādu skaņas kvalitāti sagaidÄ«t no konkrētas ierÄ«ces. SBC var radÄ«t gan zemas, gan ļoti augstas kvalitātes audio, taču pēdējais nav sasniedzams, neatspējojot vai neapejot mākslÄ«gos Bluetooth steku ierobežojumus.

Situācija ar AAC ir neviennozÄ«mÄ«ga: no vienas puses, teorētiski kodekam vajadzētu radÄ«t kvalitāti, kas neatŔķiras no oriÄ£ināla, taču praksē, spriežot pēc SoundGuys laboratorijas testiem dažādās Android ierÄ«cēs, tas neapstiprinās. Visticamāk, vaina ir zemas kvalitātes aparatÅ«ras audio kodētājos, kas iebÅ«vēti dažādās tālruņu mikroshēmās. Ir lietderÄ«gi izmantot AAC tikai Apple ierÄ«cēs un Android ierÄ«cēs, lai to ierobežotu ar aptX un LDAC.

AparatÅ«ra, kas atbalsta alternatÄ«vus kodekus, mēdz bÅ«t kvalitatÄ«vāka, jo ļoti lētām, zemas kvalitātes ierÄ«cēm nav jēgas maksāt licencÄ“Å”anas maksu par Å”o kodeku izmantoÅ”anu. Manos testos SBC izklausās ļoti labi uz kvalitatÄ«va aprÄ«kojuma.

Es izveidoju tÄ«mekļa pakalpojumu, kas kodē audio SBC, aptX un aptX HD reāllaikā tieÅ”i pārlÅ«kprogrammā. Ar to jÅ«s varat pārbaudÄ«t Å”os audio kodekus, faktiski nepārraidot audio, izmantojot Bluetooth, jebkurās vadu austiņās, skaļruņos un iecienÄ«tāko mÅ«ziku, kā arÄ« mainÄ«t kodÄ“Å”anas parametrus tieÅ”i audio atskaņoÅ”anas laikā:
btcodecs.valdikss.org.ru/sbc-encoder
Pakalpojums izmanto SBC kodÄ“Å”anas bibliotēkas no BlueZ projekta un libopenaptx no ffmpeg, kas ir apkopotas WebAssembly un JavaScript no C, izmantojot emscripten, lai palaistu pārlÅ«kprogrammā. KurÅ” gan varētu sapņot par tādu nākotni!

Tas izskatās Ŕādi:

Ievērojiet, kā dažādu kodeku trokŔņu lÄ«menis mainās pēc 20 kHz. Sākotnējais MP3 fails nesatur frekvences virs 20 kHz.

Mēģiniet pārslēgt kodekus un pārbaudiet, vai nedzirdat atŔķirÄ«bu starp oriÄ£inālo SBC 53 Joint Stereo (standarta un visizplatÄ«tākais profils) un aptX/aptX HD.

Es varu dzirdēt atŔķirÄ«bas starp kodekiem austiņās!

Cilvēki, kuri nedzird atŔķirÄ«bu starp kodekiem testÄ“Å”anas laikā, izmantojot tÄ«mekļa pakalpojumu, apgalvo, ka viņi to dzird, klausoties mÅ«ziku bezvadu austiņās. Diemžēl tas nav joks vai placebo efekts: atŔķirÄ«ba patieŔām ir dzirdama, bet to neizraisa atŔķirÄ«bas kodekus.

Lielākā daļa Bluetooth audio mikroshēmojumu, ko izmanto bezvadu uztverÅ”anas ierÄ«cēs, ir aprÄ«koti ar digitālo signālu procesoru (DSP), kas ievieÅ” ekvalaizeru, kompanderu, stereo paplaÅ”inātāju un citas lietas, kas paredzētas skaņas uzlaboÅ”anai (vai mainÄ«Å”anai). Bluetooth iekārtu ražotāji var konfigurēt DSP katram kodekam atseviŔķi, un, pārslēdzoties starp kodekiem, klausÄ«tājs domās, ka dzird atŔķirÄ«bu kodeku darbÄ«bā, lai gan patiesÄ«bā klausās dažādus DSP iestatÄ«jumus.

Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm
DSP Kalimba audio apstrādes cauruļvads mikroshēmās, ko ražo CSR/Qualcomm

Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm
Aktivizējiet dažādas DSP funkcijas katram kodekam un izvadei atseviŔķi

Dažām premium ierīcēm ir programmatūra, kas ļauj pielāgot DSP iestatījumus, taču lielākā daļa lētāko austiņu to nedara, un lietotāji nevar manuāli izslēgt audio pēcapstrādi.

Ierīču funkcionālās īpaŔības

MÅ«sdienu A2DP standarta versijai ir "absolÅ«tā skaļuma kontroles" funkcija ā€” ierÄ«ces skaļuma regulÄ“Å”ana, izmantojot Ä«paÅ”as AVRCP protokola komandas, kas regulē izejas pakāpes pastiprinājumu, nevis programmatiski samazina audio straumes skaļumu. Ja, mainot austiņu skaļumu, izmaiņas netiek sinhronizētas ar tālruņa skaļumu, jÅ«su austiņas vai tālrunis neatbalsta Å”o funkciju. Å ajā gadÄ«jumā ir jēga tālrunÄ« vienmēr klausÄ«ties mÅ«ziku ar maksimālu skaļumu, reālo skaļumu regulējot ar austiņu pogām - tādā gadÄ«jumā signāla un trokŔņa attiecÄ«ba bÅ«s labāka un audio kvalitāte vajadzētu bÅ«t iepriekÅ”.
PatiesÄ«bā ir skumjas situācijas. Manās RealForce OverDrive D1 austiņās SBC ir ieslēgts spēcÄ«gs kompanders, un, palielinot skaļumu, palielinās kluso skaņu lÄ«menis, savukārt skaļo skaņu skaļums nemainās (signāls tiek saspiests). Å Ä« iemesla dēļ jums ir jāiestata skaļums datorā uz apmēram pusi, tādā gadÄ«jumā praktiski nav saspieÅ”anas efekta.
Pēc maniem novērojumiem visas austiņas ar papildus kodekiem atbalsta absolÅ«to skaļuma regulÄ“Å”anas funkciju, acÄ«mredzot tā ir viena no prasÄ«bām kodeku sertifikācijai.

Dažu austiņu atbalsts savienojot divas ierÄ«ces vienlaikus. Tas ļauj, piemēram, klausÄ«ties mÅ«ziku no datora un saņemt zvanus no tālruņa. Tomēr jums jāzina, ka Å”ajā režīmā alternatÄ«vie kodeki ir atspējoti un tiek izmantots tikai SBC.

AVDTP 1.3 aizkaves ziņoÅ”anas funkcija ļauj austiņām paziņot par aizkavi raidierÄ«cei, kurā faktiski tiek atskaņota skaņa. Tas ļauj regulēt audio sinhronizāciju ar video, skatoties video failus: ja radÄ«sies problēmas ar radio pārraidi, audio neatpaliks no video, bet, gluži pretēji, video atskaņotājs palēninās video, lÄ«dz tiek atskaņots. audio un video atkal tiek sinhronizēti.
Funkciju atbalsta daudzas austiņas, Android 9+ un Linux ar PulseAudio 12.0+. Es neesmu informēts par Ŕīs funkcijas atbalstu citās platformās.

Divvirzienu komunikācija, izmantojot Bluetooth. Balss pārraide.

Balss pārraidei Bluetooth izmanto sinhrono savienojumu orientētu (SCO) - sinhrono pārraidi ar iepriekŔēju savienojuma saskaņoÅ”anu. Režīms ļauj pārraidÄ«t skaņu un balsi stingri kārtÄ«bā, ar simetriskiem nosÅ«tÄ«Å”anas un saņemÅ”anas ātrumiem, negaidot pārraides apstiprinājumu un atkārtotu pakeÅ”u sÅ«tÄ«Å”anu. Tas samazina kopējo audio pārraides aizkavi pa radio kanālu, bet uzliek nopietnus ierobežojumus pārraidāmo datu apjomam laika vienÄ«bā un negatÄ«vi ietekmē kvalitāti.
Izmantojot Ŕo režīmu, gan balss, gan audio tiek pārraidītas ar tādu paŔu kvalitāti.
Diemžēl no 2019. gada Bluetooth balss kvalitāte joprojām ir slikta, un nav skaidrs, kāpēc Bluetooth SIG neko nedara.

