Због масовне производње паметних телефона без аудио утичнице од 3.5 мм, бежичне Блуетоотх слушалице постале су главни начин за многе да слушају музику и комуницирају у режиму слушалица.
Произвођачи бежичних уређаја не пишу увек детаљне спецификације производа, а чланци о Блуетоотх аудио на Интернету су контрадикторни, понекад нетачни, не говоре о свим карактеристикама и често копирају исте информације које не одговарају стварности.
Хајде да покушамо да разумемо протокол, могућности Блуетоотх ОС стекова, слушалица и звучника, Блуетоотх кодеке за музику и говор, сазнамо шта утиче на квалитет преношеног звука и кашњење, научимо како да прикупимо и декодујемо информације о подржаним кодецима и другим уређајима способности.

ТЛ; ДР:

• СБЦ - нормалан кодек
• Слушалице имају сопствени еквилајзер и накнадну обраду за сваки кодек посебно
• аптКс није тако добар као што се оглашава
• ЛДАЦ је маркетиншко срање
• Квалитет позива је и даље лош
• Можете да уградите Ц аудио енкодере у свој прегледач тако што ћете их компајлирати у ВебАссембли преко емсцриптен-а и они неће много успорити.

Музика преко Блуетоотх-а

Функционална компонента Блуетоотх-а је одређена профилима – спецификацијама одређених функција. Блуетоотх стриминг музике користи висококвалитетни А2ДП профил једносмерног аудио преноса. Стандард А2ДП је усвојен 2003. године и од тада се није битно мењао.
У оквиру профила стандардизован је 1 обавезни кодек ниске рачунске сложености СБЦ, креиран специјално за Блуетоотх, и 3 додатна. Такође је могуће користити недокументоване кодеке сопствене имплементације.

Од јуна 2019. јесмо у ккцд стрипу са 14 А2ДП кодека:

• СБЦ ← стандардизован у А2ДП, подржан од свих уређаја
• MPEG-1/2 Layer 1/2/3 ← стандардизовано у А2ДП: добро познато МПКСНУМКС, који се користи у дигиталној телевизији МПКСНУМКС, и непознато МПКСНУМКС
• МПЕГ-2/4 ААЦ ← стандардизовано у А2ДП
• АТРАЦ ← стари кодек компаније Сони, стандардизован у А2ДП
• ЛДАЦ ← нови кодек компаније Сони
• аптКс ← кодек из 1988
• аптКс ХД ← исто као аптКс, само са различитим опцијама кодирања
• аптКс Ниска латенција ← потпуно другачији кодек, без софтверске имплементације
• аптКс Адаптиве ← још један кодек компаније Куалцомм
• ФастСтреам ← псеудо кодек, двосмерна СБЦ модификација
• ХВА ЛХДЦ ← нови кодек компаније Хуавеи
• Самсунг ХД ← подржавају 2 уређаја
• Самсунг Сцалабле ← подржавају 2 уређаја
• Самсунг УХК-БТ ← подржавају 3 уређаја

Зашто су нам уопште потребни кодеци, питате се, када Блуетоотх има ЕДР, који вам омогућава да преносите податке брзином од 2 и 3 Мбит/с, а за некомпримовани двоканални 16-битни ПЦМ довољно је 1.4 Мбит/с?

Пренос података преко Блуетоотх-а

Постоје два типа преноса података у Блуетоотх-у: Асинхрони пренос без везе (АЦЛ) за асинхрони пренос без успостављања везе и Синхрони пренос оријентисан на везу (СЦО), за синхрони пренос са прелиминарним преговарањем о вези.
Пренос се врши коришћењем шеме временске поделе и одабиром канала преноса за сваки пакет посебно (Фрекуенци-Хоп/Тиме-Дивисион-Дуплек, ФХ/ТДД), за шта је време подељено на интервале од 625 микросекунди који се називају слотови. Један од уређаја емитује у слотовима с парним бројем, а други у непарним слотовима. Пренесени пакет може заузети 1, 3 или 5 слотова, у зависности од величине података и задатог типа преноса, у овом случају се пренос од једног уређаја врши у парним и непарним слотовима до краја преноса. Укупно се може примити и послати до 1600 пакета у секунди, ако сваки од њих заузима 1 слот, а оба уређаја преносе и примају нешто без заустављања.

2 и 3 Мбит/с за ЕДР, који се могу наћи у најавама и на веб локацији Блуетоотх, максимална је брзина преноса свих података у каналу укупно (укључујући техничка заглавља свих протокола у којима подаци морају бити инкапсулирани), у два правца истовремено. Стварна брзина преноса података ће се значајно разликовати.

За пренос музике користи се асинхрони метод, скоро увек користећи пакете као што су 2-ДХ5 и 3-ДХ5, који носе максималну количину података у ЕДР режиму од 2 Мбит/с и 3 Мбит/с, респективно, и заузимају 5 пута -дељење слотова.

Шематски приказ преноса користећи 5 слотова на једном уређају и 1 слот на другом (ДХ5/ДХ1):


Због принципа временске поделе таласа, принуђени смо да чекамо временски интервал од 625 микросекунди након преноса пакета ако нам други уређај ништа не пренесе или пошаље мали пакет, и више времена ако други уређај емитује у великим пакетима. Ако је на телефон повезано више уређаја (на пример, слушалице, сатови и фитнес наруквица), време преноса се дели између свих њих.

Потреба за инкапсулацијом звука у посебне транспортне протоколе Л2ЦАП и АВДТП одузима 16 бајтова од могуће максималне количине пренесеног аудио садржаја.

