кодек lhdc что это

Bluetooth КОДЕКИ: SBC, AAC, aptX, LDAC: Разбор

Разъём под наушники окончательно изчез из смартфонов. Беспроводных наушников становится всё больше, а значит самое время поговорить про Bluetooth-кодеки. Тем более тема полна спорных вопросов.

Правда ли, что кодек SBC так плох? В чем популярность AAC? LDAC — это маркетинговое фуфло? И что готовит нам новый король кодеков от самой Bluetooth?

А также сегодня расскажем, как на качество звучания влияют другие железки внутри наушников? И послушаем немного на примере новых наушников…

Кодеки и сжатие

Люди часто сравнивают кодеки только по одному параметру — максимальному битрейту. По идее — чем выше битрейт, тем больше передается данных и тем лучше качество.

Вот, к примеру, посмотрите на картинку, у LDAC максимальный битрейт 990 кбит/с, ведь это гораздо лучше, чем 250 кбит/с у AAC?

Но это не всегда так, ведь на качество звука и стабильность соединения влияет гораздо больше факторов, чем просто битрейт. Поэтому сегодня будем копать глубоко…

Сперва взглянем на линейку. Что у нас есть?

AAC, SBC — самые популярные и массовые. Еще есть LDAC с высоким битрейтом. А еще aptX и с недавних пор новый LHDC, который продвигает HUAWEI. И у него есть несколько навороченных фишек.

Вообще, важно сказать, что за звучание отвечает не только кодек. Сами инженерные решения и компоненты в наушниках тоже очень важны. Кстати? новые наушники HUAWEI мы сегодня протестируем — FreeBuds 4i. Например, здесь за звук отвечает: динамический излучатель на 10 мм, это немало. Да еще и с полимерной диафрагмой.

SBC — low-complexity sub-band codec

А начнем мы с кодека SBC. Это стандартный кодек для всех Bluetooth-аудиоустройств. Он поддерживиется всеми наушниками и плеерами кроме устройств Apple, потому как Apple работает только с кодеком AAC. О чем мы еще поговорим.

У SBC есть масса преимуществ. Во-первых, это очень простой для вычислений кодек. Для того чтобы сжать аудио, всё что он делает — это разбивает аудио на несколько частотных полос: низкие, средние высокие частоты, а дальше начинает квантовать, то есть округлять значения, тем самым экономя биты информации.

Делает он это от нижних частот к верхним. И если весь битрейт использовался на нижние и средние частоты, верхние частоты «обрежутся» (вместо них будет тишина).
Если по-простому он оставляет басы, а верха обрезает. И чем меньше мы выделили кодеку битрейта, тем больше частот обрежется.

К примеру, вот на этой спектрограмме чередуются сжатые и несжатые фрагменты. На участках закодированных в SBC видно как кодек режет тихие звуки выше 17,5 кГц и совсем не выделяет битов информации для полосы выше 20 кГц.

Источник: habr.com

SBC может работать в очень широком диапазоне битрейтов — от 10 до 1500 кбит/с и от этого, естественно, сильно зависит качество. При битрейте 328 кбит/с — звук отличный, практически неотличимый от оригинала, но уже при 240 кбит/с — звук посредственный.

При этом SBC на максимальном битрейте 1500 кбит/с вы нигде не встретите, потому как все производители наушников режут битрейт до 328 кбит/с. Почему так? Скорее всего дальше уже начинаются проблемы с соединением.

Более того, у кодека SBC нет фиксированных профилей, есть только рекомендуемые. Поэтому производители наушников могут выставлять любые ограничения на битрейт, какие-только захотят. Отсюда и плохая репутация у кодека.

Но если захотеть, можно так настроить кодек, что у него и низкие задержки будут и высокое качество звучания. Гибкость кодека SBC — это и его преимущество, и недостаток одновременно.

В наших наушниках он тоже есть. Послушаем! На самом деле, одна из важных вещей в кодеках — их алгоритмы обработки. А если в наушниках есть еще и шумоподавление, как в наших, то на процессор ложится высокая нагрузка. Для этого тут специальный чип от BES Technic, но к этому еще перейдем.

FreeBuds 4i поддерживают и второй популярный кодек — AAC. Давайте разберемся с ним.

AAC — Advanced Audio Coding

Второй по популярности кодек — AAC. Это и не удивительно, ведь это кодек по умолчанию для устройств на iOS и MacOS.

AAC, в отличие от SBC, сложный для вычисления кодек. А всё потому, что для сжатия аудиосигнала он использует серьёзную психоакустическую модель. Эм… Серьёзную что?

Да, есть такая наука — психоакустика. Она изучает то, как человек воспринимает звуки с точки зрения физиологии и психологии.

Простой пример. Если одновременно хлопнуть в ладоши и проткнуть иголкой воздушный шар, то хлопок в ладоши вы наверняка не услышите. Потому что более громкий звук, да еще и на схожей частоте просто замаскируют более тихий звук. Такое свойство человеческого восприятия пришлось очень на руку создателям аудиокодеков. Ведь всё, что человек и так не услышит, можно спокойно удалять.

Первый удачный аудиокодек, в котором была использована психоакустическая модель — это MP3. А в кодеке AAC эту модель еще сильнее прокачали, поэтому AAC при битрейте 256 кбит/с, для человека звучит также хорошо как MP3 320 кбит/с. А если учесть, битрейт в принципе, не может быть низким. Он варьируется от 256 кбит/с до 320 кбит/с, выходит что AAC в принципе не может плохо звучать и при любых условиях он будет уделывать SBC. Так ведь?

