В чём разница между кодеками беспроводного аудио

Автор Василий Шкодник 16:03 28.03.2021
- 1 +  17 729 3
В чём разница между кодеками беспроводного аудио

Сегодня разные производители всё чаще и чаще отказываются от стандартного разъёма 3,5 мм для подключения наушников, отдавая предпочтения беспроводному звуку. Тренд на это начался с 2016 года, когда Apple представила AirPods — свои первые полностью беспроводные наушники, а также iPhone 7 и 7 Plus, в которых был ликвидирован аудиовыход.

Сегодня купить беспроводные наушники — не проблема. У разных брендов есть множество решений, и все они стоят по-разному. Из неплохих бюджетных можно отметить AirDots 3, которые вышли недавно и должны поступить в продажу уже совсем скоро по цене около 2000 рублей. Одной из фишек этих наушников является поддержка aptX. 

Считается, что это круто, особенно в наушниках за такие деньги. Не знаете, что это такое? Сейчас расскажем! Но сначала немного теории о том, как работает передача звука без проводов.

Как с помощью Bluetooth можно слушать музыку

Технологии, по которым работают беспроводные наушники, были созданы очень давно. Первый, обязательный профиль для беспроводной высококачественной передачи музыки был принят ещё в 2003 году, им стал A2DP (Advanced Audio Distribution Profile). Звучит так, будто это имя очередного персонажа из Звёздных Войн.

Тип пакетаКоличество слотовМаксимальное кол-во байт в пакетеМаксимальное кол-во байт полезной нагрузки A2DPМаксимальный битрейт полезной нагрузки A2DP
2-DH33367351936 Кбит/сек
3-DH3
35525361429 Кбит/сек
2-DH5
36796631414 Кбит/сек
3-DH5
3102110052143 Кбит/сек

По сравнению со старенькими HSP (Headset Profile) и HFP (Handsfree Profile), A2DP был маленькой революцией. Те два кодека могли передавать аудио лишь в моноканале и с битрейтом не выше 64 кБ/с. На фоне этого даже простенький MP3 выглядит не так плохо. А вот A2DP уже позволяет передавать стереозвук с любым битрейтом, который зависит от аудиокодека. Первым стандартным кодеком, поддержка которого имеется во всех Bluetooth-устройствах, стал SBC. Но о нём чуть позже.

Если говорить в целом про все Bluetooth-кодеки, то это просто программно-аппаратные алгоритмы для кодирования, передачи и расшифровки информации. В рамках одного профиля может быть реализовано несколько кодеков, однако все они работают по одному принципу.

Передаваемая информация делится на пакеты, всего в секунду можно отправить до 1600 пакетов, если каждый из них занимает 1 слот. Слоты — это временные интервалы с шагом в 625 микросекунд, за которые передаются пакеты данных. 

За подробное исследование темы спасибо автора материала на Habr

Один пакет, к слову, может занимать от 1 до 5 слотов, в зависимости от того, насколько тяжёлый файл передаётся. Причём куски этих самых пакетов делятся на чётные и нечётные слоты. Так как в случае с «живой» передачей звука речь идёт о некоторых рамках, создателям кодеков необходимо максимально эффективно работать с передаваемыми пакетам.

Решением этого является сжатие информации, потому что иногда при передаче через Bluetooth некоторые пакеты могут теряться. Если мы говорим об обычной передаче файла, то тут алгоритм просто-напросто повторно передаёт недостающие частички информации. Но вот с аудио тут всё не так просто провернуть, и приходится разрабатывать кодеки, чтобы укладывать больше информации в меньшее количество пакетов.

Для этого в разных кодеках применяются разные способы сжатия и аудиомаскировки. Если со сжатием всё плюс-минус понятно (более подробно общие принципы мы разбирали в отдельном материале про сжатие фотографий), то про аудиомаскировку мы ещё не говорили.

Работает она тоже довольно просто — алгоритмы кодека срезают некоторый диапазон частот, а чтобы этот «срез» был не так заметен, начинают подниматься другие частоты. Таким образом, созданная яма «заполняется» и на слух сжатие мы воспринимаем уже не так явно. Однако, если брать какой-то один звук, то изменения становятся явно заметными.

aptX

Может показаться, как будто aptX это какая-то суперсовременная разработка, но на самом деле появилась она ещё в 1988 году. Тогда она была лишь запатентована, а в технике стала применяться лишь в 2000-х, но и то нельзя сказать, что aptX был распространён.

