Kas yra „Bluetooth LC3“ kodekas? Ar tai geriau nei SBC?

CES 2020 renginyje „Bluetooth Special Interest Group“ rinkodaros viceprezidentas Kenas Kolderupas paskelbė, „Bluetooth Low Energy“ – naujo tipo „Bluetooth“ garso perdavimo technologijos, kuri naudojo mažesnę galią ir siūlė geresnę galią, gimimas kokybės.

Šios technologijos pagrindas buvo naujas garso kodekas, vadinamas Low Complexity Communication Codec (LC3). Tai kelia klausimą: ar šis kodekas yra geresnis už SBC, pagrindinį garso perdavimo per „Bluetooth“ ryšį? Na, išsiaiškinkime.

„Bluetooth“ tipų supratimas

Prieš lyginant kodekus, būtina suprasti šių dviejų „Bluetooth“ technologijų skirtumą šiandien. Apskritai yra dvi pagrindinės „Bluetooth“ kategorijos. Štai trumpa abiejų apžvalga.

Klasikinis Bluetooth

Taip pat žinomas kaip „Bluetooth Basic Rate / Enhanced Data Rate“ (BR / EDR), „Bluetooth Classic“ naudoja radijo imtuvų rinkinį, skirtą duomenims perduoti didesniu bitų dažniu. Šis bitų dažnis daugeliu atvejų svyruoja nuo 1 iki 3 Mb/s. Dėl šios didelės bitų spartos „Bluetooth Classic“ naudojamas garso perdavimui belaidėse ausinėse, garsiakalbiuose ir automobilių pramogų sistemose.

„Bluetooth Low Energy“ (BLE)

Palyginti su klasikiniu „Bluetooth“, mažai energijos naudojančiame „Bluetooth“ naudojami specialūs mažos energijos radijo imtuvai. Dėl to, Bluetooth Low Energy perkelia duomenis sunaudodama mažiau energijos. Be to, šis energijos vartojimo efektyvumas sumažina bitų spartą iki didžiausios 2 Mb/s. Be to, BLE siūlo du mažesnio perdavimo sparta – 125 ir 500 kbps.

Dėl mažesnio pralaidumo ir energijos suvartojimo mažai energijos sunaudojantis Bluetooth naudojamas duomenims perduoti į išmaniuosius laikrodžius ir kitus išmaniuosius įrenginius, kurie nelabai priklauso nuo duomenų.

Atsižvelgiant į BLE pralaidumo apribojimą, „Bluetooth Classic“ yra pagrindinė garso perdavimo belaidžiu būdu priemonė. Tačiau viskas pasikeitė 2020 m., kai „Bluetooth Special Interest Group“ išleido LC3. Bet kaip vienas kodekas gali pakeisti viską? Prieš atsakydami į tai, turime nustatyti, kaip garsas siunčiamas per „Bluetooth“.

Kaip garsas siunčiamas per „Bluetooth“?

Kaip paaiškinta anksčiau, „Bluetooth Classic“ dažnai naudojamas garsui perduoti belaidžiu būdu. Norėdami tai padaryti, jūsų įrenginyje saugoma muzika radijo bangomis siunčiama į belaides ausines.

Šios bangos generuojamos naudojant didelės energijos „Bluetooth“ radijo imtuvus, o vienetai ir nuliai perduodami į belaidį įrenginį keičiant siunčiamų bangų dažnį. Tačiau „Bluetooth Classic“ pralaidumas yra ribotas, todėl juo negalima siųsti aukštos kokybės garso. Būtent čia į paveikslėlį patenka kodekai.

Dauguma garso failų, kuriuos transliuojate per „Bluetooth“, naudoja tokius kodekus kaip SBC, AAC, Aptx, LDAC ir LHDC. Pagrindinis šių kodekų tikslas yra suspausti garso failus, kad būtų galima juos perduoti per „Bluetooth“. Tada šie suspausti failai siunčiami į imtuvą, išspaudžiami ir atkuriami.

Kaip veikia garso kodekai

Kai garsas nesuspaustas, jis užima daug vietos. Kad viskas būtų gerai, nesuspausto garso failo bitų sparta yra 1,4 Mb/s. Tai reiškia, kad transliuoti vieną sekundę nesuspausto garso; jūsų išmanusis telefonas turi siųsti 1,4x10^6 bitų informacijos į jūsų ausines naudodamas „Bluetooth“.

Jei pažvelgsite į „Bluetooth Classic“ pralaidumą, pamatysite, kad jis gali siųsti duomenis 3 Mb/s bitų sparta. Todėl galite daryti išvadą, kad kodekai nereikalingi, bet yra klaida. 3Mb/s yra teorinis maksimumas.

Geriausiu atveju realiomis sąlygomis maksimalus klasikinio „Bluetooth“ kanalo pralaidumas yra apie 900 Kbp/s. Šie rodikliai pasiekiami tik tada, kai tenkinamos konkrečios sąlygos ir naudojami įrenginiai didelės raiškos Bluetooth kodekai. Daugeliu atvejų „Bluetooth“ perdavimo sparta yra tik 320 Kb/s. Dėl šio pralaidumo apribojimo, norint suspausti į ausines siunčiamo garso failo dydį, reikalingi kodekai.

Siųstuvas ir imtuvas garso perdavimui turi naudoti tuos pačius kodekus. Jei kuris nors iš įrenginių nepalaiko konkretaus kodeko, naudojant „Bluetooth Classic“ perdavimas perkeliamas į numatytąjį kodeką SBC. Įrenginiams, naudojantiems BLE garsą, numatytasis kodekas yra LC3.