К сожалению, нет. Так как AAC сложный для вычисления кодек, чтобы он хорошо звучал, нужен очень хороший декодер. Например, их собственный, который так и называется Apple AAC. Кстати, все компании платят лицензионные отчисления за использование кодека. Ну точнее, мы платим.

В Android-устройствах в лучшем случае используется второй по качеству кодировщик — Fraunhofer FDK AAC, а по факту вообще не пойми что. Потому как качество AAC очень сильно варьируется. Взгляните на тест от SoundGuys.

Фиолетовая линия — это тестовый файл. И видно, что iPhone (голубая линия) обрубил гораздо меньше информации, чем Android устройства.

С другой стороны посмотрите как уделывают, Android-смартфоны с SBC всех остальных с кодеком AAC, включая iPhone.

Поэтому на Android никогда не знаешь, как хорошо будет звучать AAC.

Более того, есть и другая проблема. Так как кодек тяжелый, то увеличиваются и задержки.

Как правило, у AAC задержки чуть выше, чем у других кодеков. Хотя справедливости ради задержки больше зависят не от кодеков, а от девайса, на котором происходит декодирование.

Одна из фишек FreeBuds 4i — низкая задержка. Она реализована за счет собственных аглоритмов. Но лучше работает ожидаемо только со смартфонами Huawei. Кстати еще тут есть мгновенное подключение.

И даже если вы и так слушаете файл формата AAC на iOS=устройстве, всё равно его для начала нужно декодировать из AAC, а потом снова закодировать в ACC, чтобы передать по воздуху. При этом качество чуть-чуть просядет. Это необходимо, чтобы во время воспроизведения музыки могли также микшироваться и другие системные звуки, например, уведомления.

FREEBUDS 4i

Так какой всё таки лучше использовать кодек для Android? SBC или AAC?

Ответ простой, зависит от девайса и наушников.

Возьмём, к примеру, новые TWS наушники от HUAWEI — FreeBuds 4i. Они поддерживают и SBC, и AAC. Но HUAWEI явно хочет, чтобы вы юзали AAC. А всё потому, что SBC тут порезан до 220 кбит/с, а на таком битрейте SBC выдаёт очень посредственное звучание, в добрых традициях первых Bluetooth-гарнитур.

А вот AAC, наоборот, звучит и работает идеально. Но достигается это за счет жесткой хардверной силы — отдельного чипа со встроенным кодером и ЦАПом BES2500Z от BES Technic. Есть даже его фоточки, зацените.

Источник: qucox.com Источник: qucox.com

Эта штука тут прокачивает AAC на максимум: обрабатывает аудио, кодирует, декодирует, уменьшает задержки, снижает энергопотребление и прочее. К примеру, тут работает технология синхронизации аудио и видео при просмотре YouTube и задержка вообще отсутствует.

Также эти наушники живут дольше всех наушников HUAWEI — 10 часов непрерывного воспроизведения без кейса и 22 часа с подзарядкой от чехла. Но это правда с выключенным шумоподавлением. С включенным на пару часов поменьше, что всё равно очень хорошо. Особенно с учетом того, что тут есть быстрая зарядка: 10 минут зарядки хватит на 4 часа музыки.

Что еще радует — качество микрофонов: ты хорошо слышишь собеседника, собеседник хорошо слышит тебя.

Управляются наушники при помощи касаний: двойное нажатие — Play/Pause или принять/завершить вызов. Долгое касание, переключение режимов шумоподавления и прозрачности.

Но самое главное, как они звучат? Тут интересно… Звук нетипичный для TWS-наушников, в которых обычно задирают басы, как на Sony. Тут наоборот бас не выпячивается. Из-за чего отлично слышен вокал и вообще вся середина и верха очень детализированные. В целом, звучание очень объёмное и оно на голову выше любых наушников Apple и уж тем более каких либо недорогих TWS. Добавим сюда удобный компактный кейс и в общем, наушники огонь.

Отличный звук, время автономной работы, есть режим шумоподавления, звукопроницаемости, компактный кейс и приятный дизайн самих наушников. А также еще одна интригующая технология, но о ней мы поговорим в конце ролика. А пока продолжаем про кодеки…

Кстати, важный момент, когда вы слушаете музыку по Bluetooth — задержки неизбежны. Потому как прежде чем что-то закодировать в Bluetooth кодек, нужно предварительно декодировать файл, который вы сейчас слушаете.

Про SBC и AAC понятно — оба кодека могут звучать отлично, если будут в связке с правильным оборудованием или наоборот будут звучать плохо с неправильным. Но есть ли кодек который будет звучать хорошо всегда? Да, такой кодек есть и это aptX.

aptX — это простой для вычислений кодек без всякой психоакустики. Он использует адаптивную дифференциальную импульсно-кодовую модуляцию (ADPCM).

Не будем вдаваться в подробности, что это такое. Но если по-простому, он тоже использует квантование — округление значений сигнала.

Кодек aptX принадлежит Qualcomm, но вопреки всеобщему заблуждению, Qualcomm его не изобретали. А появился он еще в 1988 году, за 14 лет до появления Bluetooth.

В общем, технология старая, а сам кодек нельзя назвать самым умным, качественным и эффективным. Тогда почему же aptX считается хорошим кодеком? На то есть несколько причин.