Настоящая «популярность» пришла лишь в 2015 году, когда кодек был приобретён компанией Qualcomm, и она начала его лицензировать. В кодеке используются собственные алгоритмы сжатия, которые позволяют сохранить намного больше от изначального частотного диапазона композиции.

Кодек SBC, который является стандартной частью профиля A2DP может передавать звук с битрейтом до 328 кбит/сек при частоте 48 кГц. А вот aptX может выдавать уже до 384 кбит/сек.

То есть, в случае с SBC любая музыка будет звучать как MP3 среднего качества, а вот aptX способен выдавать максимальное для MP3 качество звука. К тому же, aptX имеет меньшее время задержки: 120 мс по сравнению со 170-270 мс у SBC.

Но aptX ещё не король вечеринки. Спустя год после того, как Qualcomm взяла aptX под своё крыло, компания разработала «допиленный» кодек aptX HD, который уже позволяет слушать музыку в битрейте выше стандартного MP3.

Стоит отметить, что поддержкой aptX обладают лишь те устройства, которые имеют специализированный чип. На программном уровне реализовать поддержку данного кодека не представляется возможным. У aptX есть разные версии.

aptX LL (Low Latency)

Это ещё одна разновидность кодека aptX, которая была разработана Qualcomm специально для геймеров. Особенностью Low Latency является минимальное время задержки, всего 40 мс, при воспроизведении аудио на совместимых устройствах.

Разрешение звука у aptX LL составляет 16 бит при 48 кГц. Битрейт — 352 кбит/сек. Таким образом, в играх воспроизводимый по беспроводному протоколу звук будет максимально точно синхронизирован с картинкой.

aptX HD

Начнём сразу с характеристик. Из основного: HD-версия aptX уже поддерживает передачу аудио вплоть до 24 бит и 48 кГц. По этим характеристикам aptX HD обходит даже CD-качество, у которого 16 бит и 44 кГц. Однако битрейт ниже: у CD — 1411 кбит/сек, а у aptX HD — 576 кбит/сек.

Кажется, как будто это вообще ноу-хау в области беспроводного аудио, и отчасти это действительно так. Правда, из-за потерь и особенностей ограниченной пропускной способности Bluetooth показатели ниже заявленных.

Согласно различным тестам, отмечается более низкое соотношения сигнала к шуму, возможность воспроизведения высоких частот вплоть до 20 кГц. Однако задержка больше — целых 200 мс, но по другому здесь никак, всё-таки качественно звук выше других кодеков. Для правильной передачи всех деталей необходимо больше времени.

AAC

Advanced Audio Coding (AAC) — это ещё один вычислительно сложный кодек с применением разных психоакустических маскировок. Многие ошибочно считают, что AAC принадлежит Apple, но на самом деле купертиновцы используют свою модифицированную разновидность этого кодека. Apple AAC лицензируются, но только для производителей сертифицированного оборудования для техники компании. Для Android применяется Fraunhofer FDK AAC.

Сравнение MP3 и разновидностей AAC

На фоне Apple AAC, он уступает по качеству Fraunhofer FDK AAC. Однако, что довольно забавно, качество кодировки по стандарту Fraunhofer FDK AAC всё равно довольно сильно отличается.

AAC имеет нативный инструментарий для обеспечения микширования нескольких аудиопотоков по разным каналам. Это используется для уменьшения задержки при одновременной передаче системных звуков (уведомлений) и воспроизведения музыки.

Что касается музыки, то здесь AAC «гоняет» музыку при 256 кбит/сек, но благодаря более щадящим алгоритмам сжатия по качеству звук сопоставим с 320 кбит/сек у MP3. Также применяются разные психоакустические «обманки» для аудиального улучшения звучания всего диапазона частот.

LDAC

LDAC — Hi-Res кодек от Sony в котором, к сожалению, нет ничего хорошего. Маркетингово он позиционируется, как аудиофильская альтернатива всем существующим Bluetooth-аудиокодекам (битрейт — 990 кбит/сек). В нём используется разделение звука на 12 и 16 полос для 48 кГц и 96 кГц соответственно.

С точки зрения цифр, это действительно чем-то похоже на аудиофильскую «приблуду», только вот основной расход битрейта идёт на передачу частот, которые просто не слышит человеческое ухо.