Kas yra LC3?

Garso perdavimas per BLE buvo neįmanomas, nes „Bluetooth Classic“ kodekai negali užtikrinti aukštos kokybės garso tokiu mažu bitų dažniu. „Bluetooth“ specialiųjų interesų grupė sukūrė LC3 kodeką, kad išspręstų šią problemą. Siūlydami geresnės kokybės garsą mažesniu bitų dažniu, įgalinote aukštos kokybės garso perdavimą per BLE.

Kalbant apie skaičius, LC3 kodekas gali užtikrinti tokią pat garso kokybę kaip SBC per pusę mažesnio bitų perdavimo spartos. Dėl šio didesnio suspaudimo LC3 kodekas sumažina delsą ir energijos suvartojimą, todėl belaidės ausinės gali pasiūlyti geresnį akumuliatoriaus veikimo laiką esant mažesniam delsos laikui. Šis mažesnis delsos laikas pagerina naudotojo patirtį dirbant realiuoju laiku, pvz., žaidimus, ir leidžia naudoti kodeką skambinant laisvų rankų įranga.

Prieš LC3 ausinėse buvo naudojami du skirtingi kodekai, būtent Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) ir Hands-Free Profile (HFP). Nors A2DP buvo sukurtas aukštai kokybei, HFP buvo naudojamas balso duomenims perduoti per Bluetooth.

Dėl mažo delsos reikalavimų skambinimo laisvų rankų įranga programoms laisvų rankų įrangos profilio garso kokybė prasta. Tačiau dėl telekomunikacijų pažangos, pvz., VoIP, dabar gauname aukštos kokybės net belaidžio telefono skambučius. Tačiau HFP apribojimai reiškia, kad garso kokybė pablogėja, jei skambindami laisvų rankų įranga naudojame Bluetooth ausines.

Čia į vaizdą atsiranda LC3, nes jis gali perduoti aukštos kokybės garsą iš ausinių mikrofono į telefoną ir atvirkščiai esant mažam delsos laikui.

SBC vs. LC3? Kuris yra geresnis?

Lyginant kodekus, pagrindinis parametras, į kurį reikia atsižvelgti, yra jų pralaidumas. Kodekas su didesniu bitų dažniu siūlo geresnę kokybę, nes perduoda daugiau garso informacijos, todėl įrenginiai gali geriau atkurti įrašytą garsą.

Kodeko bitų sparta priklauso nuo diskretizavimo dažnio ir bitų gylio. Atrankos dažnis yra dažnis, kuriuo garso signalo mėginiai paimami suspaudimui. Priešingai, bitų gylis apibrėžia bitų skaičių, reikalingą signalo amplitudei nustatyti kiekviename pavyzdyje.

Kodeko bitų sparta gali būti apibrėžta padauginus diskretizavimo dažnį ir bitų gylį. Be šių parametrų, nustatant jo bitų spartą reikia atsižvelgti į garso signalo kanalų skaičių. Mono garsui kanalų skaičius yra vienas, o stereo garso – du.

Todėl galime naudoti šią formulę kodeko pralaidumui rasti:

bitų dažnis = diskretizavimo dažnis x bitų gylis x kanalų skaičius

Atsižvelgdami į šią informaciją, palyginkime du kodekus ir pamatysime jų pralaidumą.

Kai pažvelgsime į skaičius, akivaizdu, kad LC3 kodekas gali pasiūlyti geresnę garso kokybę, palyginti su SBC dėl didesnio bitų perdavimo spartos. Be to, LC3 gali užtikrinti dvigubai geresnę garso kokybę tuo pačiu bitų dažniu, palyginti su SBC. Taip yra todėl, kad jame naudojami geresni glaudinimo algoritmai ir Packet Loss Concealment, todėl siūloma daug geresnė garso patirtis.

Be aukštos kokybės, LC3, palyginti su SBC, siūlo mažesnę delsą, o tai suteikia geresnę vartotojo patirtį realiojo laiko programoms.

Belaidžių ausinių poros naudojamą atranką ir bitų gylį sukonfigūruoja gamintojai. Kadangi jas galima sukonfigūruoti veikti mažesniu bitų dažniu, kad pailgėtų baterijos veikimo laikas ir sumažėtų perdavimo klaidų, kodeko galimybė gali skirtis nuo tikrosios ausinių kokybės.

Ar LC3 ketina visam laikui pakeisti „Bluetooth“ garsą?

LC3 kodekas yra BLE garso pagrindas – svarbiausias „Bluetooth“ specifikacijos pakeitimas per daugiau nei dešimtmetį. Kodekas ne tik sutelkia dėmesį į aukštos kokybės garsą, bet ir daro tai, siūlydamas mažesnį delsą ir energijos suvartojimą.

Atsižvelgiant į šiuos pakeitimus, „Bluetooth“ produktai, maitinami LC3, vartotojams pasiūlys geresnę skambučių ir garso kokybę, naudojant mažiau energijos. Dėl šio mažesnio energijos suvartojimo belaidės ausinės turės ilgesnį akumuliatoriaus veikimo laiką ir kūrėjams galėtų panaudoti šią energiją, kad pasiūlytų geresnes skaičiavimo funkcijas, tokias kaip ekvalaizeriai ir aktyvus triukšmas atšaukimas.