Что такое кодек Bluetooth LC3? Это лучше, чем SBC?

На выставке CES 2020 вице-президент по маркетингу Bluetooth Special Interest Group Кен Колдеруп объявил о рождение Bluetooth с низким энергопотреблением — нового типа технологии передачи звука Bluetooth, в которой потребляется меньше энергии, но при этом лучше качество.

В основе этой технологии лежал новый аудиокодек под названием Low Complexity Communication Codec (LC3). В связи с этим возникает вопрос: лучше ли этот кодек, чем SBC, основной инструмент для передачи звука по Bluetooth? Что ж, давайте узнаем.

Понимание типов Bluetooth

Прежде чем сравнивать кодеки, важно понять разницу между двумя современными технологиями Bluetooth. В целом, есть две основные категории Bluetooth. Вот краткий обзор обоих.

Bluetooth классический

Bluetooth Classic, также известный как Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR), использует набор радиомодулей, предназначенных для передачи данных с более высокой скоростью передачи данных. Этот битрейт, в большинстве случаев, колеблется от 1 до 3 Мбит/с. Благодаря высокой скорости передачи данных Bluetooth Classic используется для передачи звука в беспроводных наушниках, динамиках и автомобильных развлекательных системах.

Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE)

По сравнению с классическим Bluetooth, Bluetooth с низким энергопотреблением использует специальные радиомодули с низким энергопотреблением. В связи с этим, Bluetooth с низким энергопотреблением передает данные, потребляя при этом меньше энергии. Тем не менее, эта энергоэффективность снижает скорость передачи данных до 2 Мбит / с. Кроме того, BLE предлагает две передачи с более низким битрейтом: 125 и 500 кбит/с.

Из-за более низкой пропускной способности и энергопотребления Bluetooth с низким энергопотреблением используется для передачи данных на умные часы и другие интеллектуальные устройства, которые не так сильно полагаются на данные.

Учитывая ограничение пропускной способности BLE, Bluetooth Classic является основным средством беспроводной передачи звука. Однако все изменилось в 2020 году, когда Bluetooth Special Interest Group выпустила LC3. Но как один кодек мог изменить все? Прежде чем ответить на этот вопрос, мы должны определить, как аудио передается через Bluetooth.

Как аудио передается по Bluetooth?

Как объяснялось ранее, Bluetooth Classic часто используется для беспроводной передачи звука. Для этого музыка, хранящаяся на вашем устройстве, отправляется на ваши беспроводные наушники с помощью радиоволн.

Эти волны генерируются с помощью высокоэнергетических радиомодулей Bluetooth, а единицы и нули передаются на беспроводное устройство путем изменения частоты передаваемых волн. Однако Bluetooth Classic имеет ограниченную пропускную способность, и по нему нельзя передавать высококачественный звук. Именно здесь в игру вступают кодеки.

В большинстве аудиофайлов, передаваемых через Bluetooth, используются такие кодеки, как SBC, AAC, Aptx, LDAC и LHDC. Основная цель этих кодеков — сжать аудиофайлы, чтобы их можно было передавать по Bluetooth. Эти сжатые файлы затем отправляются получателю, распаковываются и воспроизводятся.

Как работают аудиокодеки

Когда звук несжатый, он занимает много памяти. Для сравнения: несжатый аудиофайл имеет битрейт 1,4 Мбит/с. Это означает, что для потоковой передачи одной секунды несжатого аудио; ваш смартфон должен отправлять 1,4x10 ^ 6 бит информации на ваши наушники с помощью Bluetooth.

Если вы посмотрите на пропускную способность Bluetooth Classic, вы обнаружите, что он может передавать данные со скоростью 3 Мбит/с. Таким образом, вы можете сделать вывод, что кодеки не требуются, но есть одна загвоздка. Теоретический максимум 3 Мбит/с.

В лучших реальных условиях максимальный битрейт для классического канала Bluetooth составляет около 900 Кбит/с. Эти показатели достигаются только при соблюдении определенных условий и использовании соответствующих устройств. кодеки Bluetooth с высоким разрешением. В большинстве случаев передача по Bluetooth обеспечивает скорость передачи данных всего 320 Кбит/с. Из-за этого ограничения полосы пропускания требуются кодеки для сжатия размера аудиофайла, отправляемого на ваши наушники.