Во-первых, у aptX есть несколько разновидностей, которые хорошо справляются со своими задачами.

Обычный aptX отлично подходит для нетребовательного слушателя. На сходном битрейте он будет звучать примерно как SBC. Но aptX поддерживает битрейт выше SBC, а значит при хорошем сигнале и звучать он будет лучше.

aptX 128 / 256 / 352 / 384 кбит/с

aptX HD с улучшенным профилем кодирования и еще более задранным битрейтом.

aptX 128 / 256 / 352 / 384 кбит/с

aptX HD 192 / 384 / 529 / 576 кбит/с

Он уже подойдёт более придирчивому слушателю. По тестам SoundGuys, это кодек способен выдавать близкое к CD качеству, а значит кодек подойдет любителям lossless музыки.

Есть aptX Low Latency, с уменьшенными задержками для любителей игр, и aptX Adaptive с динамически меняющимся битрейтом для более стабильного соединения.

aptX 128 / 256 / 352 / 384 кбит/с

aptX HD 192 / 384 / 529 / 576 кбит/с

aptX Low Latency 352 кбит/с

aptX Adaptive 276-420 кбит/с

Но самое главное aptX используют жестко заданные профили, которые не может изменить ни производитель смартфона или плеера, ни производитель наушников. А значит, вы всегда будете знать наперед, какое качество звука вы получите без сюрпризов.

Но, чтобы получить все эти классные разновидности, aptX придется немало заплатить. Ведь каждую разновидность aptX нужно отдельно лицензировать у Qualcomm. Плюс нужно будет докупать еще всякие чипы для поддержки самых классных функций.

Типа TrueWireless Stereo, которая позволяет направлять два независимых сигнала в оба наушника.

А вот наушники HUAWEI умеют это делать за счет своих технологий, поэтому они часто и стоят дешевле, и батарейку держат лучше. Сила вертикальной интеграции.

Ну а без всех дополнительных плюшек aptX — кодек не плохой, но опять же, по всем параметрам, не выдающийся. Впрочем, вы сами можете послушать разницу в звучании SBC, aptX и aptx HD прямо у себя в браузере. Благодаря вот этому чудесному человеку с Хабра.

Особо обратите внимание на эквалайзере, как SBC внаглую отрезает все частоты после 20 кГц. Картинка кликабельна и ведёт на плеер из статьи.

И тут мы потихоньку приближаемся к выдающимся кодекам для ценителей самого качественного звука. Конечно же речь про LDAC.

Это так называемый Hi-Res кодек от Sony и его главная отличительная черта — поддержка высоких битрейтов — вплоть до 990 кбит/с и частоты дискретизации до 96 кГц

303/606/909 кбит/с (для 44.1 и 88.2 кГц)

330/660/990 кбит/с (для 48 и 96 кГц)

Кодек очень распространенный, так как энкодер LDAC (libldac) входит в стандартную поставку Android, начиная с 8-й версии ОС. Ну и конечно он поддерживается наушниками Sony.

Кодек способен выдавать CD-качество без потерь, в отличие от aptX HD, который всё-таки близок к CD-качеству, но не совсем. Все это подтверждают тесты SoundGuys.

И недостатка у кодека буквально два:

Короче, кодек явно не для пробежек.

Плюс есть третий недостаток. На низком битрейте, который для этого кодека целых 330 кбит/с, LDAC проигрывает по качеству и SBC и AAC и aptX и ситуацию усугубляет то, что многие смартфоны по умолчанию врубают именно такое качество.

Какое качество выставляет ваш смартфон можно посмотреть в настройках для разработчика.

HWA LHDC — Low Latency High-Definition Audio Codec

Но не спешите расстраиваться, если главный аудиофильский кодек вас разочаровал. Ведь есть еще более аудиофильский кодек, который лишен недостатков LDAC.

Имя этому кодеку LHDC или HWA, его по разному называют.

Так вот LHDC, что буквально значит кодек высокого разрешения с низкими задержками. Он разработан союзом Hi-Res Wireless Audio и компанией Savitech. А продвигает кодек в массы HUAWEI. Впервые он появился в смартфоне HUAWEI Mate 10. А сейчас он поддерживается во все новых смартфонах HUAWEI и еще в куче смартфонах Xiaomi:

Н в будущем его поддержка может появиться вообще во всех смартфонах, потому как он поддерживается Android 10 и является частью AOSP.

Так вот, LHDC можно сказать прокаченная версия LDAC. Потому что он забирает все плюсы LDAC, а именно, высокий битрейт, вплоть до 900 кбит/с и частоту дискретизации до 96 кГц.

LHDC — 400/560/900 кбит/с

Но при этом добавляет две версии кодека с низкой задержкой, вот с такими названиями:

LHDC с низкой зарежкой = LDHC-LL или LARC

И решает главную проблему LDAC — слабую надёжность соединения.

В общем, LHDC — пока претендент номер один на звание идеального кодека для аудиофилов. Но чтобы в этом наверняка убедиться нужно дополнительное подробное тестирование. Пока информации в сети о кодеке мало.

Отсюда резонный вопрос, у меня тут наушники от HUAWEI и я рассказываю про кодек от HUAWEI. А есть ли он в этих наушниках?

Эм… нет. Это базовая модель, в которой особое внимание уделили оптимизации.

