Mi az a Bluetooth LC3 kodek? Jobb, mint az SBC?

A CES 2020 rendezvényen a Bluetooth Special Interest Group marketing alelnöke, Ken Kolderup bejelentette, a Bluetooth Low Energy születése – a Bluetooth hangátviteli technológia új típusa, amely alacsonyabb energiát használt, miközben jobbat kínál minőség.

A technológia középpontjában egy új, Low Complexity Communication Codec (LC3) nevű audiokodek állt. Ez felveti a kérdést: jobb ez a kodek, mint az SBC, a Bluetooth-on keresztüli hangátvitel alapeleme? Nos, derítsük ki.

A Bluetooth típusainak megismerése

A kodekek összehasonlítása előtt elengedhetetlen, hogy megértsük a két mai Bluetooth technológia közötti különbséget. Általánosságban elmondható, hogy két fő Bluetooth-kategória létezik. Íme egy rövid áttekintés mindkettőről.

Bluetooth Classic

A Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR) néven is ismert Bluetooth Classic rádiókészülékeket használ, amelyeket nagyobb bitsebességű adatátvitelre terveztek. Ez a bitsebesség a legtöbb esetben 1 és 3 Mb/s között van. Ennek a nagy bitrátának köszönhetően a Bluetooth Classicot vezeték nélküli fejhallgatókban, hangszórókban és autós szórakoztató rendszerekben történő hangátvitelre használják.

Bluetooth Low Energy (BLE)

A klasszikus Bluetooth-hoz képest az alacsony energiafogyasztású Bluetooth speciális alacsony energiafogyasztású rádiókat használ. Ennek köszönhetően, Bluetooth Low Energy kevesebb energiát fogyasztva továbbítja az adatokat. Ez az energiahatékonyság azonban legfeljebb 2 Mb/s-ra csökkenti a bitsebességet. Ezenkívül a BLE két alacsonyabb bitsebességű átvitelt kínál 125 és 500 kbps-on.

Az alacsonyabb sávszélesség és energiafogyasztás miatt az alacsony energiaigényű Bluetooth-ot használják az adatok továbbítására okosórákra és más okoseszközökre, amelyek nem támaszkodnak annyira az adatokra.

Tekintettel a BLE sávszélesség-korlátozására, a Bluetooth Classic az elsődleges eszköz a vezeték nélküli hangátvitelhez. 2020-ban azonban minden megváltozott, amikor a Bluetooth Special Interest Group kiadta az LC3-at. De hogyan változtathatna meg mindent egyetlen kodek? Mielőtt erre válaszolnánk, meg kell határoznunk, hogy a hang hogyan kerül továbbításra Bluetooth-on keresztül.

Hogyan történik a hangátvitel Bluetooth-on keresztül?

Amint azt korábban kifejtettük, a Bluetooth Classicot gyakran használják hang vezeték nélküli továbbítására. Ehhez a készüléken tárolt zenéket rádióhullámok segítségével küldi el a vezeték nélküli fülhallgatójába.

Ezeket a hullámokat nagy energiájú Bluetooth rádiók generálják, az egyesek és nullák pedig a továbbított hullámok frekvenciájának változtatásával jutnak el a vezeték nélküli eszközhöz. A Bluetooth Classic azonban korlátozott sávszélességgel rendelkezik, és jó minőségű hang nem küldhető rajta. Itt jönnek a képbe a kodekek.

A legtöbb Bluetooth-on streamelt hangfájl olyan kodekeket használ, mint az SBC, AAC, Aptx, LDAC és LHDC. Ezeknek a kodekeknek a fő célja az audiofájlok tömörítése, lehetővé téve azok Bluetooth-on keresztüli továbbítását. Ezeket a tömörített fájlokat a rendszer elküldi a vevőnek, kicsomagolja és lejátssza.

Hogyan működnek az audiokodekek

Ha a hang nincs tömörítve, sok tárhelyet foglal el. A dolgok perspektívájába helyezése érdekében egy tömörítetlen hangfájl bitsebessége 1,4 Mb/s. Ez azt jelenti, hogy egy másodpercnyi tömörítetlen hang streamelése; okostelefonjának 1,4x10^6 bites információt kell küldenie a fülhallgatójába Bluetooth segítségével.

Ha megnézi a Bluetooth Classic sávszélességét, azt találja, hogy 3 Mb/s bitsebességgel tud adatot küldeni. Ezért arra a következtetésre juthat, hogy kodekekre nincs szükség – de van egy fogás. A 3Mb/s egy elméleti maximum.

A legjobb, valós körülmények között a klasszikus Bluetooth csatorna maximális bitsebessége körülbelül 900 Kbp/s. Ezek az arányok csak akkor érhetők el, ha bizonyos feltételek teljesülnek, és az érintett eszközöket használják nagy felbontású Bluetooth kodekek. A legtöbb esetben a Bluetooth átvitel mindössze 320 Kb/s bitsebességet kínál. A sávszélesség-korlátozás miatt kodekekre van szükség a fülhallgatóra küldött hangfájl méretének tömörítéséhez.

Mind az adónak, mind a vevőnek ugyanazt a kodeket kell használnia a hangátvitelhez. Ha valamelyik eszköz nem támogat egy adott kodeket, a Bluetooth Classic használata közben az átvitel az alapértelmezett kodekre, az SBC-re vált. A BLE hangot használó eszközök esetében az alapértelmezett kodek az LC3.