И передатчик, и приемник должны использовать одни и те же кодеки для передачи звука. Если какое-либо из устройств не поддерживает определенный кодек, передача переключается на кодек по умолчанию, SBC, при использовании Bluetooth Classic. Для устройств, использующих звук BLE, кодек по умолчанию — LC3.

Что такое LC3?

Передача звука по BLE была невозможна, поскольку кодеки Bluetooth Classic не могут передавать высококачественный звук при таких низких битрейтах. Для решения этой проблемы Bluetooth Special Interest Group разработала кодек LC3. Предлагая более качественный звук с более низким битрейтом, обеспечивается высококачественная передача звука по BLE.

Что касается цифр, то кодек LC3 может обеспечить то же качество звука, что и SBC, при вдвое меньшей скорости передачи данных. Благодаря этому более высокому сжатию кодек LC3 уменьшает задержку и энергопотребление, позволяя беспроводным наушникам работать дольше от батареи при более низких задержках. Эта более низкая задержка улучшает взаимодействие с пользователем в приложениях реального времени, таких как игры, и позволяет использовать кодек для приложений громкой связи.

До LC3 в наушниках использовались два разных кодека, а именно Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) и Hands-Free Profile (HFP). В то время как A2DP был разработан для обеспечения высокого качества, HFP использовался для передачи голосовых данных по Bluetooth.

Из-за низких требований к задержке приложений громкой связи профиль громкой связи имеет низкое качество звука. Но с достижениями в области телекоммуникаций, таких как VoIP, мы теперь получаем высокое качество даже по беспроводным телефонным звонкам. Однако ограничения HFP означают, что качество звука падает, если мы используем гарнитуру Bluetooth для звонков в режиме громкой связи.

Именно здесь на сцену выходит LC3, поскольку он может передавать высококачественный звук с микрофона наушников на телефон и наоборот с низкими задержками.

СБК против. ЛК3? Какая из них лучше?

При сравнении кодеков основным параметром, который следует учитывать, является их битрейт. Кодек с более высоким битрейтом обеспечивает лучшее качество, поскольку передает больше аудиоинформации, позволяя устройствам лучше воссоздавать записанный звук.

Битрейт кодека зависит от частоты дискретизации и разрядности. Частота дискретизации — это скорость, с которой сэмплы аудиосигнала берутся для сжатия. Битовая глубина, напротив, определяет количество битов, необходимых для определения амплитуды сигнала в каждой выборке.

Битрейт кодека можно определить путем умножения частоты дискретизации и битовой глубины. В дополнение к этим параметрам необходимо учитывать количество каналов аудиосигнала при определении его битрейта. Для монофонического звука количество каналов равно одному, а для стереозвука — два.

Поэтому мы можем использовать эту формулу, чтобы найти битрейт кодека:

битрейт = частота дискретизации x битовая глубина x количество каналов

Учитывая эту информацию, давайте сравним два кодека и посмотрим их битрейты.

Когда мы смотрим на цифры, становится очевидным, что кодек LC3 может предложить лучшее качество звука по сравнению с SBC из-за более высокой скорости передачи данных. Кроме того, LC3 может обеспечить вдвое более высокое качество звука при той же скорости передачи данных по сравнению с SBC. Это связано с тем, что он использует лучшие алгоритмы сжатия и маскировку потери пакетов, что обеспечивает гораздо лучшее качество звука.

В дополнение к высокому качеству LC3 предлагает более низкую задержку по сравнению с SBC, предлагая лучший пользовательский интерфейс для приложений в реальном времени.

Выборка и битовая глубина, используемые парой беспроводных наушников, настраиваются производителями. Поскольку их можно настроить для работы с более низким битрейтом, чтобы продлить срок службы батареи и уменьшить количество ошибок при передаче, возможности кодека могут отличаться от фактического качества, обеспечиваемого наушниками.

LC3 навсегда изменит Bluetooth-аудио?

Кодек LC3 лежит в основе аудио BLE, самого значительного изменения спецификации Bluetooth за более чем десятилетие. Кодек не только обеспечивает высококачественный звук, но и обеспечивает более низкую задержку и энергопотребление.

Учитывая эти изменения, продукты Bluetooth на базе LC3 будут предлагать пользователям лучшее качество связи и звука при меньшем энергопотреблении. Из-за этого меньшего энергопотребления беспроводные наушники будут иметь лучшее время автономной работы, и разработчики может использовать эту энергию, чтобы предложить лучшие вычислительные функции, такие как эквалайзеры и активный шум. отмена.