Но самый интересный и интригующий нюанс, эти наушники поддерживают новую версию Bluetooth 5.2, в которую добавили поддержку нового кодека пришедшего на смену SBC. Кодек называется LC3 и он должен произвести революцию в мире беспроводного аудио такую же, как в свое время произвел формат MP3.

Чтобы вы понимали, при битрейте в два раза ниже чем SBC, новый кодек звучит на слух практически неотличимо от несжатого аудио.

Это действительно большой прорыв. Но, несмотря на то, что LC3 — это неотъемлемая часть Bluetooth 5.2 и всё устройства с новым Bluetooth должны поддерживать новый кодек, пока нет ни одного смартфона с Bluetooth 5.2. И эти наушники тоже пока что не поддерживают ни новый кодек, ни новые фишки Bluetooth 5.2, которые сами по себе — отдельный большой разговор. В будущем, возможно поддержку добавят, но мы точно не знаем.

Поэтому об LC3 и Bluetooth 5.2 мы поговорим в отдельном большом материале.

Итоги

Мы рассказали не обо всех кодеках, а только о самых популярных. Например, мы не упомянули о Samsung Scalable Codec, у которого основная фишка стабильность соединения, и это по сути конкурент aptX Adaptive. Не упомянули про UAT-кодек с бешеным битрейтом 1,2 МБит/с, который работает только через приложение Hiby Music.

Мы поговорили только про самые популярные кодеки иначе разговор был бы бесконечный. Поскольку информации много, для вашего удобства мы составили сравнительную табличку, чтобы вам было проще ориентироваться.

А если вам приглянулись наушники HUAWEI FreeBuds 4i — ныряйте по ссылке. Как обычно там вас ждут подарки и специальные предложения от HUAWEI.

Источник

Bluetooth-кодеки и беспроводной звук на смартфоне для «чайников»

TWS-наушники захватывают рынок, словно эпидемия, и с переходом на беспроводной звук у людей появляется масса вопросов, ответы на которые приходится выискивать по всему интернету. Но интернет, к сожалению, бывает разным и нередко сайты перепечатывают одну и ту же недостоверную информацию, которая лишь сбивает с толку.

Кто-то называет кодек SBC мусором, не пригодным даже для прослушивания музыки в шумном метро, другие считают «айфоновский» кодек AAC лучшим изобретением человечества, а популярный кодек LDAC от Sony — маркетинговой ерундой, не заслуживающей никакого внимания.

В этой статье я постараюсь максимально просто и в то же время подробно ответить на все популярные вопросы касательно Bluetooth-кодеков и беспроводного звука.

Надеюсь, будет интересно и познавательно!

Что вообще такое Bluetooth-кодеки и какое отношение они имеют к звуку?

Само слово кодек — это акроним, образованный от двух слов: кодировщик и декодировщик. Собственно, Bluetooth-кодек — это программа (алгоритм), которая может закодировать информацию, уменьшив ее размер, а затем раскодировать для воспроизведения.

Существует множество различных Bluetooth-кодеков. Одни позволяют передавать больше данных в секунду (имеют более высокий битрейт), другие не требуют серьезных вычислений при кодировании/декодировании файла, что хорошо влияет на время автономной работы устройств. Отличается и сам алгоритм сжатия аудиофайлов. На сегодняшний день самыми популярными Bluetooth-кодеками являются:

Работают кодеки следующим образом. Вы запускаете на своем смартфоне музыку в любом формате (mp3/aac/flac) или потоковый сервис (например, YouTube Music). Смартфон раскодирует эти данные, а затем снова кодирует их при помощи Bluetooth-кодека и отправляет закодированный сигнал на наушники.

Наушники декодируют (расшифровывают) тем же кодеком полученные данные, обрабатывают их и преобразовывают в аналоговый сигнал, заставляя динамики наушников вибрировать, создавая тем самым звуки.

Чтобы все это работало, наушники должны поддерживать тот же кодек, что и смартфон, иначе они не смогут раскодировать полученные данные.

Не важно, в каком формате хранится ваша музыка (mp3, flac, wav), смартфон в любом случае ее предварительно раскодирует, а затем снова закодирует перед отправкой по Bluetooth.

Это хорошо заметно на тестовом графике от SoundGuys, в котором они сравнили эталонный AAC-файл с тем, что смартфоны отправили на наушники, используя свои AAC-кодеки:

Для тех, кто не понимает, что здесь изображено, просто скажу, что iPhone удалил в оригинальном AAC-файле часть информации о звуке (начиная с 19000 Гц). На других смартфонах ситуация гораздо хуже, но об этом поговорим позже.

А можно я просто куплю наушники, не загружая себе всем этим голову?

Проблема в том, что на рынке нет ни одной модели Bluetooth-наушников и ни одного смартфона, которые бы поддерживали сразу все кодеки. Например:

Более того, очень многие устройства поддерживают минимум два кодека и если вы будете понимать, что они из себя представляют, то сможете выбрать наиболее подходящий.

И есть еще одна причина, по которой было бы, все же, неплохо разобраться в этом вопросе. Начитавшись «желтой прессы» (техноблогеров), многие увидели в кодеке aptX спасение и считают его залогом божественного звука. Этим, естественно, сразу же воспользовались производители, наводнив рынок копеечными наушниками с отвратительным звуком, но зато с поддержкой заветного aptX.

Поэтому предлагаю продолжить наш разговор, чтобы не попадаться на все эти уловки.