Тип пакет
Број слотова
Макс. број бајтова у пакету
Макс. број бајтова А2ДП корисног оптерећења
Макс. А2ДП корисна брзина у битовима

2-ДХ3
3
367
351
936 кбпс

3-ДХ3
3
552
536
1429 кбпс

2-ДХ5
5
679
663
1414 кбпс

3-ДХ5
5
1021
1005
2143 кбпс

1414 и 1429 кбпс дефинитивно нису довољни за пренос некомпримованог звука у стварним условима, са бучним опсегом од 2.4 ГХз и потребом за преносом сервисних података. ЕДР 3 Мбит/с захтева снагу преноса и шум у ваздуху, стога, чак и у 3-ДХ5 режиму, удобан ПЦМ пренос је немогућ, увек ће бити краткотрајних прекида и све ће радити само на удаљености од пар метара.
У пракси, чак и аудио ток од 990 кбит/с (ЛДАЦ 990 кбит/с) је тешко пренети.

Вратимо се кодецима.

СБЦ

Кодек је потребан за све уређаје који подржавају А2ДП стандард. Најбољи и најгори кодек у исто време.

Узорковања фреквенције
Капацитет
Битрејт
Подршка за кодирање
Подршка за декодирање

16, 32, 44.1, 48 кХз
КСНУМКС бит
10-1500 кбпс
Сви уређаји
Сви уређаји

СБЦ је једноставан и рачунарски брз кодек, са примитивним психоакустичним моделом (примењује се само маскирање тихих звукова), који користи адаптивну модулацију импулсног кода (АПЦМ).
А2ДП спецификација препоручује два профила за употребу: средњи квалитет и висок квалитет.


Кодек има много подешавања која вам омогућавају да контролишете алгоритамско кашњење, број узорака у блоку, алгоритам расподеле битова, али скоро свуда се користе исти параметри препоручени у спецификацији: Јоинт Стерео, 8 фреквентних опсега, 16 блокова у аудио оквир, метода дистрибуције битова гласноће.
СБЦ подржава динамичку промену Битпоол параметра, што директно утиче на брзину преноса. Ако су ваздушни таласи запушени, пакети су изгубљени или се уређаји налазе на великим удаљеностима, извор звука може смањити Битпоол док се комуникација не врати у нормалу.

Већина произвођача слушалица поставља максималну вредност Битпоол-а на 53, што ограничава брзину преноса на 328 килобита у секунди када се користи препоручени профил.
Чак и ако је произвођач слушалица поставио максималну вредност Битпоол-а изнад 53 (такви модели се налазе, на пример: Беатс Соло³, ЈБЛ Еверест Елите 750НЦ, Аппле АирПодс, такође се налазе на неким пријемницима и главним јединицама у аутомобилу), већина ОС неће дозволити коришћење повећане брзине преноса због постављеног ограничења интерне вредности у Блуетоотх стековима.
Поред тога, неки произвођачи постављају максималну Битпоол вредност на ниску за неке уређаје. На пример, за Блуедио Т је 39, за Самсунг Геар ИцонКс је 37, што даје лош квалитет звука.

Вештачка ограничења од стране програмера Блуетоотх стекова највероватније су настала због некомпатибилности неких уређаја са великим Битпоол вредностима или атипичним профилима, чак и ако су пријавили подршку за њих, и недовољног тестирања током сертификације. Ауторима Блуетоотх стекова било је лакше да се ограниче на договарање препорученог профила, него да праве базе података о погрешним уређајима (иако сада то раде за друге функције које не раде исправно).

СБЦ динамички додељује битове за квантовање фреквентним опсезима на основу ниске до високе, са различитим тежинама. Ако је сав битрате искоришћен за ниске и средње фреквенције, високе фреквенције ће бити „одсечене“ (уместо тога биће тишина).

Пример СБЦ 328 кбпс. На врху је оригинал, на дну је СБЦ, који повремено прелази између нумера. Звук у видео датотеци користи ФЛАЦ кодек за компресију без губитака. Коришћење ФЛАЦ-а у мп4 контејнеру није званично стандардизовано, тако да није гарантовано да ће га ваш прегледач репродуковати, али би требало да ради у најновијим верзијама Цхроме-а и Фирефок-а за десктоп рачунаре. Ако немате звук, можете преузети датотеку и отворити је у пуном видео плејеру.
ЗЗ Топ - Схарп Дрессед Ман

Спектрограм показује тренутак пребацивања: СБЦ периодично сече тихе звукове изнад 17.5 кХз и уопште не додељује никакве бите за опсег изнад 20 кХз. Комплетан спектрограм је доступан кликом на (1.7 МБ).

Не чујем никакву разлику између оригинала и СБЦ-а на овој нумери.

Узмимо нешто новије и симулирамо звук који би се добио коришћењем Самсунг Геар ИцонКс слушалица са Битпоол 37 (изнад - оригинални сигнал, испод - СБЦ 239 кбпс, аудио у ФЛАЦ-у).
Безумно самопопуштање - сведок

Чујем пуцкетање, слабије стерео ефекте и непријатан "звецкање" звука на високим фреквенцијама вокала.

Иако је СБЦ веома флексибилан кодек, може се конфигурисати за ниско кашњење, пружа одличан квалитет звука при високим брзинама (452+ кбпс) и прилично је добар за већину људи на стандардном високом квалитету (328 кбпс), због чињенице да А2ДП стандард не прецизира фиксне профиле (већ само даје препоруке), програмери стека су поставили вештачка ограничења за Битпоол, параметри емитованог звука се не приказују у корисничком интерфејсу, а произвођачи слушалица су слободни да постављају своја подешавања и никада Наведите Битпоол вредност у техничким спецификацијама производа, кодек је постао познат по ниском квалитету звука, иако то није проблем са кодеком као таквим.
Битпоол параметар директно утиче на битрате само унутар једног профила. Иста Битпоол 53 вредност може дати и брзину од 328 кбпс са препорученим профилом високог квалитета, и 1212 кбпс са Дуал Цханнел и 4 фреквентна опсега, због чега су аутори ОС-а, поред ограничења за Битпоол, поставили ограничење и на Битрате. Како ја видим, ова ситуација је настала због грешке у стандарду А2ДП: било је потребно преговарати о битрате-у, а не о Битпоол-у.