Mi az LC3?

A BLE-n keresztüli hangátvitel lehetetlen volt, mivel a Bluetooth Classic kodekek ilyen alacsony bitsebességgel nem képesek kiváló minőségű hangot szolgáltatni. A Bluetooth Special Interest Group a probléma megoldására fejlesztette ki az LC3 kodeket. Alacsonyabb bitsebességgel jobb hangminőséget kínálva kiváló minőségű hangátvitelt tesz lehetővé BLE-n keresztül.

Ami a számokat illeti, az LC3 kodek ugyanazt a hangminőséget tudja biztosítani, mint az SBC, fele bitrátával. Ennek a nagyobb tömörítésnek köszönhetően az LC3 kodek csökkenti a késleltetést és az energiafogyasztást, így a vezeték nélküli fülhallgatók jobb akkumulátor-élettartamot kínálnak alacsonyabb késleltetési idő mellett. Ez az alacsonyabb késleltetés javítja a felhasználói élményt a valós idejű alkalmazásokhoz, például a játékokhoz, és lehetővé teszi a kodek használatát kihangosított hívási alkalmazásokhoz.

Az LC3 előtt két különböző kodeket, nevezetesen Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) és Hands-Free Profile (HFP) használtak a fülhallgatókban. Míg az A2DP-t kiváló minőségre tervezték, a HFP-t hangadatok Bluetooth-on keresztüli továbbítására használták.

A kihangosító hívási alkalmazások alacsony késleltetési követelményei miatt a kihangosító profil gyenge hangminőséggel rendelkezik. De a távközlés fejlődésével, mint például a VoIP, most már a vezeték nélküli telefonhívásokon keresztül is kiváló minőséget kapunk. A HFP korlátai azonban azt jelentik, hogy a hangminőség romlik, ha Bluetooth headsetet használunk kihangosított hívásokhoz.

Itt jön a képbe az LC3, amely alacsony késleltetés mellett kiváló minőségű hangot tud továbbítani a fülhallgató mikrofonjából a telefonba és fordítva.

SBC vs. LC3? Melyik a jobb?

A kodekek összehasonlításakor a fő figyelembe veendő paraméter a bitrátája. A nagyobb bitsebességű kodek jobb minőséget kínál, mivel több hanginformációt továbbít, lehetővé téve az eszközök számára, hogy jobban előállítsák a rögzített hangot.

A kodek bitsebessége a mintavételezési frekvenciától és a bitmélységtől függ. A mintavételezési frekvencia az a sebesség, amellyel az audiojelből mintákat vesznek fel tömörítés céljából. Ezzel szemben a bitmélység határozza meg az egyes mintáknál a jelamplitúdó meghatározásához szükséges bitek számát.

A kodek bitsebessége a mintavételezési sebesség és a bitmélység szorzásával határozható meg. Ezen paraméterek mellett az audiojel csatornáinak számát is figyelembe kell venni a bitráta meghatározásakor. Monó hang esetén a csatornák száma egy, míg sztereó hang esetén kettő.

Ezért ezt a képletet használhatjuk a kodek bitrátájának meghatározásához:

bitsebesség = mintavételi sebesség x bitmélység x csatornák száma

Ezen információk birtokában hasonlítsuk össze a két kodeket, és nézzük meg a bitrátájukat.

Ha megnézzük a számokat, nyilvánvaló, hogy az LC3 kodek jobb hangminőséget tud nyújtani az SBC-hez képest a magasabb bitrátája miatt. Ezenkívül az LC3 ugyanazon a bitsebességgel kétszer jobb hangminőséget biztosít az SBC-hez képest. Ennek az az oka, hogy jobb tömörítési algoritmusokat és csomagvesztés-elrejtést használ, így sokkal jobb hangélményt kínál.

A kiváló minőség mellett az LC3 alacsonyabb késleltetést kínál az SBC-hez képest, jobb felhasználói élményt kínálva a valós idejű alkalmazásokhoz.

A vezeték nélküli fejhallgatók mintavételezési és bitmélységeit a gyártók konfigurálják. Mivel az akkumulátor élettartamának növelése és az átviteli hibák csökkentése érdekében beállíthatók alacsonyabb bitsebességű működésre, a kodek képessége eltérhet a fejhallgató által biztosított tényleges minőségtől.

Az LC3 örökre megváltoztatja a Bluetooth hangot?

Az LC3 kodek a BLE audio középpontjában áll, amely a Bluetooth specifikáció legjelentősebb módosítása az elmúlt több mint egy évtizedben. A kodek nemcsak a kiváló minőségű hang biztosítására összpontosít, hanem alacsonyabb késleltetést és energiafogyasztást is kínál.

E változtatások miatt az LC3-mal működő Bluetooth termékek jobb hívás- és hangminőséget kínálnak a felhasználóknak, miközben kevesebb energiát fogyasztanak. Ennek a kisebb energiafogyasztásnak köszönhetően a vezeték nélküli fülhallgatók akkumulátora jobb lesz, és a fejlesztők is jobbak lesznek ezt az energiát jobb számítási funkciók, például hangszínszabályzók és aktív zaj biztosítására használhatja fel törlés.