Влияет ли Bluetooth-кодек на качество звука? Или несколько слов о том, как кодируется звук и что именно теряется при сжатии

С одной стороны, кодек действительно влияет на звучание. Более того, чем вы моложе — тем сильнее это влияние. И дело здесь не в юношеском максимализме или самовнушении (хотя, последний фактор может играть значительную роль), а в том, что закодированный файл теряет часть информации о звуке.

Все перечисленные выше кодеки сжимают звук с потерями. Однако не следует бояться слова потеря, так как потерять можно не только полезную, но и совершенно бесполезную информацию.

Так, что же удаляют кодеки с оригинальной записи? Гитарную партию или, может, бэк-вокал?

Думаю, многие знают о том, что человек способен слышать звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Причем верхняя граница очень сильно зависит от возраста. Для среднестатистического человека следующая таблица показывает приблизительный предел слышимости:

Так вот, первое, что делают Bluetooth-кодеки — это просто удаляют всю звуковую информацию, свыше определенной частоты. Какой-то кодек может удалить все, что выше 18000 Гц (18 кГц), другой — все, что выше 15 кГц. Соответственно, в зависимости от возраста и кодека, кто-то при очень внимательном прослушивании на качественных наушниках сможет заметить потерю.

Но это далеко не вся история. Разные частоты мы также слышим по-разному. Например, частоту 1000 Гц мы прекрасно услышим на громкости 30 децибел, а вот частоту 80 Гц — нет. Как именно мы воспринимаем все частоты, наглядно показано на следующем графике:

Соответственно, все, что находится под линией порога слышимости, можно смело удалять из файла.

Но и это еще не все! Оказывается, одни звуки могут легко скрывать другие. Например, если вы будете говорить спокойным голосом возле проезжающего поезда, ваш собеседник будет слышать только звук поезда. В этом случае, поезд скрывает (маскирует) голос.

Получается, громкий звук на определенной частоте оказывает маскирующий эффект на ближайшие частоты. Например, громкий звук на частоте 250 Гц будет оказывать определенное влияние на все остальные звуки в диапазоне от 60 до 1000 Гц. И если другой звук в этом диапазоне будет не достаточно громким (ниже границы маскировки), вы его никак не услышите:

Значит, при кодировании удаляем и все эти звуки! То есть, кодек удаляет даже то, что мы могли прекрасно услышать, если бы «по соседству» не оказался громкий маскирующий звук.

Более того, когда этот громкий звук исчезает, мы не мгновенно начинаем различать то, что было «скрыто». В зависимости от частоты и громкости, время маскировки может длиться еще 100 мс. Разумеется, кодек подчистит и всю информацию в этом промежутке времени.

Получается, мы удалили столько данных, а разницу практически никто не услышит! Все это называется психоакустическим сжатием.

Но это еще не конец истории. Дело в том, что при записи (скажем, на студии), мы преобразовываем звук в электрическое напряжение. Чем громче звук — тем выше напряжение. Чтобы оцифровать это напряжение (аналоговый сигнал), нам просто нужно непрерывно (очень часто) записывать значение напряжения и сохранять его в виде чисел.

Например, если громкость звука определенной частоты нарастает, мы можем оцифровать его, условно записав такие значения: 765, 767, 770, 800 и так далее.

Но когда Bluetooth-кодек кодирует и сжимает звук, вместо больших чисел он может просто сохранять разницу между значениями. Незачем хранить числа 765, 767, 770 и 800, если можно просто сохранить начальное значение (765) и дальше записать разницу между последующими числами: 2 (767-765), 3 (770-767) и 30 (800-770).

Для CD-качества мы делаем такие замеры и записи более 44 тысяч раз в секунду. Но не забывайте, что звук-то у нас стерео, а значит, нужно отдельно записывать все значения с такой частотой для правого и левого наушника. Используя описанный алгоритм и сохраняя лишь разницу, мы можем немного сжать файл (называется такой метод дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией).

Но даже это еще не полная картина. Так как все значения записываются в виде нулей и единичек, можно присвоить длинным последовательностям бит — короткие коды. Например, заменять 00000000 на 00, а 00000001 на 01. Чем чаще какая-то последовательность встречается, тем более короткий код для нее выбираем. Такой метод называется кодом Хаффмана.

И на этом я, пожалуй, остановлюсь, сделав следующий вывод:

Не всегда низкий битрейт означает худшее качество, равно как и увеличение битрейта далеко не всегда улучшает качество звука

Для сравнения, кодек AAC с битрейтом 256 кбит/с выдает качество, аналогичное MP3 с битрейтом 320 кбит/с, так как имеет более сложный и эффективный алгоритм сжатия.

К слову, если вы не знаете, что такое битрейт, то это просто количество данных, передаваемых за одну секунду. Именно снижение битрейта является главной задачей любого Bluetooth-кодека, так как его пропускная способность довольно сильно ограничена.

Выше я говорил, что для эталонного CD-качества нужно более 44 тысяч раз в секунду (44.1 кГц) записывать значение напряжения (громкость звука), используя 16 бит для хранения значений. В этом случае, очень легко посчитать битрейт такой записи, просто умножив 16 на 44.1.

Получается 705.6 кбит/с, но так как у нас стерео-звук, нужно еще умножить это число на два (для левого и правого наушника отдельно), что дает битрейт 1411 кбит/с (705.6*2).

