Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 1

Aptx на смартфоне: наслаждение звуком по bluetooth

aptX

НО:официально подтверждает директор Джонни МакКлинток (JM) – Директор Отдела Маркетинга и Продаж Qualcomm в интервью Sound+Image (S+I)S+I: Вы можете подтвердить, является ли кодек aptX HD сжатием без потерь или с потерями? JM: Технически, aptX HD – это кодек со сжатием с потерями. Тем не мене, aptX HD использует сравнительно мягкое сжатие в соотношении 4:1, оно по своей природе не деструктивно. Поскольку он основан на адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции, а не на принципах психоакустического восприятия, aptX HD использует прогнозирующий анализ, а не пытается воспроизвести характеристики человеческого слуха через синтетическое ухо.S + I: Работает ли он в профиле A2DP или использует дополнительные данные?JM: Алгоритм aptX HD использует A2DP для Bluetooth.S + I: Какой максимальной скорости передачи данных возможно достичь?JM: Для достижения 24-битной глубины и поддержки частоты дискретизации 48 кГц требуется 576 кбит/с.

Что вы должны знать об аудиокодеках?

Ниже я приведу основные технические параметры, о которых вы должны знать и иметь базовое понимание того, на что они влияют. Это необходимо, чтобы понять, чем различаются кодеки между собой.

  • Частота выборки (Sample rate), измеряется в Гц: этот параметр показывает, как часто производится запись данных для воспроизведения одной секунды звука. Чем выше это значение, тем выше качество звучания. Обычная запись на компакт-диске кодируется с частотой выборки 44100 Гц. Это значение считается достаточным для того, чтобы дальнейшее увеличение этого параметра не влияло критически на качество восприятия музыкального материала. Чем больше этот параметр, тем больше памяти будет занимать аудиозапись.
  • Битность записи (Bit-depth), измеряется в количестве бит: для обычной аудиозаписи на компакт-диске используется 16 бит, этого значения достаточно, чтобы записать музыку с динамическим диапазоном до 96 дБ. Существуют и более прогрессивные методы записи, которые используются 24 бита, и даже 32 бита. Но в общем случае, если вы не используете Hi-End акустические системы записи с глубиной 16 бит вполне достаточно для того, чтобы дальнейшее увеличение битности не влияло на качество воспроизведения.
  • Битрейт (Bit-rate), измеряется в кб/сек: битрейт показывает какое количество данных обрабатывает устройство, чтобы воспроизвести одну секунду звука. Чем это значение выше, тем больше данных о звуке записано для одной секунды, тем выше качество воспроизведения. Для компакт-диска это значение равно 1411 кб/сек, т.е. для воспроизведения одной секунды используется почти 1,5 мб данных. Максимальный битрейт для MP3 файлов ограничен 320 кб/сек.

Скорость передачи данных при использовании Bluetooth значительно падает с расстоянием. Обычно максимальная скорость обеспечивается на расстоянии до 3-х метров от наушников до источника звука, и чем дальше вы отходите, тем больше падает скорость, вплоть до полной потери соединения. По этой причине частота передачи данных по Bluetooth не имеет постоянной скорости, она всегда вариативна и зависит от многих внешних факторов: есть ли препятствие между наушниками и источником звука, имеется ли мощный источник радиоизлучения рядом с беспроводными наушниками, работает ли рядом Wi-Fi и так далее. Чем больше радиосигналов вокруг вас и чем они мощнее, тем медленнее скорость работы Bluetooth и тем чаще будут происходить потери данных при передаче, которые выражаются в помехах при воспроизведении музыки.

Для того, чтобы снизить требования к скорости в беспроводных сетях и снизить необходимое количество требуемой памяти на устройстве для хранения музыки, активно используются алгоритмы сжатия, которые основываются на психоакустике. Психоакустика изучает то, как человек воспринимает звук. Благодаря этим знаниям алгоритмы могут удалять из музыкального потока данные, значительно снижая требования к пропускной способности без потери в качестве звучания. Эти алгоритмы используются как при кодировании музыки, например, в MP3 формат, так и при передаче данных с помощью Bluetooth.