Табела подршке за СБЦ могућности у различитим ОС:

ОС
Подржане стопе узорковања
Лимит мак. Битпоол
Лимит мак. Битрате
Типична брзина преноса
Битпоол динамичко подешавање

прозори КСНУМКС
КСНУМКС кГц
53
512 кбпс
328 кбпс
✓*

Линук (БлуеЗ + ПулсеАудио)
16, 32, 44.1, 48 кХз
64 (за долазне везе), 53 (за одлазне везе)
Без лимита
328 кбпс
✓*

Мац ОС Високи Сијера
КСНУМКС кГц
64, подразумевано 53***
Непознато
328 кбпс
✗

Андроид КСНУМКС-КСНУМКС
44.1/48 кХз**
53
328 кбпс
328 кбпс
✗

Андроид КСНУМКС-КСНУМКС
44.1, 48 кХз**
53
229 кбпс
229 кбпс
✗

БлацкБерри ОС КСНУМКС
КСНУМКС кГц
53
Без лимита
328 кбпс
✗

* Битпоол се само смањује, али се не повећава аутоматски, ако се услови преноса побољшају. Да бисте вратили Битпоол, морате зауставити репродукцију, сачекати неколико секунди и поново покренути звук.
** Подразумевана вредност зависи од подешавања стека наведених приликом компајлирања фирмвера. У Андроиду 8/8.1 фреквенција је само 44.1 кХз или 48 кХз, у зависности од подешавања током компилације, у другим верзијама 44.1 кХз и 48 кХз су истовремено подржани.
*** Битпоол вредност се може повећати у програму Блуетоотх Екплорер.

аптКс и аптКс ХД

аптКс је једноставан и компјутерски брз кодек, без психоакустике, који користи адаптивну диференцијалну модулацију импулсног кода (АДПЦМ). Појавио се око 1988 (датум подношења патент од фебруара 1988.), пре Блуетоотх-а, коришћен је првенствено у професионалној бежичној аудио опреми. Тренутно у власништву компаније Куалцомм, захтева лиценцирање и ауторске накнаде. Од 2014.: 6000 УСД једнократно и ≈1 УСД по уређају, за серије до 10000 уређаја (извор, стр. КСНУМКС).
аптКс и аптКс ХД су исти кодек, са различитим профилима кодирања.

Кодек има само један параметар - одабир фреквенције узорковања. Постоји, међутим, избор броја/режима канала, али на свим мени познатим уређајима (70+ комада) подржан је само стерео.

Цодец
Узорковања фреквенције
Капацитет
Битрејт
Подршка за кодирање
Подршка за декодирање

аптКс
16, 32, 44.1, 48 кХз
КСНУМКС бит
128 / 256 / 352 / 384 кбпс (у зависности од брзине узорковања)
Виндовс 10 (десктоп и мобилни), мацОС, Андроид 4.4+/7*, Блацкберри ОС 10
Широк спектар аудио уређаја (хардвер)

* Верзије до 7 захтевају модификацију Блуетоотх стека. Кодек је подржан само ако је произвођач Андроид уређаја лиценцирао кодек од компаније Куалцомм (ако ОС има библиотеке кодирања).

аптКс дели аудио у 4 фреквентна опсега и квантизира их са истим бројем битова константно: 8 бита за 0-5.5 кХз, 4 бита за 5.5-11 кХз, 2 бита за 11-16.5 кХз, 2 бита за 16.5-22 кХз ( бројке за брзину узорковања 44.1 кХз).

Пример аптКс аудио (на врху - оригинални сигнал, доле - аптКс, спектрограми само левих канала, звук у ФЛАЦ):

Високи су постали мало црвенији, али се није могла чути разлика.

Због фиксне дистрибуције битова за квантовање, кодек не може да „помери битове“ на фреквенције којима су најпотребнији. За разлику од СБЦ-а, аптКс неће „резати“ фреквенције, већ ће им додати шум квантизације, смањујући динамички опсег звука.

Не треба претпоставити да коришћење, на пример, 2 бита по опсегу смањује динамички опсег на 12 дБ: АДПЦМ дозвољава до 96 дБ динамичког опсега чак и када се користе 2 бита за квантовање, али само за одређени сигнал.
АДПЦМ чува нумеричку разлику између тренутног и следећег узорка, уместо да чува апсолутну вредност као у ПЦМ-у. Ово вам омогућава да смањите захтеве за бројем битова потребних за складиштење истих (без губитка) или скоро истих (са релативно малом грешком заокруживања) информација. Да би се смањиле грешке заокруживања, користе се табеле коефицијената.
Приликом креирања кодека, аутори су израчунали АДПЦМ коефицијенте на скупу музичких аудио датотека. Што је аудио сигнал ближи музичком сету на којем су столови направљени, аптКс ствара мање грешака у квантизацији (шума).

Због тога ће синтетички тестови увек дати лошије резултате од музике. Направио сам посебан синтетички пример у којем аптКс показује лоше резултате - синусни талас фреквенције 12.4 кХз (изнад - оригинални сигнал, испод - аптКс. Аудио у ФЛАЦ-у. Смањите јачину!):

Графикон спектра:


Звукови се јасно чују.

Међутим, ако генеришете синусни талас са мањом амплитудом тако да буде тиши, шум ће такође постати тиши, што указује на широк динамички опсег:

Да бисте чули разлику између оригиналне музичке нумере и компресоване, можете инвертовати један од сигнала и додати нумере канал по канал. Овај приступ је генерално нетачан и не би дао здраве резултате са сложенијим кодецима, али је посебно за АДПЦМ сасвим прикладан.
Разлика између оригинала и аптКс-а
Средња квадратна разлика сигнала је на нивоу од -37.4 дБ, што није много за овако компримовану музику.