Именно такой битрейт требуется для передачи максимально качественного звука без малейших потерь (CD-Audio). Сравните это с битрейтом популярных кодеков:

О том, как именно влияет такое снижение битрейта, я расскажу чуть ниже. А пока ответим на один популярный вопрос.

Зависит ли качество звука в Bluetooth-наушниках от смартфона?

Или можно перефразировать этот вопрос так: стоит ли покупать более дорогой смартфон (как источник звука), чтобы возросло качество звучания Bluetooth-наушников?

Эти вопросы родились не на пустом месте, так как многие слышали о том, что качество источника звука заметно влияет на звучание проводных наушников.

Связано это с тем, что именно смартфон преобразовывает цифровой сигнал в аналоговый. Соответственно, от качества этого преобразования зависит и качество звука. Чем лучше аудио-чип в смартфоне, тем качественнее звучание.

Но в беспроводных наушниках все происходит иначе. Смартфон просто посылает цифровой сигнал в наушники со встроенными аудио-чипами и они самостоятельно занимаются цифро-аналоговым преобразованием. В этом плане аналогия с проводными наушниками не работает, так как аудио-чип смартфона не имеет никакого отношения к конечному результату.

И это очень важно понимать, чтобы не купить дешевые наушники с поддержкой, например, aptX кодека. Благодаря aptX, наушники действительно получат данные неплохого качества, но дешевый аудио-чип и другие компоненты (включая динамики), полностью испортят всю картину.

Тем не менее, смартфон может влиять на качество беспроводного звука. Все дело, опять-таки, в кодеках. Таким ярким примером можно считать кодек AAC, качество работы которого сильно зависит от смартфона. На iPhone используется наиболее качественный кодировщик Apple AAC, а вот Android-смартфоны используют бесплатный аналог от Fraunhofer IIS.

На графике от SoundGuys очень хорошо видно, как сильно обрезаются частоты при кодировании AAC на Android-смартфонах и на iPhone:

Как видим, Huawei обрезает все звуки при кодировании в AAC после 14.2 кГц, что будет заметно любому слушателю. Samsung уничтожает в AAC все, что выше 17 кГц, а вот iPhone кодирует звук вплоть до 19 кГц, что является лучшим показателем среди всех смартфонов (если мы говорим об AAC-кодеке).

Более того, нужно учитывать и то, как именно смартфон кодирует звук. Дело в том, что AAC — наиболее требовательный к ресурсам кодек, потому что он использует самую продвинутую психоакустическую модель. А в Android-смартфонах обработка звука не наделена важнейшим приоритетом, из-за чего возрастает задержка звука при передаче на наушники.

Задержка звука или latency — это промежуток времени, прошедший с момента появления звука до того, как вы его услышите. При прослушивании музыки это не играет особой роли, но вот при просмотре фильмов или во время игр, задержка может очень сильно испортить весь процесс.

Хуже всего то, что от кодека задержка зависит не очень сильно, а основное влияние оказывает сам смартфон. Это хорошо видно на следующем графике, где сравнивается задержка звука (в миллисекундах) на разных смартфонах с разными кодеками:

Как видим, на смартфоне Google Pixel 3 XL разница между кодеками не превышает 100 мс, причем, кодек AAC дает самую большую задержку из-за своей вычислительной сложности. Примерно такая же ситуация наблюдается и во всех остальных случаях, то есть, кодек влияет не так сильно. Но если сравнивать задержку звука между смартфонами, можно получить разницу в 300 мс!

Для справки, любой человек легко ощутит задержку в 150 мс, а на смартфоне Huawei она доходит до 600 мс. Поэтому смартфон действительно влияет на качество беспроводного звука. В плане задержки — ощутимо, в плане аудио-качества разницу заметят не все пользователи.

Кстати, задержка звука на современных смартфонах проявляется зачастую только в играх, так как при просмотре видео оба устройства определяют скорость задержи, а затем смартфон искусственно рассинхронизирует звук и видео так, чтобы картинка немножко отставала от звуковой дорожки. В результате мы не ощущаем никакой задержки звука.

Если вы не уверены, работает ли эта технология на вашем устройстве, просто попробуйте поставить видео в YouTube на паузу (естественно, с подключенными по Bluetooth наушниками). Если технология не работает, видео моментально приостановится, в противном случае между нажатием кнопки паузы и самой паузой произойдет небольшая задержка (несколько сотен миллисекунд).

Зависит ли качество звука в Bluetooth-наушниках от качества файла или приложения?

Частично я уже отвечал на этот вопрос в начале статьи, где говорил, что смартфон в любом случае раскодирует любой файл или поток, а затем заново закодирует его Bluetooth-кодеком. Поэтому не важно, будете ли вы слушать «аудиофильские» flac-файлы без сжатия в максимальном качестве или mp3-файлы, смартфон извлечет из них звуковые данные и закодирует с потерями выбранным кодеком.

Но как быть с потоковыми сервисами? Ведь, если музыка через YouTube Music будет идти с битрейтом 128 кбит/с, тогда при передаче по Bluetooth, даже самый лучший кодек ничего не сможет изменить.

Естественно, если вы хотите получить максимально возможное качество, следует выбирать музыкальные приложения с поддержкой высокого битрейта. Чтобы лучше ориентироваться в приложениях для смартфонов, посмотрите данные в этой таблице:

Повторюсь, кодек AAC с битрейтом 256 кбит/с соответствует качеству mp3 с битрейтом 320 кбит/с. Что интересно, согласно Wikipedia, менее 1% людей способны услышать разницу между mp3 320 кбит/с и несжатым оригиналом:

Источник

Не важно, какой кодек вы будете использовать на наушниках, главное, чтобы исходные данные (потоковая музыка) обладали достаточно высоким качеством. Другими словами, не обязательно использовать наушники с кодеком AAC, чтобы услышать разницу между, скажем, бесплатным YouTube и YouTube Premium.