Существует 3 типа форматов хранения и передачи данных: не подвергнутые компрессированию, Lossy (компрессия с потерей качества) и Lossless (компрессия без потери качества). Ниже приведена таблица с основным различием между разными типами кодеков. Конкретно эти кодеки относятся не к передаче музыки по Bluetooth, а к кодированию музыки для её хранения

Это также важно, чтобы вы могли понять какой тип кодеков Bluetooth нужен для прослушивания музыки, которая находится в вашей коллекции. Например, если вся ваша коллекция в MP3 формате, вам совершенно не нужен кодек LDAC, и наоборот, если музыка храниться без потери качества, кодек LDAC или aptX HD будут крайне желательны

Формат Достоинства Недостатки Форматы файлов
Без компрессии
  • Оригинальное качество звука
  • Совместимость со старыми программами
  • Wav
  • AIFF
  • LCPM
  • BWF
Компрессия без потери качества (Lossless)
  • Сокращает время обработки
  • Экономит память и сохраняет оригинальное качество звука
  • FLAC
  • ALAC
Компрессия с потерей качества (Lossy)
  • Маленький размер файлов
  • Благодаря хорошему качеству звука и маленькому объёму являются самыми популярными форматами файлов
  • MP3
  • AAC
  • WMA
  • ATRAC

1. Частотный диапазон AAC

AAC сжимает аудио с потерями: «лишние» частоты отсекаются, сигнал выравнивается (добавляются «перекрывающие» блоки информации), корректируются ошибки. Примерно по такому же принципу работают все lossy кодеки (кодеки для сжатия с потерями).

Потери в основном выражаются в урезанном частотном диапазоне: обычно верхняя граница ВЧ. Кроме того, из-за выравнивания сигнала могут добавляться (и чаще всего добавляются) искажения, которые могут быть в любой области диапазона.

Посмотрим, как работает AAC (источник – lossless аудио-файл) в сравнении с SBC на некоторых Android-смартфонах и iPhone:

Полный частотный диапазон с использованием AAC и SBC кодеков

Сразу видны серьёзные отличия в реализации AAC на разных смартфонах. Стоит учитывать несколько моментов:

  • человек теоретически может слышать звуки в районе 20 Гц – 20 кГц;
  • бОльшая часть «материала» в музыке находится ниже 16-18 кГц;
  • с возрастом мы хуже воспринимаем ВЧ (до 16-17 кГц в среднем после 30 лет)

Рассмотрим край ВЧ-диапазона покрупнее:

Как видно, AAC на Huawei P20 Pro «срезает» ВЧ очень рано: около 14 кГЦ. Эти частоты слышат даже совсем немолодые люди, если не было проблем со слухом. Samsung Galaxy Note 8 (через AAC) ограничивает верхний порог до 17 кГц. Но iPhone 7 справляется лучше: около 19 кГЦ.

Особенно интересен этот разброс результатов в сравнении с работой SBC-кодека на тех же Android-смартфонах. Верхние границы диапазона на всех «подопытных» выше, хоть и с бОльшими искажениями. Но главное, что они очень похожи: то есть кодек SBC работает более-мене одинаково на разных телефонах.

SBC

Частота дискретизации Разрядность Битрейт Поддержка кодирования Поддержка декодирования
16, 32, 44.1, 48 кГц 16 бит 10-1500 кбит/с Всеми устройствами Всеми устройствами

Joint StereoLoudnessYour browser does not support HTML5 video.
ZZ Top — Sharp Dressed ManYour browser does not support HTML5 video.
Mindless Self Indulgence — WitnessDual Channel

ОС Поддерживаемые частоты дискретизации Ограничение макс. Bitpool Ограничение макс. Bitrate Типичный Bitrate Динамическая подстройка Bitpool
Windows 10 44.1 кГц 53 512 кбит/с 328 кбит/с ✓*
Linux (BlueZ + PulseAudio) 16, 32, 44.1, 48 кГц 64 (при входящем подключении), 53 (при исходящем) Нет ограничения 328 кбит/с ✓*
macOS High Sierra 44.1 кГц 64, по умолчанию 53*** Неизвестно 328 кбит/с
Android 4.4-9 44.1/48 кГц** 53 328 кбит/с 328 кбит/с
Android 4.1-4.3.1 44.1, 48 кГц** 53 229 кбит/с 229 кбит/с
Blackberry OS 10 48 кГц 53 Нет ограничения 328 кбит/с

