Mikä on Bluetooth LC3 Codec? Onko se parempi kuin SBC?

CES 2020 -tapahtumassa Bluetooth Special Interest Groupin markkinointijohtaja Ken Kolderup ilmoitti Bluetooth Low Energyn syntymä – uudenlainen Bluetooth-äänensiirtotekniikka, joka käytti vähemmän tehoa ja tarjosi parempaa laatu.

Tämän tekniikan ytimessä oli uusi äänikoodekki nimeltä Low Complexity Communication Codec (LC3). Tämä herättää kysymyksen: onko tämä koodekki parempi kuin SBC, Bluetoothin kautta tapahtuva äänen siirto? No, otetaanpa selvää.

Bluetooth-tyyppien ymmärtäminen

Ennen koodekkien vertailua on tärkeää ymmärtää näiden kahden Bluetooth-tekniikan ero nykyään. Yleisesti ottaen Bluetoothilla on kaksi pääluokkaa. Tässä lyhyt katsaus molemmista.

Bluetooth Classic

Bluetooth Classic, joka tunnetaan myös nimellä Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR), käyttää radioita, jotka on suunniteltu lähettämään dataa suuremmilla bittinopeuksilla. Tämä bittinopeus on useimmissa tapauksissa 1-3 Mb/s. Tämän korkean bittinopeuden ansiosta Bluetooth Classicia käytetään äänen siirtoon langattomissa kuulokkeissa, kaiuttimissa ja auton viihdejärjestelmissä.

Bluetooth Low Energy (BLE)

Verrattuna Bluetooth-klassiseen, vähän energiaa kuluttava Bluetooth käyttää erityisiä vähän energiaa kuluttavia radioita. Tästä johtuen, Bluetooth Low Energy siirtää tietoja kuluttaen vähemmän virtaa. Tämä tehotehokkuus kuitenkin pienentää bittinopeuden enintään 2 Mb/s: iin. Lisäksi BLE tarjoaa kaksi alhaisemman bittinopeuden lähetystä 125 ja 500 kbps.

Pienemmästä kaistanleveydestä ja virrankulutuksesta johtuen vähän energiaa kuluttavaa Bluetoothia käytetään tiedon siirtämiseen älykelloille ja muille älylaitteille, jotka eivät ole niin paljon riippuvaisia ​​datasta.

Koska BLE: n kaistanleveys on rajoitettu, Bluetooth Classic on ensisijainen tapa siirtää ääntä langattomasti. Kaikki kuitenkin muuttui vuonna 2020, kun Bluetooth Special Interest Group julkaisi LC3:n. Mutta kuinka yksi koodekki voi muuttaa kaiken? Ennen kuin vastaamme tähän, meidän on määritettävä, kuinka ääni lähetetään Bluetoothin kautta.

Kuinka ääni lähetetään Bluetoothin kautta?

Kuten aiemmin selitettiin, Bluetooth Classicia käytetään usein äänen lähettämiseen langattomasti. Tätä varten laitteellesi tallennettu musiikki lähetetään langattomiin kuulokkeihisi radioaaltojen avulla.

Nämä aallot luodaan korkean energian Bluetooth-radioilla, ja ykkösiä ja nollia välitetään langattomaan laitteeseen muuttamalla lähetettyjen aaltojen taajuutta. Bluetooth Classicilla on kuitenkin rajoitettu kaistanleveys, eikä sillä voi lähettää korkealaatuista ääntä. Täällä koodekit tulevat kuvaan.

Useimmat Bluetoothin kautta suoratoistamasi äänitiedostot käyttävät koodekkeja, kuten SBC, AAC, Aptx, LDAC ja LHDC. Näiden koodekkien päätavoite on pakata äänitiedostoja, jotta ne voidaan lähettää Bluetoothin kautta. Nämä pakatut tiedostot lähetetään sitten vastaanottimeen, puretaan ja toistetaan.

Kuinka äänikoodekit toimivat

Kun ääni on pakkaamaton, se vie paljon tallennustilaa. Jotta asiat saadaan perspektiiviin, pakkaamattoman äänitiedoston bittinopeus on 1,4 Mb/s. Tämä tarkoittaa, että suoratoistaa sekunti pakkaamatonta ääntä; älypuhelimesi on lähetettävä 1,4x10^6 bittiä tietoa kuulokkeihisi Bluetoothin kautta.

Jos katsot Bluetooth Classicin kaistanleveyttä, huomaat, että se voi lähettää dataa 3 Mb/s bittinopeudella. Tästä syystä saatat päätellä, että koodekkeja ei vaadita – mutta siinä on salaisuus. 3Mb/s on teoreettinen maksimi.

Parhaassa tapauksessa todellisissa olosuhteissa klassisen Bluetooth-kanavan maksimibittinopeus on noin 900 Kbp/s. Nämä nopeudet saavutetaan vain, kun tietyt ehdot täyttyvät ja mukana olevat laitteet ovat käytössä korkearesoluutioisia Bluetooth-koodekkeja. Useimmissa tapauksissa Bluetooth-lähetys tarjoaa vain 320 Kb/s bittinopeuden. Tästä kaistanleveysrajoituksesta johtuen koodekkeja tarvitaan pakkaamaan kuulokkeihisi lähetettävän äänitiedoston koko.

Sekä lähettimen että vastaanottimen on käytettävä samoja koodekkeja äänen siirtoon. Jos jokin laitteista ei tue tiettyä koodekkia, lähetys siirtyy oletuskoodekkiin, SBC, käytettäessä Bluetooth Classicia. BLE-ääntä käyttäville laitteille oletuskoodekki on LC3.