Какой же кодек лучше: SBC, AAC, aptX или LDAC? Какая между ними разница?

Давайте теперь подробнее рассмотрим каждый кодек, его особенности, преимущества и недостатки.

Кодек SBC

Это самый популярный Bluetooth-кодек в мире по одной простой причине — все до единого беспроводные наушники должны его поддерживать по определению.

Изначально было модным считать этот кодек самым паршивым и неспособным ни на что. Затем мода немножко изменилась, когда стали появляться неофициальные модификации кодека с поддержкой высокого битрейта (вплоть до

600 кбит/с). Но так как воспользоваться этими модификациями способны лишь единицы, этот факт можно игнорировать.

По сути, сам кодек не ограничивает битрейт, но официально ни одно устройство не поддерживает битрейт для SBC кодека выше 328 кбит/c. Бывают и неприятные исключения, когда наушники искусственно занижают битрейт. Ярким примером может служить модель Huawei Freebuds 3 (см. наш обзор), у которых SBC-кодек ограничен 229 кбит/c. Такая неопределенность и зависимость от устройств слегка портит репутацию кодека.

Вторым важным отличием кодека являет сам алгоритм сжатия. Битрейт распределяется не равномерно, а динамически от нижних к верхним частотам. Если кодек израсходует «весь запас» на нижние и средние частоты, верхние просто обрежутся и мы потеряем часть информации о звуке.

Говоря в целом, кодек SBC — это начальный вариант, но на некоторых Android-смартфонах он может звучать лучше, чем AAC.

Как бы там ни было, дни его сочтены. В канун Нового года (31 декабря 2019 года) официальный разработчик Bluetooth SIG представил новый кодек LC3, являющийся не просто заменой SBC, а маленькой революцией в области беспроводного звука.

Дело в том, что все современные кодеки подключаются к смартфону, используя протокол Bluetooth Classic, развитие которого остановилось на третьей версии. Все, что было дальше, связано с новым протоколом Bluetooth LE (Low Energy или низкое энергопотребление), не совместимым с Bluetooth Classic и не поддерживаемым ни одними наушниками. Этот протокол (например, Bluetooth 5) используется только для фитнес-трекеров, смарт-часов и другой носимой электроники.

Но с приходом Bluetooth 5.2 (LE) впервые появится поддержка звука Low Energy Audio (LE Audio) с новым высокоэффективным кодеком LC3, качество звука которого при битрейте 160 кбит/с будет превышать качество кодека SBC с битрейтом 345 кбит/с:

Естественно, Bluetooth 5.2 с LE Audio принесет и другие нововведения, но об этом поговорим как-нибудь в другой раз.

Что касается первых устройств с поддержкой Bluetooth 5.2 и кодека LC3, они появятся не ранее конца 2020 года.

Кодек AAC

Самый сложный в плане вычислений. Это единственный кодек, использующий сложную психоакустическую модель (MP3 также использует психоакустику, но менее качественные алгоритмы). При использовании iPhone, услышать разницу между AAC-кодеком и эталонным CD-качеством очень сложно.

Тем не менее, любые AirPods тяжело назвать музыкальными наушниками. Даже в самой дорогой модели AirPods Pro (см. наш обзор) нет ни широкой сцены, ни превосходного разделения инструментов, также хромает детализация звука. Но важно понимать, что это проблемы наушников, а не кодека AAC.

Поэтому, если вы ищите хороший звук на iPhone, есть смысл купить более качественные наушники с поддержкой все того же кодека AAC. Те же Sony WF-1000XM3 (см. наш обзор) будут звучать на порядок лучше.

Кодеки aptX, aptX HD, aptX LL (Low Latency) и aptX Adaptive

Эти кодеки не используют психоакустическую модель. Для кодирования разных частот выделяется разное количество бит, при этом, чем выше частота — тем ниже битрейт (меньше бит) и, соответственно, выше шум. Таким образом, кодек aptX отлично сжимает звук до 5.5 кГц, затем динамический диапазон немного падает, а после 11 кГц и вовсе количество бит, используемых для кодирования, сокращается в 4 раза.

В принципе, кодек также учитывает особенности человеческого слуха и выделяет меньше бит для тех частот, которые мы слышим гораздо хуже. Но, если слушать музыку достаточно громко (свыше 100 дБ), можно услышать шум на высоких частотах.

Эту проблему решает вариация кодека под названием aptX HD, в котором для кодирования каждой полосы частот просто дополнительно выделяется по 2 бита. Например, aptX выделяет 8 бит на кодирование частот от 0 до 5500 Гц, в то время, как aptX HD выделяет на этот диапазон 10 бит. То же касается и остальных частот.

Кодеки aptX и SBC примерно дают одинаковое качество звука на низких частотах, но SBC начинает терять в качестве от 2.5 кГц, в то время, как aptX — от 5.5 кГц. В любом случае, aptX HD будет всегда звучать заметно лучше aptX, SBC и AAC.