Из-за этого слышимый спектр должным образом не прорабатывается, и по многим итоговым характеристикам LDAC ничем не лучше aptX HD. Хотя результат по соотношению сигнала/шума у кодека очень хороший.

Поддержкой LDAC обладают практически все Android-устройства, поставляющиеся с Android 8.0 и выше из коробки. Наушники с поддержкой LDAC имеются только у Sony, поэтому кодек не так сильно распространён. К тому же, в свободном доступе отсутствуют программные декодеры, что не позволяет в полной степени проанализировать ЦАПы с его поддержкой.

Что лучше и какие устройства поддерживаются?

На самом деле, выбрать какой-то один кодек в качестве «мастхева» невозможно. Каждый хорош для своих задач. Если вам нужно максимальное качество звука — обращаем внимание на технику, совместимую с aptX HD. Нужна минимальная задержка — aptX LL. А если вы просто любите хороший звук без проводов, то AAC или aptX. В остальных случаях, поверьте, вы ничего не теряете.

Сразу скажу, если вы хотите недорогой смартфон с максимально обширной поддержкой разных кодеков, то берите Google Pixel 4a. Серьёзно, он поддерживает буквально всё, вот доказательство:

С таким «набором» любые наушники и любая музыка будет звучать отлично, но вот вам ещё актуальные на 2021 год устройства с поддержкой aptX HD (они также поддерживают остальные вариации этого кодека):

  • Xiaomi Poco X3 NFC
  • Xiaomi Mi 10
  • Samsung Galaxy S21 (вся линейка)
  • Oppo A53
  • OnePlus 8T
  • OnePlus 8 Pro
  • Samsung Galaxy Note 20 (+ Ultra)
  • OnePlus 8
  • Xiaomi Redmi Note 7
  • Huawei Honor 30
  • Xiaomi Mi 10
  • Google Pixel 5
  • Google Pixel 3a (+3a XL)
  • Google Pixel 4
  • Samsung Galaxy Z Fold2
  • Google Pixel 4a
  • Google Pixel 4a 5G
  • Samsung Galaxy Z Flip

iPhone в этом списке нет, так как техника Apple работает только в рамках кодеков SBC и AAC, но делает это эффективнее Android-смартфонов. Про aptX и LDAC на яблочной технике можно забыть. Android в этом плане более универсален.

Подписывайтесь на Rozetked в Telegram, во «ВКонтакте» и обязательно в YouTube.

20.04.2021
Apple Special Event
27.04.2021
Adidas 4DFWD
28.04.2021
Galaxy Unpacked
07.05.2021
Razer DevCon
12.05.2021
HTC Vivecon
18.05.2021
Google I/O 2021
28.06.2021
MWC 2021 Barcelona
03.09.2021
IFA 2021
30.04.2021
Релиз Returnal
10.06.2021
Релиз ремейка Final Fantasy VII на PS5
12.06.2021
E3 2021
06.08.2021
Премьера «Отряд самоубийц: Миссия навылет»
16.09.2021
Премьера «Дюна»
08.10.2021
Премьера «Не время умирать»
18.11.2021
Премьера «Топ Ган: Мэверик»
16.12.2021
Премьера «Аватар 2»
11.02.2022
Премьера «Неизведанное: Удача Дрейка»
Все события


Реклама на сайте



Комментарии

  1. А Google Pixel 1 поколения тоже вроде поддерживает aptX
    - 0 +
  2. За этот разбор отдельное спасибо, узнал много нового!
    - 0 +
20.04.2021
Apple Special Event
27.04.2021
Adidas 4DFWD
28.04.2021
Galaxy Unpacked
07.05.2021
Razer DevCon
12.05.2021
HTC Vivecon
18.05.2021
Google I/O 2021
28.06.2021
MWC 2021 Barcelona
03.09.2021
IFA 2021
30.04.2021
Релиз Returnal
10.06.2021
Релиз ремейка Final Fantasy VII на PS5
12.06.2021
E3 2021
06.08.2021
Премьера «Отряд самоубийц: Миссия навылет»
16.09.2021
Премьера «Дюна»
08.10.2021
Премьера «Не время умирать»
18.11.2021
Премьера «Топ Ган: Мэверик»
16.12.2021
Премьера «Аватар 2»
11.02.2022
Премьера «Неизведанное: Удача Дрейка»
Все события


Реклама на сайте