аптКс ХД

аптКс ХД није самостални кодек - то је побољшани профил кодирања аптКс кодека. Промене су утицале на број битова додељених за фреквентне опсеге кодирања: 10 бита за 0-5.5 кХз, 6 бита за 5.5-11 кХз, 4 бита за 11-16.5 кХз, 4 бита за 16.5-22 кХз (цифре за 44.1 кХз) .

Цодец
Узорковања фреквенције
Капацитет
Битрејт
Подршка за кодирање
Подршка за декодирање

аптКс ХД
16, 32, 44.1, 48 кХз
24 бита
192 / 384 / 529 / 576 кбпс (у зависности од брзине узорковања)
Андроид 8+*
Неки аудио уређаји (хардвер)

* Верзије до 7 захтевају модификацију Блуетоотх стека. Кодек је подржан само ако је произвођач Андроид уређаја лиценцирао кодек од компаније Куалцомм (ако ОС има библиотеке кодирања).

Мање уобичајено од аптКс-а: очигледно захтева одвојено лиценцирање од Куалцомм-а и посебне накнаде за лиценцу.

Поновимо пример са синусним таласом на 12.4 кХз:


Много боље од аптКс-а, али ипак мало бучно.

аптКс Ниска латенција

Кодек компаније Куалцомм који нема ништа заједничко са стандардним аптКс и аптКс ХД, судећи по ограниченим информацијама људи укључених у његов развој. Дизајниран за интерактивни аудио пренос ниске латенције (филмови, игре), где кашњење звука не може да се подеси софтвером. Не постоје познате софтверске имплементације кодера и декодера; подржавају их искључиво предајници, пријемници, слушалице и звучници, али не и паметни телефони и рачунари.

Узорковања фреквенције
Битрејт
Подршка за кодирање
Подршка за декодирање

КСНУМКС кГц
276/420 кбпс
Неки предајници (хардвер)
Неки аудио уређаји (хардвер)

ААЦ

ААЦ, или Адванцед Аудио Цодинг, је компјутерски сложен кодек са озбиљним психоакустичним моделом. Широко се користи за аудио на Интернету, други по популарности после МП3. Захтева лиценцирање и тантијеме: 15000 долара једнократно (или 1000 долара за компаније са мање од 15 запослених) + 0.98 долара за првих 500000 уређаја (извор).
Кодек је стандардизован у оквиру МПЕГ-2 и МПЕГ-4 спецификација, и супротно уобичајеној заблуди, не припада Аппле-у.

Узорковања фреквенције
Битрејт
Подршка за кодирање
Подршка за декодирање

8 - 96 кХз
8 - 576 кбпс (за стерео), 256 - 320 кбпс (типично за Блуетоотх)
мацОС, Андроид 7+*, иОС
Широк спектар аудио уређаја (хардвер)

* само на уређајима чији су произвођачи платили накнаде за лиценцирање

иОС и мацОС користе Аппле-ов тренутно најбољи ААЦ кодер за испоруку највишег могућег квалитета звука. Андроид користи други најквалитетнији Фраунхофер ФДК ААЦ кодер, али може да користи различит хардвер уграђен у платформу (СоЦ) са непознатим квалитетом кодирања. Према недавним тестовима на сајту СоундГуис, квалитет ААЦ кодирања различитих Андроид телефона увелико варира:

Већина бежичних аудио уређаја има максималну брзину од 320 кбпс за ААЦ, неки подржавају само 256 кбпс. Друге брзине преноса су изузетно ретке.
ААЦ пружа одличан квалитет при брзинама од 320 и 256 кбпс, али је подложан губитак секвенцијалног кодирања већ компресованог садржаја, међутим, тешко је чути било какве разлике са оригиналом на иОС-у при брзини од 256 кбпс чак и са неколико узастопних кодирања; са појединачним кодирањем, на пример, МП3 320 кбпс до ААЦ 256 кбпс, губици се могу занемарити.
Као и код других Блуетоотх кодека, свака музика се прво декодира, а затим кодеком кодира. Када слушате музику у ААЦ формату, ОС је прво декодира, а затим поново кодира у ААЦ за пренос преко Блуетоотх-а. Ово је неопходно за мешање више аудио токова, као што су музика и обавештења о новим порукама. иОС није изузетак. На интернету можете пронаћи многе изјаве да се на иОС-у музика у ААЦ формату не транскодира када се преноси преко Блуетоотх-а, што није тачно.

МП1/2/3

Кодеци породице МПЕГ-1/2 Парт 3 састоје се од добро познатог и широко коришћеног МП3, мање уобичајеног МП2 (који се користи углавном у дигиталној ТВ и радију) и потпуно непознатог МП1.

Стари МП1 и МП2 кодеци уопште нису подржани: нисам могао да пронађем слушалице или Блуетоотх стек који би их кодирао или декодирао.
МП3 декодирање подржавају неке слушалице, али кодирање није подржано ни на једном модерном систему оперативног система. Чини се да БлуеСолеил стек треће стране за Виндовс може да кодира у МП3 ако ручно промените конфигурациону датотеку, али за мене његово инсталирање доводи до БСоД-а на Виндовс 10. Закључак - кодек се заправо не може користити за Блуетоотх аудио.
Раније, 2006-2008, пре ширења А2ДП стандарда у уређајима, људи су слушали МП3 музику на Нокиа БХ-501 слушалицама преко МСИ БлуеПлаиер програма, који је био доступан на Симбиан-у и Виндовс Мобиле-у. У то време, ОС архитектура паметних телефона омогућавала је приступ многим функцијама ниског нивоа, а на Виндовс Мобиле је чак било могуће инсталирати Блуетоотх стекове треће стране.