В некоторых наушниках, телевизорах и аудио-системах встречается кодек aptX LL (Low Latency), главной особенностью которого является очень низкая задержка звука. Если в обычных кодеках задержка (не алгоритмическая) может достигать 300 и более миллисекунд, то использование кодека aptX LL гарантирует дает задержку менее 40 мс, что практически не ощутимо для большинства пользователей.

Однако проблема с этим кодеком заключается в том, что ни один смартфон не поддерживает aptX Low Latency. Связано это с тем, что для снижения задержки данный кодек требует наличие дополнительной физической антенны внутри смартфона.

Если у вас уже есть наушники с aptX LL и вы хотите получить минимальную задержку звука со своим смартфоном, придется докупать специальный Bluetooth-адаптер с aptX LL, который подключается по USB-C к телефону.

Чтобы решить эту проблему и добавить поддержку «быстрого» кодека на смартфоны, компания Qualcomm (владелец семейства кодеков aptX) не так давно представила самый новый кодек — aptX Adaptive, который заменит собой aptX LL. Он вобрал в себя всё лучшее, что было у компании: высокое качество aptX HD и низкую задержку aptX Low Latency.

Так как aptX Adaptive не требует наличие дополнительных антенн, задержка звука здесь более высокая, чем у aptX LL, но разница составляет всего 40-50 мс (чуть менее 40 мс для aptX LL против 80-90 мс для aptX Adaptive).

Другой важной особенностью aptX Adaptive является его способность адаптироваться к качеству сигнала. Когда эфир перегружен, битрейт aptX Adaptive может динамически снижаться до 279 кбит/с, однако из-за новых алгоритмов сжатия звучать он будет в точности, как устаревший aptX с битрейтом 384 кбит/с. Когда же связь хорошая, битрейт может подниматься вплоть до 420 кбит/с и звучать при этом лучше aptX HD с битрейтом 576 кбит/с.

Кроме того, aptX Adaptive использует те же 24 бита для кодирования частот, что и aptX HD, в то время как базовый aptX использует только 16 бит.

Кодек aptX Adaptive имеет обратную совместимость с aptX и aptX HD. То есть, если ваши наушники будут поддерживать только aptX Adaptive, а на смартфоне этого кодека нет, наушники смогут использовать либо aptX, либо aptX HD. Обратной совместимости с кодеком aptX LL нет. То есть, наушники с поддержкой aptX Low Latency не смогут подключиться к смартфону с кодеком aptX Adaptive.

Более подробное сравнение всех этих кодеков смотрите в таблице ниже:

И последняя важная деталь. Семейство кодеков aptX является собственностью компании Qualcomm и каждый, кто хочет использовать их в своих продуктах, должен платить лицензионные отчисления. Причем, aptX, aptX HD, aptX LL и aptX Adaptive нужно лицензировать по отдельности, из-за чего на рынке очень мало наушников, которые бы одновременно поддерживали все эти кодеки.

Кодек LDAC

Этот кодек является самым лучшим и самым худшим одновременно. С одной стороны, он поддерживается практически всеми Android-смартфонами, но в то же время очень редко встречается на наушниках (только на некоторых моделях от Sony).

Кодек поддерживает 3 различных битрейта: 330, 660 и 990 кбит/с (для музыки с частотой дискретизации 44.1 кГц эти значения немного отличаются, но не суть важно).

Так вот, при использовании битрейта 330 кбит/с, LDAC будет звучать хуже любого другого кодека (SBC, AAC, aptX, aptX HD) и, что самое интересное, некоторые смартфоны подключаются к совместимым наушникам именно с битрейтом 330 кбит/с. Поэтому нужно вручную проверять этот параметр.

Что касается LDAC 660 и 990 кбит/с, этот кодек позволяет без потерь передать CD-качество, в плане чего является лучшим кодеком. Прослушивание музыки в CD-качестве на беспроводных наушниках с кодеком LDAC от 660 кбит/с ничем не уступает проводным наушникам.

Основной хейт и все претензии к этому кодеку заключаются в том, что Sony рекламирует его как Hi-Res кодек, способный передавать Hi-Res Audio без потерь, что является откровенным враньем (для передачи Hi-Res звука без потерь нужно, как минимум, в 2 раза выше битрейт). Но если игнорировать весь этот «Hi-Res маркетинг», LDAC — действительно лучший кодек для прослушивания музыки в CD-качестве без потерь (1411 кбит/с).

Как узнать, какой кодек Bluetooth используется на смартфоне и как выбрать другой кодек?

Для того, чтобы узнать, какой кодек был выбран устройствами при подключении наушников, нужно вначале активировать скрытые настройки на Android-смартфоне (они называются параметрами разработчика). Для этого:

Теперь подключаем Bluetooth-наушники и делаем следующее:

Если желаете, просто заходите в этот раздел и выбирайте любой другой поддерживаемый кодек (перед этим нужно отключить наушники).

Подытоживая все вышесказанное, можно расположить самые популярные Bluetooth-кодеки следующим образом (по возрастанию качества):

И последний момент! Зачастую, при переключении наушников на другой кодек, вы будете слышать разницу в звуке. Но связано это будет скорее не с качеством кодека (если мы говорим об SBC, AAC или aptX), а с тем, что для каждого кодека производитель может изменять настройки эквалайзера и других параметров DSP, встроенного в наушники.

Алексей, глав. редактор Deep-Review

P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!

Как бы вы оценили эту статью?

Нажмите на звездочку для оценки

Внизу страницы есть комментарии.

Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!

Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?

Источник