CVSD

CVSD pamata balss kodeks tika standartizēts 2002. gadā, un to atbalsta visas divvirzienu Bluetooth sakaru ierÄ«ces. Tas nodroÅ”ina audio pārraidi ar iztverÅ”anas frekvenci 8 kHz, kas atbilst parastās vadu telefonijas kvalitātei.

Ieraksta piemērs Å”ajā kodekā.

mSBC

Papildu mSBC kodeks tika standartizēts 2009. gadā, un 2010. gadā jau parādÄ«jās mikroshēmas, kas to izmanto balss pārraidei. mSBC plaÅ”i atbalsta dažādas ierÄ«ces.
Å is nav neatkarÄ«gs kodeks, bet gan parasts SBC no A2DP standarta ar fiksētu kodÄ“Å”anas profilu: 16 kHz, mono, bitpool 26.

Ieraksta piemērs Å”ajā kodekā.

Nav izcils, taču daudz labāks par CVSD, taču tas joprojām ir kaitinoÅ”i izmantot tieÅ”saistes saziņai, it Ä«paÅ”i, ja izmantojat austiņas, lai sazinātos spēlē ā€” arÄ« spēles audio tiks pārraidÄ«ts ar iztverÅ”anas frekvenci 16 kHz.

Uzņēmums FastStreamCSR nolēma izstrādāt ideju par SBC atkārtotu izmantoÅ”anu. Lai apietu SCO protokola ierobežojumus un izmantotu lielāku bitu pārraides ātrumu, CSR izvēlējās citu ceļu ā€“ A2DP vienvirziena audio pārraides standartā ieviesa atbalstu divvirzienu SBC audio, standartizētus kodÄ“Å”anas profilus un nosauca to par "FastStream".

FastStream pārraida stereo audio ar frekvenci 44.1 vai 48 kHz ar bitu pārraides ātrumu 212 kbps uz skaļruņiem, un mono, 16 kHz, ar bitu pārraides ātrumu 72 kbps tiek izmantots, lai pārraidÄ«tu audio no mikrofona (nedaudz labāk nekā mSBC). Šādi parametri ir daudz labāk piemēroti saziņai tieÅ”saistes spēlēs - spēles un sarunu biedru skaņa bÅ«s kvalitatÄ«va.

Ieraksta piemērs Å”ajā kodekā (+ skaņa no mikrofona, tāpat kā mSBC).

Uzņēmums nāca klajā ar interesantu kruķi, taču, tā kā tas ir pretrunā ar A2DP standartu, tas tiek atbalstīts tikai dažos uzņēmuma raidītājos (kas darbojas kā USB audio karte, nevis Bluetooth ierīce), taču tas nedarbojas saņemt atbalstu Bluetooth stekās.lai gan austiņu skaits ar FastStream atbalstu nav nemaz tik mazs.

PaÅ”laik FastStream atbalsts operētājsistēmā ir tikai kā ielāps Linux PulseAudio no izstrādātāja Pali RohĆ”ra, kurÅ” nav iekļauts programmas galvenajā atzarā.

aptX zema latentuma pakāpe

Par lielu pārsteigumu aptX Low Latency atbalsta arī divvirzienu audio, ievieŔot to paŔu principu kā FastStream.
Å o kodeka funkciju nekur nav iespējams izmantot - nevienā OS vai nevienā man zināmā Bluetooth stekā nav atbalsta Low Latency dekodÄ“Å”anai.

Bluetooth 5, klasisks un zemas enerģijas

Ir bijis daudz neskaidrÄ«bu saistÄ«bā ar Bluetooth specifikācijām un versijām, jo ā€‹ā€‹vienam un tam paÅ”am zÄ«molam ir divi nesaderÄ«gi standarti, kurus abus plaÅ”i izmanto dažādiem mērÄ·iem.

Ir divi dažādi, nesaderÄ«gi Bluetooth protokoli: Bluetooth Classic un Bluetooth Low Energy (LE, pazÄ«stams arÄ« kā Bluetooth Smart). Ir arÄ« treÅ”ais protokols Bluetooth High Speed, taču tas nav plaÅ”i izplatÄ«ts un netiek izmantots sadzÄ«ves ierÄ«cēs.