* Bitpool только уменьшается, но не увеличивается автоматически, в случае улучшения условий передачи. Для восстановления Bitpool нужно остановить воспроизведение, подождать пару секунд и заново запустить аудио.** Значение по умолчанию зависит от настроек стека, указанных при компиляции прошивки. В Android 8/8.1 частота только либо 44.1 кГц, либо 48 кГц, в зависимости от настроек при компиляции, в остальных версиях поддерживаются 44.1 кГц и 48 кГц одновременно.*** Значение Bitpool можно поднять в программе Bluetooth Explorer.

2. Уровень фонового шума AAC

Уровень фонового шума показывает границу, после которой шум от алгоритмов сжатия кодека (в общем случае – от любой воспроизводящей аппаратуры) становится неотличим от полезного сигнала – музыки. Чем ниже и стабильнее этот уровень по всему диапазону частот, тем более тихие звуки мы сможем услышать (если они есть на записи).

Правильнее всего ориентироваться от самого верхнего пика, он может заглушить более тихие звуки. Поэтому в этих графиках важен не только уровень, но то, насколько они ровные («плотные»).

Уровень фонового шума AAC (источник – lossless файл)

На графике отлично видно, что уровень фонового шума при использовании AAC у Huawei P20 Pro и Galaxy Note 8 ощутимо выше, чем у iPhone 7. В промежутках между пиками (тестовыми сигналами) видно, что AAC хорошо отфильтровывает места, где «звуковой информации» нет.

По этому графику также видно, что алгоритмы, используемые в AAC, учитывают психоакустику. Громче всего тестовый звук на 1 кГц (в этом диапазоне наш слух наиболее чувствителен), и шум вокруг него также наиболее высокий. Получается, что кодек AAC «маскирует» более тихие звуки на одной и той же частоте под более громкими: чем громче звук, тем выше фоновый шум.

CD-качество подразумевает уровень фонового шума -96 дБ. Конечно, в случае AAC такое качество не достигается, хотя на iPhone на 1 кГц мы видим шум -91 дБ, что в целом неплохо. А вот на Android-телефонах пики подбираются к -50 дБ: уровнем, когда фоновый шум явно различим.

3. Причины плохого качества работы кодека AAC на Android

Основных причин разницы качества AAC на Android и iOS две:

  • приоритизация процессов по энергоёмкости на Android;
  • разные программные средства кодирования AAC;

Xiaomi Mi AirDots Pro и Apple AirPods поддерживают кодек AAC

В Andriod есть алгоритмы Energy Aware Scheduling (EAS). Эта система изменяет приоритеты процессов по их энергоёмкости. То есть, выбор на какую задачу будет отведено больше процессорной мощности (а процессор в смартфонах выполняет огромное количество задач одновременно) может варьироваться.

Если система настроена на экономию заряда аккумулятора, как у Huawei P20 Pro, то при выполнении сложной для процессора задачи приоритет будет отдан именно оптимизации энергопотребления. Как было показано выше, AAC использует психоакустические алгоритмы при кодировке, а это довольно тяжёлая нагрузка на процессор. Соответственно, эта задача будет выполняться с меньшим битрейтом и качеством в целом для оптимизации затрат энергии.

Sony WF-SP700N – полностью беспроводные наушники с поддержкой AAC

Вторая основная причина – разные «кодировщики», программные средства кодирования AAC. В iOS используется Apple AAC, считающийся наиболее качественным из существующих. А в Android по умолчанию – Fraunhofer FDK AAC, он чуть хуже «справляется со своими обязанностями».

Bowers and Wilkins PX с поддержкой AAC

Кроме того, в программной среде Android на аппаратном уровне поддерживается множество форматов аудио, в отличие от iOS. Не стоит забывать и про аудио-туннелирование, которое работает с 4.4 версии Android. Это передача кодирования\декодирования аудио на выделенную часть общего чипсета – DSP (digital signal processor) – цифровой сигнальный процессор.

