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

Разъём под наушники оканчательно 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.

Требует лицензирования и лицензионных отчислений: $15000 единовременно (или $1000 для компаний с менее 15 работниками) + $0.98 за первые 500000 устройств.

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.

aptX

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.

SBC 10 — 328 кбит/с

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.

LDAC

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

LDAC

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:

1. Маркетинг. Его продвигают как кодек для Hi-Res аудио, отсюда и поддержка частоты дискретизации 96 кГц. Но конечно же, ни один беспроводной кодек даже близко не справится с настоящим Hi-Res.
2. Качество соединения. Оно уж очень слабое. Если слушать на максимальном качестве 990 кбит/с, то стоит подальше отойти от телефона, прикрыть его рукой или просто положить в задний карман, почти гарантированно начинаются небольшие заикания, что сразу же портит кайф от прослушивания качественного звука.

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:

• Huawei P30
• Huawei P20 Pro
• Huawei P20
• Huawei P20 Lite
• Huawei Mate 10 pro
• Huawei Mate 10
• Huawei Mate RS
• Xiaomi Mi 9 Pro 5G
• Xiaomi Mi Note 10 Pro
• Xiaomi Mi Note 10
• Xiaomi Mi 8 Transparent Edition
• Xiaomi Mi 8 Pro
• Pocophone F1
• Xiaomi Mi 8 SE
• Xiaomi Mi 8 Lite
• Xiaomi Mi Max 3
• Xiaomi Mi Mix 3
• Redmi K20
• Xiaomi Mi 9T
• Redmi K20 Pro
• Xiaomi Mi 9T Pro
• Xiaomi Mi 9 SE
• Xiaomi CC9
• Xiaomi Mi 9 Lite
• Redmi K30
• Redmi K30 5G

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.

Post Views: 339