Sākot ar Bluetooth 4.0, specifikācijas izmaiņas galvenokārt attiecās uz Bluetooth Low Energy, un klasiskā versija saņēma tikai nelielus uzlabojumus.

Izmaiņu saraksts starp Bluetooth 4.2 un Bluetooth 5:

9 IZMAIŅAS NO v4.2 UZ 5.0

9.1. JAUNAS FUNKCIJAS

Bluetooth Core Specification 5.0 laidienā ir ieviestas vairākas jaunas funkcijas. Galvenās uzlaboŔanas jomas ir:
ā€¢ Slotu pieejamÄ«bas maska ā€‹ā€‹(SAM)
ā€¢ 2 Msym/s PHY priekÅ” LE
ā€¢LE Long Range
ā€¢ Augstas noslodzes cikla nesavienojama reklāma
ā€¢ LE Advertising Extensions
ā€¢ LE kanāla atlases algoritms #2
9.1.1. CSA5 pievienotie lÄ«dzekļi ā€” integrēti v5.0
ā€¢ Lielāka izejas jauda

Avots: www.bluetooth.org/docman/handlers/DownloadDoc.ashx?doc_id=421043 (291. lpp.)

Tikai viena izmaiņa skāra klasisko versiju Bluetooth 5 specifikācijas ietvaros: tās pievienoja atbalstu Slot Availability Mask (SAM) tehnoloÄ£ijai, kas paredzēta radio apraides atdalÄ«Å”anas uzlaboÅ”anai. Visas pārējās izmaiņas ietekmē tikai Bluetooth LE (un arÄ« lielāku izvades jaudu).

Viss Audio ierÄ«ces izmanto tikai Bluetooth Classic. Nav iespējams savienot austiņas un skaļruņus, izmantojot Bluetooth Low Energy: nav standarta audio pārraidÄ«Å”anai, izmantojot LE. A2DP standarts, ko izmanto augstas kvalitātes audio pārraidÄ«Å”anai, darbojas tikai caur Bluetooth Classic, un LE nav analoga.

Secinājums - audio ierīču iegāde ar Bluetooth 5 tikai jaunās protokola versijas dēļ ir bezjēdzÄ«ga. Bluetooth 4.0/4.1/4.2 audio pārraides kontekstā darbosies tieÅ”i tāpat.
Ja paziņojumā par jaunām austiņām minēts dubultots darbÄ«bas diapazons un samazināts enerÄ£ijas patēriņŔ, pateicoties Bluetooth 5, tad jums jāzina, ka tās vai nu paÅ”as to nesaprot, vai arÄ« jÅ«s maldina. Nav brÄ«nums, jo pat Bluetooth mikroshēmu ražotāji savos paziņojumos ir neizpratnē par atŔķirÄ«bām starp jauno standarta versiju, un daži Bluetooth 5 mikroshēmas atbalsta piekto versiju tikai LE, bet izmanto 4.2 priekÅ” Classic.

Audio pārraides aizkave

Audio aizkaves (aizkavÄ“Å”anās) apjoms ir atkarÄ«gs no daudziem faktoriem: bufera lieluma audio kaudzē, Bluetooth kaudzē un paŔā bezvadu atskaņoÅ”anas ierÄ«cē, kā arÄ« kodeka algoritmiskās aizkaves.

VienkārÅ”u kodeku, piemēram, SBC, aptX un aptX HD, latentums ir ļoti mazs, 3ā€“6 ms, ko var neņemt vērā, taču sarežģīti kodeki, piemēram, AAC un LDAC, var izraisÄ«t ievērojamu nobÄ«di. AAC algoritmiskais latentums 44.1 kHz ir 60 ms. LDAC ā€” apmēram 30 ms (pamatojoties uz aptuvenu avota koda analÄ«zi. Varu kļūdÄ«ties, bet ne daudz.)