Последњи патент МП3 кодека је истекао, коришћење кодека не захтева накнаде за лиценцирање од 23. априла 2017. године.

Ако се као мера узме најдуговјечнији патент који се спомиње у горепоменутим референцама, онда је МП3 технологија постала без патента у Сједињеним Државама 16. априла 2017. године када је истекао амерички патент 6,009,399, који држи и управља Тецхницолор.

Извор: ввв.иис.фраунхофер.де/ен/фф/амм/прод/аудиоцодец/аудиоцодецс/мп3.хтмл

Узорковања фреквенције
Битрејт
Подршка за кодирање
Подршка за декодирање

16 - 48 кХз
8 - 320 кбпс
Нигде није подржано
Неки аудио уређаји (хардвер)

ЛДАЦ

Нови и активно промовисан “Хи-Рес” кодек компаније Сони, који подржава брзине узорковања до 96 кХз и 24-битну брзину, са брзином до 990 кбпс. Оглашава се као аудиофилски кодек, као замена за постојеће Блуетоотх кодеке. Има функцију адаптивног подешавања битрате-а у зависности од услова радио емитовања.

ЛДАЦ енкодер (либлдац) је укључен у стандардни Андроид пакет, тако да је кодирање подржано на било ком Андроид паметном телефону почевши од ОС верзије 8. Не постоје бесплатно доступни софтверски декодери, спецификација кодека није доступна широј јавности, међутим, на први поглед на кодер, унутрашња структура кодека је слична АТРАЦКСНУМКС - Сонијев кодек који се користи у ПлаиСтатион 4 и Вити: оба раде у фреквенцијском домену, користе модификовану дискретну косинусну трансформацију (МДЦТ) и компресију користећи Хафманов алгоритам.

Подршку за ЛДАЦ пружају скоро искључиво слушалице компаније Сони. Способност декодирања ЛДАЦ-а се понекад налази на слушалицама и ДАЦ-овима других произвођача, али веома ретко.

Узорковања фреквенције
Битрејт
Подршка за кодирање
Подршка за декодирање

44.1 - 96 кХз
303/606/909 кбит/с (за 44.1 и 88.2 кХз), 330/660/990 кбит/с (за 48 и 96 кХз)
Андроид КСНУМКС +
Неке Сони слушалице и неки уређаји других произвођача (хардвер)

Маркетинг ЛДАЦ-а као Хи-Рес кодека штети његовој техничкој компоненти: глупо је трошити битрате на пренос фреквенција нечујних људском уху и повећање дубине бита, док није довољно преносити ЦД квалитет (44.1/16) без губитака . На срећу, кодек има два начина рада: ЦД аудио пренос и Хи-Рес аудио пренос. У првом случају, само 44.1 кХз/16 бита се преноси ваздушним путем.

Пошто софтверски ЛДАЦ декодер није бесплатно доступан, немогуће је тестирати кодек без додатних уређаја који декодирају ЛДАЦ. Према резултатима ЛДАЦ теста на ДАЦ-у са његовом подршком, који су инжењери СоундГуис.цом повезали преко дигиталног излаза и снимили излазни звук на тест сигнале, ЛДАЦ 660 и 990 кбпс у режиму ЦД-квалитета обезбеђује сигнал за- однос буке нешто бољи од оног код аптКс ХД.

Извор: ввв.соундгуис.цом/лдац-ултимате-блуетоотх-гуиде-20026

ЛДАЦ такође подржава динамичке брзине преноса ван утврђених профила - од 138 кбпс до 990 кбпс, али колико могу да проценим, Андроид користи само стандардизоване профиле 303/606/909 и 330/660/990 кбпс.

Други кодеци

Други А2ДП кодеци се не користе широко. Њихова подршка је или скоро потпуно одсутна или је доступна само на одређеним моделима слушалица и паметних телефона.
АТРАЦ кодек стандардизован у А2ДП никада није коришћен као Блуетоотх кодек чак ни од самих Сони, Самсунг ХД, Самсунг Сцалабле и Самсунг УХК-БТ кодеци имају веома ограничену подршку од уређаја за пренос и пријем, а ХВА ЛХДЦ је превише нов и подржава само три (?) уређаја.

Подршка кодецима за аудио уређаје

Не објављују сви произвођачи тачне информације о кодецима које подржавају одређене бежичне слушалице, звучници, пријемници или предајници. Понекад се дешава да је подршка за одређени кодек само за пренос, али не и за пријем (релевантно за комбиноване предајнике-пријемнике), иако произвођач једноставно декларише „подршку“, без напомена (претпостављам да је одвојено лиценцирање кодера и декодера неких за ово су криви кодеци). У најјефтинијим уређајима можда уопште нећете наћи декларисану подршку за аптКс.

Нажалост, интерфејси већине оперативних система не приказују кодек који се користи нигде. Информације о томе су доступне само у Андроиду, почевши од верзије 8, и мацОС-у. Међутим, чак иу овим оперативним системима биће приказани само они кодеци које подржавају и телефон/рачунар и слушалице.

Како можете сазнати које кодеке подржава ваш уређај? Снимите и анализирајте думп саобраћаја са А2ДП параметрима преговарања!
Ово се може урадити на Линук-у, мацОС-у и Андроид-у. На Линук-у можете користити Виресхарк или хцидумп, на мацОС-у можете користити Блуетоотх Екплорер, а на Андроид-у можете користити стандардну Блуетоотх ХЦИ функцију чувања думп-а, која је доступна у алатима за програмере. Добићете дамп у бтснооп формату, који се може учитати у Виресхарк анализатор.
Обратите внимание: исправан думп се може добити само повезивањем са вашег телефона/рачунара на слушалице/звучнике (ма колико то смешно звучало)! Слушалице могу самостално да успоставе везу са телефоном, у ком случају ће тражити листу кодека са телефона, а не обрнуто. Да бисте осигурали да је исправан думп снимљен, прво раскините упаривање уређаја, а затим упарите телефон са слушалицама док снимате думп.