Mikä on LC3?

Äänensiirto BLE: n kautta oli mahdotonta, koska Bluetooth Classic -koodekit eivät pysty tuottamaan korkealaatuista ääntä niin alhaisilla bittinopeuksilla. Bluetooth Special Interest Group kehitti LC3-koodekin ratkaisemaan tämän ongelman. Paremman äänenlaadun tarjoaminen pienemmillä bittinopeuksilla mahdollisti korkealaatuisen äänensiirron BLE: n kautta.

Numeroiden osalta LC3-koodekki voi tuottaa saman äänenlaadun kuin SBC puolella bittinopeudella. Tämän suuremman pakkauksen ansiosta LC3-koodekki vähentää latenssia ja virrankulutusta, mikä mahdollistaa langattomat kuulokkeet tarjoavat paremman akun käyttöiän pienemmillä latenssiajoilla. Tämä pienempi latenssi parantaa käyttökokemusta reaaliaikaisissa sovelluksissa, kuten pelaamisessa, ja mahdollistaa koodekin käytön handsfree-puhelusovelluksissa.

Ennen LC3:a kuulokkeissa käytettiin kahta eri koodekkia, Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) ja Hands-Free Profile (HFP). A2DP suunniteltiin korkeaa laatua varten, kun taas HFP: tä käytettiin puhedatan siirtämiseen Bluetoothin kautta.

Handsfree-puhelusovellusten alhaisten latenssivaatimusten vuoksi handsfree-profiilin äänenlaatu on huono. Mutta televiestinnän, kuten VoIP: n, edistymisen myötä saamme nyt korkealaatuisia, jopa langattomien puhelujen kautta. HFP: n rajoitukset tarkoittavat kuitenkin, että äänenlaatu heikkenee, jos käytämme Bluetooth-kuulokkeita handsfree-puheluihin.

Tässä LC3 tulee kuvaan, sillä se pystyy välittämään korkealaatuista ääntä kuulokkeiden mikrofonista puhelimeen ja päinvastoin pienillä viiveillä.

SBC vs. LC3? Kumpi on parempi?

Koodekkeja verrattaessa tärkein huomioon otettava parametri on niiden bittinopeus. Suuremmalla bittinopeudella varustettu koodekki tarjoaa paremman laadun, koska se lähettää enemmän ääniinformaatiota, jolloin laitteet voivat luoda tallennetun äänen uudelleen paremmin.

Koodekin bittinopeus riippuu näytteenottotaajuudesta ja bittisyvyydestä. Näytteenottotaajuus on nopeus, jolla näytteitä äänisignaalista poimitaan pakkausta varten. Bittisyvyys päinvastoin määrittää bittien määrän, joka tarvitaan signaalin amplitudin määrittämiseen kussakin näytteessä.

Koodekin bittinopeus voidaan määrittää kertomalla sekä näytteenottotaajuus että bittisyvyys. Näiden parametrien lisäksi audiosignaalin kanavien lukumäärä on otettava huomioon määritettäessä sen bittinopeutta. Monoäänelle kanavien lukumäärä on yksi, kun taas stereoäänelle se on kaksi.

Siksi voimme käyttää tätä kaavaa koodekin bittinopeuden löytämiseen:

bittinopeus = näytteenottotaajuus x bitin syvyys x kanavien määrä

Näiden tietojen perusteella verrataan kahta koodekkia ja katsotaan niiden bittinopeudet.

Kun katsomme lukuja, on selvää, että LC3-koodekki voi tarjota paremman äänenlaadun verrattuna SBC: hen korkeampien bittinopeuksiensa vuoksi. Lisäksi LC3 voi tuottaa kaksi kertaa paremman äänenlaadun samalla bittinopeudella kuin SBC. Tämä johtuu siitä, että se käyttää parempia pakkausalgoritmeja ja Packet Loss Concealment -toimintoa, mikä tarjoaa paljon paremman äänikokemuksen.

Korkean laadun lisäksi LC3 tarjoaa pienemmän latenssin SBC: hen verrattuna, mikä tarjoaa paremman käyttökokemuksen reaaliaikaisissa sovelluksissa.

Valmistajat määrittävät langattomien kuulokkeiden käyttämät näytteenotto- ja bittisyvyydet. Koska ne voidaan määrittää toimimaan pienemmillä bittinopeuksilla akun käyttöiän pidentämiseksi ja lähetysvirheiden vähentämiseksi, koodekin kyky voi poiketa kuulokkeiden todellisesta laadusta.

Aikooko LC3 muuttaa Bluetooth-äänen ikuisesti?

LC3-koodekki on BLE-äänen ytimessä, mikä on merkittävin Bluetooth-spesifikaatioiden versio yli kymmeneen vuoteen. Pakkauksenhallinta ei ainoastaan ​​keskity korkealaatuisen äänen tuottamiseen, vaan se myös tarjoaa alhaisemman latenssin ja virrankulutuksen.

Näiden muutosten vuoksi LC3:lla toimivat Bluetooth-tuotteet tarjoavat käyttäjille paremman puhelu- ja äänenlaadun samalla kun ne käyttävät vähemmän virtaa. Tämän pienemmän virrankulutuksen ansiosta langattomilla kuulokkeilla on parempi akunkesto ja kehittäjät voisi käyttää tätä energiaa tarjotakseen parempia laskentaominaisuuksia, kuten taajuuskorjaimet ja aktiivinen kohina peruutus.