IegÅ«tais latentums lielā mērā ir atkarÄ«gs no atskaņoÅ”anas ierÄ«ces, tās mikroshēmojuma un bufera. Pārbaužu laikā dažādās ierÄ«cēs (ar SBC kodeku) es saņēmu izplatÄ«bu no 150 lÄ«dz 250 ms. Ja pieņemam, ka ierÄ«ces, kas atbalsta papildu kodekus aptX, AAC un LDAC, izmanto augstas kvalitātes komponentus un mazu bufera izmēru, mēs iegÅ«stam Ŕādus tipiskus latentumus:

SBC: 150-250 ms
aptX: 130ā€“180 ms
AAC: 190ā€“240 ms
LDAC: 160ā€“210 ms

AtgādināŔu: aptX Low Latency netiek atbalstÄ«ts operētājsistēmās, tāpēc mazāku latentumu var iegÅ«t tikai ar raidÄ«tāja+uztvērēja vai raidÄ«tāja+austiņu/skaļruņa kombināciju, un visām ierÄ«cēm ir jāatbalsta Å”is kodeks.

Bluetooth ierīces, sertifikācijas un logotipa problēmas

Kā atŔķirt augstas kvalitātes audio ierÄ«ci no lētas amatniecÄ«bas? Pēc izskata, pirmkārt!

Lētām Ä·Ä«nieÅ”u austiņām, skaļruņiem un uztvērējiem:

  1. Uz kastes un ierÄ«ces trÅ«kst vārda ā€œBluetoothā€, visbiežāk tiek lietoti ā€œWirelessā€ un ā€œBTā€.
  2. Trūkst Bluetooth logotipa Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm uz kastes vai ierīces
  3. Nav zilas mirgojoŔas gaismas diodes

Å o elementu trÅ«kums norāda, ka ierÄ«ce nav sertificēta, kas nozÄ«mē, ka tā ir potenciāli zemas kvalitātes un problemātiska. Piemēram, Bluedio austiņām nav Bluetooth sertifikāta un tās pilnÄ«bā neatbilst A2DP specifikācijai. Viņi nebÅ«tu izturējuÅ”i sertifikāciju.

Apskatīsim vairākas ierīces un kastes no tām:
Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm

Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm

Audio, izmantojot Bluetooth: maksimāla informācija par profiliem, kodekiem un ierīcēm

Tās visas ir nesertificētas ierÄ«ces. Instrukcijās var bÅ«t logotips un Bluetooth tehnoloÄ£ijas nosaukums, taču vissvarÄ«gākais ir tas, ka tie atrodas uz kastes un/vai paÅ”as ierÄ«ces.

Ja austiņās vai skaļrunÄ« ir rakstÄ«ts ā€œZe Bluetooth dewise ir veiksmÄ«gi savienotsā€, tas arÄ« nenorāda uz to kvalitāti:

Secinājums

Vai Bluetooth var pilnÄ«bā aizstāt vadu austiņas un austiņas? Tas ir spējÄ«gs, taču uz sliktas zvanu kvalitātes, palielināta audio latentuma, kas var bÅ«t kaitinoÅ”as spēlēs, un daudzu patentētu kodeku rēķina, kuriem ir nepiecieÅ”ama licencÄ“Å”anas maksa un kas palielina gan viedtālruņu, gan austiņu galÄ«gās izmaksas.

AlternatÄ«vo kodeku mārketings ir ļoti spēcÄ«gs: aptX un LDAC tiek pasniegti kā ilgi gaidÄ«tais "novecojuŔā un slikta" SBC aizstājējs, kas ne tuvu nav tik slikts, kā cilvēki to domā.

Kā izrādījās, mākslīgos Bluetooth steku ierobežojumus SBC bitu pārraides ātrumā var apiet, lai SBC nebūtu zemāks par aptX HD. Es uzņēmos iniciatīvu un izveidoju ielāpu LineageOS programmaparatūrai: Mēs modificējam Bluetooth steku, lai uzlabotu skaņu austiņās bez AAC, aptX un LDAC kodekiem

PlaŔāku informāciju var atrast tÄ«mekļa vietnēs Skaņu puiÅ”i Šø SoundExpert.

Bonuss: SBC atsauces kodētājs, A2DP bitu plūsmas informācija un testa faili. Šis fails agrāk tika publiski publicēts Bluetooth vietnē, taču tagad tas ir pieejams tikai Bluetooth SIG dalībniekiem.

Avots: www.habr.com

Pievieno komentāru