Користите следећи филтер за приказ да бисте филтрирали нерелевантан саобраћај:

btavdtp.signal_id

Као резултат, требало би да видите нешто слично овоме:

Можете кликнути на сваку ставку у команди ГетЦапабилитиес да бисте видели детаљне карактеристике кодека.

Виресхарк не зна све идентификаторе кодека, тако да ће неки кодеци морати да се дешифрују ручно, гледајући табелу идентификатора испод:

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

Да не бих ручно анализирао дампове, направио сам сервис који ће све анализирати аутоматски: бтцодецс.валдиксс.орг.ру

Поређење кодека. Који је кодек бољи?

Сваки кодек има своје предности и мане.
аптКс и аптКс ХД користе чврсто кодиране профиле који се не могу променити без модификације кодера и декодера. Ни произвођач телефона ни произвођач слушалица не могу променити битрате или аптКс факторе кодирања. Власник кодека, Куалцомм, обезбеђује референтни кодер у облику библиотеке. Ове чињенице су снага аптКс-а - знате унапред какав ћете квалитет звука добити, без икаквих „али“.

СБЦ, насупрот томе, има много параметара који се могу конфигурисати, динамичку брзину протока (кодер може да смањи параметар битова ако су таласи заузети) и нема чврсто кодиране профиле, већ само препоручени „средњи квалитет“ и „висок квалитет“ који су додат у А2ДП спецификацију 2003. године. „Високи квалитет“ више није тако висок према данашњим стандардима, а већина Блуетоотх стекова не дозвољава вам да користите параметре боље од профила „високог квалитета“, иако за то нема техничких ограничења.
Блуетоотх СИГ нема референтни СБЦ енкодер као библиотеку, а произвођачи га сами имплементирају.
Ово су слабости СБЦ-а – никада није унапред јасно какав квалитет звука очекивати од одређеног уређаја. СБЦ може произвести звук ниског и веома високог квалитета, али ово друго је недостижно без онемогућавања или заобилажења вештачких ограничења Блуетоотх стекова.

Ситуација са ААЦ-ом је двосмислена: с једне стране, теоретски, кодек треба да производи квалитет који се не разликује од оригинала, али у пракси, судећи по тестовима лабораторије СоундГуис на различитим Андроид уређајима, то није потврђено. Највероватније је грешка у хардверским аудио кодерима лошег квалитета уграђеним у различите телефонске чипсетове. Има смисла користити ААЦ само на Аппле уређајима, а на Андроиду ограничити га на аптКс и ЛДАЦ.

Хардвер који подржава алтернативне кодеке обично је вишег квалитета, једноставно зато што за веома јефтине уређаје ниског квалитета нема смисла плаћати накнаде за лиценцирање за коришћење тих кодека. На мојим тестовима, СБЦ звучи веома добро на квалитетној опреми.

Направио сам веб сервис који кодира звук у СБЦ, аптКс и аптКс ХД у реалном времену, директно у претраживачу. Помоћу њега можете тестирати ове аудио кодеке без стварног преноса звука преко Блуетоотх-а, на било којим жичаним слушалицама, звучницима и вашој омиљеној музици, а такође можете да промените параметре кодирања директно током репродукције звука:
бтцодецс.валдиксс.орг.ру/сбц-енцодер
Сервис користи СБЦ библиотеке кодирања из БлуеЗ пројекта и либопенаптк из ффмпег, које се компајлирају у ВебАссембли и ЈаваСцрипт из Ц, преко емсцриптен-а, за покретање у претраживачу. Ко би могао да сања о таквој будућности!

Ево како изгледа:

Обратите пажњу на то како се ниво шума мења након 20 кХз за различите кодеке. Оригинална МП3 датотека не садржи фреквенције веће од 20 кХз.

Покушајте да промените кодеке и видите да ли чујете разлику између оригиналног, СБЦ 53 Јоинт Стерео (стандардни и најчешћи профил) и аптКс/аптКс ХД.

Могу да чујем разлику између кодека у слушалицама!

Људи који не чују разлику између кодека током тестирања преко веб сервиса тврде да је чују када слушају музику на бежичним слушалицама. Нажалост, ово није шала или плацебо ефекат: разлика се заиста чује, али није узрокована разликама кодеци.

Велика већина Блуетоотх аудио чипсета који се користе у бежичним пријемним уређајима опремљена је дигиталним процесором сигнала (ДСП), који имплементира еквилајзер, компандер, стерео експандер и друге ствари дизајниране да побољшају (или промене) звук. Произвођачи Блуетоотх опреме могу да конфигуришу ДСП за сваки кодек посебно, а приликом пребацивања између кодека, слушалац ће мислити да чује разлику у раду кодека, док у стварности слуша различите ДСП поставке.

ДСП Калимба аудио процесни цевовод у чиповима произвођача ЦСР/Куалцомм

Активирајте различите ДСП функције за сваки кодек и излазе засебно

Неки премиум уређаји долазе са софтвером који вам омогућава да прилагодите ДСП подешавања, али већина јефтинијих слушалица не ради, а корисници не могу ручно да искључе накнадну обраду звука.

Функционалне карактеристике уређаја

Модерна верзија стандарда А2ДП има функција „апсолутне контроле јачине звука“. — контрола јачине звука уређаја помоћу посебних команди АВРЦП протокола, који регулише појачање излазног степена, уместо програмског смањења јачине аудио тока. Ако када промените јачину звука на слушалицама, промена се не синхронизује са јачином звука на вашем телефону, ваше слушалице или телефон не подржавају ову функцију. У овом случају, има смисла да увек слушате музику са максималном јачином на телефону, подешавајући стварну јачину помоћу тастера на слушалицама - у овом случају ће однос сигнал-шум бити бољи и квалитет звука требало би да буде више.
У стварности постоје тужне ситуације. На мојим слушалицама РеалФорце ОверДриве Д1 за СБЦ је укључен јак компандер, а повећање јачине доводи до повећања нивоа тихих звукова, док се јачина гласних звукова не мења (сигнал је компримован). Због тога морате да подесите јачину звука на рачунару на отприлике половину, у ком случају практично нема ефекта компресије.
Према мојим запажањима, све слушалице са додатним кодецима подржавају функцију апсолутне контроле јачине звука, очигледно је то један од захтева за сертификацију кодека.

Неке слушалице подржавају повезивање два уређаја у исто време. Ово вам омогућава, на пример, да слушате музику са рачунара и примате позиве са свог телефона. Међутим, треба да будете свесни да су у овом режиму алтернативни кодеци онемогућени и да се користи само СБЦ.

АВДТП 1.3 функција извештавања о кашњењу омогућава слушалицама да саопште кашњење предајном уређају на ком се звук стварно репродукује. Ово вам омогућава да прилагодите синхронизацију звука са видеом док гледате видео датотеке: ако постоје проблеми са радио преносом, звук неће заостајати за видеом, већ напротив, видео плејер ће успорити видео до аудио и видео се поново синхронизују.
Функцију подржавају многе слушалице, Андроид 9+ и Линук са ПулсеАудио 12.0+. Нисам упознат са подршком за ову функцију на другим платформама.

Двосмерна комуникација преко Блуетоотх-а. Пренос гласа.

За пренос гласа у Блуетоотх-у користи се Синцхроноус Цоннецтион Ориентед (СЦО) - синхрони пренос са прелиминарним договором о вези. Режим вам омогућава да преносите звук и глас строго по реду, са симетричним брзинама слања и пријема, без чекања на потврду преноса и поновног слања пакета. Ово смањује укупно кашњење аудио преноса преко радио канала, али намеће озбиљна ограничења на количину података који се преносе у јединици времена, и негативно утиче на квалитет.
Када се користи овај режим, и глас и звук се емитују са истим квалитетом.
Нажалост, од 2019., квалитет гласа преко Блуетоотх-а је и даље лош и није јасно зашто Блуетоотх СИГ не ради ништа по том питању.

ЦВСД

Основни ЦВСД кодек за говор је стандардизован 2002. године, а подржавају га сви двосмерни Блуетоотх комуникациони уређаји. Обезбеђује аудио пренос са фреквенцијом узорковања од 8 кХз, што одговара квалитету конвенционалне жичане телефоније.

Пример снимка у овом кодеку.

мСБЦ

Додатни мСБЦ кодек је стандардизован 2009. године, а 2010. су се већ појавили чипови који га користе за пренос гласа. мСБЦ је широко подржан од стране разних уређаја.
Ово није независни кодек, већ обичан СБЦ из А2ДП стандарда, са фиксним профилом кодирања: 16 кХз, моно, битпоол 26.

Пример снимка у овом кодеку.

Није бриљантно, али много боље од ЦВСД-а, али је и даље неугодно користити за онлајн комуникацију, посебно када користите слушалице за комуникацију у игри - звук игре ће се такође преносити брзином узорковања од 16 кХз.

Компанија ФастСтреамЦСР одлучила је да развије идеју коришћења СБЦ-а. Да би заобишли ограничења СЦО протокола и користили веће брзине преноса, ЦСР је кренуо другачијим путем – увели су подршку за двосмерни СБЦ аудио у стандард за једносмерни аудио пренос А2ДП, стандардизоване профиле кодирања и назвали га „ФастСтреам“.

ФастСтреам преноси стерео звук на 44.1 или 48 кХз са битрате-ом од 212 кбпс до звучника, а моно, 16 кХз, са битратеом од 72 кбпс се користи за пренос звука са микрофона (мало боље од мСБЦ). Такви параметри су много погоднији за комуникацију у онлајн играма - звук игре и саговорници ће бити високог квалитета.

Пример снимка у овом кодеку (+ звук из микрофона, исто као мСБЦ).

Компанија је смислила занимљиву штаку, али због чињенице да је у супротности са стандардом А2ДП, подржана је само у неким од предајника компаније (који раде као УСБ аудио картица, а не као Блуетоотх уређај), али не добијају подршку у Блуетоотх стекови.иако број слушалица са ФастСтреам подршком није тако мали.

Тренутно је подршка за ФастСтреам само у ОС-у као закрпа за Линук ПулсеАудио од програмера Палија Рохара, који није укључен у главну грану програма.

аптКс Ниска латенција

На ваше велико изненађење, аптКс Лов Латенци такође подржава двосмерни звук, имплементирајући исти принцип као ФастСтреам.
Нигде није могуће користити ову функцију кодека - не постоји подршка за декодирање са ниским кашњењем ни у једном ОС или у било ком мени познатом Блуетоотх стеку.

Блуетоотх 5, класичан и нискоенергетски

Било је доста забуне око Блуетоотх спецификација и верзија због присуства два некомпатибилна стандарда под истим брендом, од којих се оба широко користе у различите сврхе.

Постоје два различита, некомпатибилна Блуетоотх протокола: Блуетоотх Цлассиц и Блуетоотх Лов Енерги (ЛЕ, такође познат као Блуетоотх Смарт). Постоји и трећи протокол, Блуетоотх Хигх Спеед, али није распрострањен и не користи се у кућним уређајима.

Почевши од Блуетоотх 4.0, промене у спецификацији су се углавном односиле на Блуетоотх Лов Енерги, а класична верзија је добила само мања побољшања.

Листа промена између Блуетоотх 4.2 и Блуетоотх 5:

9 ПРОМЕНА СА в4.2 НА 5.0

9.1 НОВЕ КАРАКТЕРИСТИКЕ

Неколико нових функција представљено је у верзији Блуетоотх Цоре Специфицатион 5.0. Главне области побољшања су:
• Маска доступности слота (САМ)
• 2 Мсим/с ПХИ за ЛЕ
•ЛЕ Лонг Ранге
• Оглашавање које се не може повезати са високим радним циклусом
• ЛЕ Адвертисинг Ектенсионс
• ЛЕ алгоритам за избор канала #2
9.1.1 Функције додате у ЦСА5 – Интегрисано у в5.0
• Већа излазна снага

Извор: ввв.блуетоотх.орг/доцман/хандлерс/ДовнлоадДоц.асхк?доц_ид=421043 (страна 291)

Само једна промена је утицала на класичну верзију у оквиру Блуетоотх 5 спецификације: додали су подршку за Слот Аваилабилити Маск (САМ) технологију, дизајнирану да побољша раздвајање радио емитовања. Све остале промене утичу само на Блуетоотх ЛЕ (и већу излазну снагу такође).

Све Аудио уређаји користе само Блуетоотх Цлассиц. Немогуће је повезати слушалице и звучнике преко Блуетоотх Лов Енерги: не постоји стандард за пренос звука помоћу ЛЕ. Стандард А2ДП, који се користи за пренос висококвалитетног звука, ради само преко Блуетоотх Цлассиц-а, ау ЛЕ нема аналога.

Закључак - куповина аудио уређаја са Блуетоотх 5 само због нове верзије протокола је бесмислена. Блуетоотх 4.0/4.1/4.2 у контексту аудио преноса ће радити потпуно исто.
Ако се у најави нових слушалица помиње удвостручен радни опсег и смањена потрошња енергије захваљујући Блуетоотх 5, онда треба да знате да оне то саме или не разумеју или вас обмањују. Није ни чудо, јер су чак и произвођачи Блуетоотх чипова у својим најавама збуњени око разлика између нове верзије стандарда, а неки Блуетоотх 5 чипови подржавају пету верзију само за ЛЕ, а користе 4.2 за Цлассиц.

Кашњење аудио преноса

Количина кашњења (кашњења) у звуку зависи од многих фактора: величине бафера у аудио стеку, у Блуетоотх стеку и самом бежичном уређају за репродукцију и алгоритамског кашњења кодека.

Латенција једноставних кодека као што су СБЦ, аптКс и аптКс ХД је веома мала, 3-6 мс, што се може занемарити, али сложени кодеци попут ААЦ и ЛДАЦ могу изазвати приметно заостајање. ААЦ алгоритамска латенција за 44.1 кХз је 60 мс. ЛДАЦ – око 30 мс (на основу грубе анализе изворног кода. Можда грешим, али не много.)

Резултирајућа латенција у великој мери зависи од уређаја за репродукцију, његовог чипсета и бафера. Током тестова, добио сам ширење од 150 до 250 мс на различитим уређајима (са СБЦ кодеком). Ако претпоставимо да уређаји који подржавају додатне кодеке аптКс, ААЦ и ЛДАЦ користе компоненте високог квалитета и малу величину бафера, добијамо следеће типичне латенције:

СБЦ: 150-250мс
аптКс: 130-180 мс
ААЦ: 190-240 мс
ЛДАЦ: 160-210 мс

Да вас подсетим: аптКс Лов Латенци није подржан у оперативним системима, због чега се мања латенција може добити само са комбинацијом предајник+пријемник или предајник+слушалице/звучник, а сви уређаји морају да подржавају овај кодек.

Проблеми са Блуетоотх уређајем, сертификатом и логотипом

Како разликовати висококвалитетни аудио уређај од јефтиног заната? По изгледу, пре свега!

За јефтине кинеске слушалице, звучнике и пријемнике:

1. На кутији и уређају недостаје реч „Блуетоотх“, најчешће се користе „Бежични“ и „БТ“
2. Недостаје Блуетоотх лого на кутији или уређају
3. Нема плавог трепћућег ЛЕД-а

Одсуство ових елемената указује да уређај није сертификован, што значи да је потенцијално лошег квалитета и проблематичан. На пример, Блуедио слушалице нису сертификоване за Блуетоотх и нису у потпуности у складу са А2ДП спецификацијом. Не би прошли сертификацију.

Размотримо неколико уређаја и кутија од њих:

Ово су све несертификовани уређаји. Упутства могу да садрже лого и назив Блуетоотх технологије, али најважније је да се налазе на кутији и/или самом уређају.

Ако ваше слушалице или звучник кажу „Зе блуетоотх девисе је успешно повезан“, то такође не указује на њихов квалитет:

Закључак

Може ли Блуетоотх у потпуности заменити жичане слушалице и слушалице? Може, али по цену лошег квалитета позива, повећане латенције звука која може да буде досадна у играма и мноштва власничких кодека који захтевају накнаде за лиценцирање и повећавају коначну цену паметних телефона и слушалица.

Маркетинг алтернативних кодека је веома јак: аптКс и ЛДАЦ су представљени као дуго очекивана замена за „застарели и лоши“ СБЦ, који није ни приближно тако лош како људи мисле да јесте.

Како се испоставило, вештачка ограничења Блуетоотх стекова на СБЦ битрате могу да се заобиђу, тако да СБЦ неће бити инфериоран у односу на аптКс ХД. Преузео сам иницијативу у своје руке и направио закрпу за ЛинеагеОС фирмвер: Модифицируем Bluetooth-стек для улучшения звука на наушниках без кодеков AAC, aptX и LDAC

Више информација можете пронаћи на веб страницама СоундГуис и СоундЕкперт.

Бонус: СБЦ референтни енкодер, А2ДП битстреам информације и тест датотеке. Ова датотека је раније била јавно објављена на Блуетоотх веб локацији, али је сада доступна само члановима Блуетоотх СИГ-а.

Извор: ввв.хабр.цом