Функциональные особенности устройств

функцию «абсолютной регулировки громкости»должно бытьподключение двух устройств одновременноФункция AVDTP 1.3 Delay Reporting

aptX Low Latency

Bluetooth 5, Classic и Low Energy

9 CHANGES FROM v4.2 TO 5.0
9.1 NEW FEATURES
Several new features are introduced in the Bluetooth Core Specification 5.0 Release. The major areas of improvement are:
• Slot Availability Mask (SAM)
• 2 Msym/s PHY for LE
• LE Long Range
• High Duty Cycle Non-Connectable Advertising
• LE Advertising Extensions
• LE Channel Selection Algorithm #2
9.1.1 Features Added in CSA5 — Integrated in v5.0
• Higher Output Power
Все

Проблемы устройств, сертификации и логотипов Bluetooth

  1. Отсутствует слово «Bluetooth» на коробке и устройстве, чаще всего используется «Wireless» и «BT»
  2. Отсутствует логотип Bluetooth на коробке или устройстве
  3. Нет синего мигающего светодиода

Модифицируем Bluetooth-стек для улучшения звука на наушниках без кодеков AAC, aptX и LDACБонус:Дополнительная статья

⇡#Полноразмерные наушники

Это очень большой класс, в который входят как профессиональные мониторные наушники, так и модели для диджеев, музыкантов и просто наушники для любителей хорошего звука. Такие модели можно использовать дома, на улице, в офисе, в транспорте – это самые «гуманные» к нашим ушам наушники: они обеспечивают высокий уровень комфорта и наилучшее качество звука. Плюсы полноразмерных наушников: лучший звук среди всех типов наушников, максимальный комфорт, длительное время работы беспроводных моделей. Ну и отдельно нужно отметить лучшее активное шумоподавление среди всех классов наушников. Даже самые дорогие и качественные внутриканальные «уши» с шумоподавлением не сравнятся в этом плане с полноразмерными. Пользователь «затычек» никогда не получит идеальной тишины в шумном месте, а с полноразмерными наушниками (вернее, с лучшими из них) это вполне реально. В общем, плюсов в этом жанре хватает, но и минусы имеются в достаточном количестве. Полноразмерные (равно как и накладные) наушники не бывают защищенными от влаги, не подходят для для активных видов спорта, а зимой их придется носить поверх шапки или капюшона, что обязательно скажется на работе системы шумоподавления. Да, еще качественные беспроводные полноразмерные наушники с «шумодавом» стоят приличных денег. 

Sony WH-1000XM3

Пожалуй, самая популярная модель полноразмерных наушников с активным шумоподавлением, причем это уже ее третье поколение. Две предыдущие итерации тоже были хороши, но если вам нужны новые наушники, то я рекомендовал бы именно модель третьего поколения. Впрочем, если вам попадется бывшая в употреблении модель первого или второго поколения за 6-7 тысяч рублей в хорошем состоянии, то грех отказываться от такой возможности. Официально WH-1000XM3 стоит 22 990 рублей, но на «Яндекс.Маркете» их можно найти дешевле. Эту модель хвалят за отличное качество звука и одну из лучших систем активного шумоподавления. Во-первых, внешний шум не будет мешать воспроизведению музыки, а во-вторых, с помощью этих наушников можно создать эффект тишины в шумных местах – в метро, в самолете, на оживленной улице. Многим моим коллегам эта модель позволяет высыпаться в полетах, да и вообще WH-1000XM3 совершенно заслуженно пользуются популярностью у часто путешествующих людей. Время работы от одного заряда – 36 часов, то есть больше, чем у любых внутриканальных наушников с учетом аккумулятора в зарядном кейсе.

Какие бывают Bluetooth кодеки передачи музыки

Кодек – это программный алгоритм, тесно связанный с аппаратным обеспечением, которые кодируют сигнал перед отправкой с помощью Bluetooth в наушники, и внутри наушников раскодируют сигнал для его воспроизведения.

В идеальной ситуации любой кодек стремиться уменьшить количество передаваемых данных при условии сохранения оригинального качества звучания. Но это идеал и ещё ни один кодек не смог этого достигнуть.

Требование к уменьшению передаваемых данных диктуется тем, что чем меньше данных в секунду мы передаём, тем меньше вероятность потерять часть данных. При этом снижаются требования к пропускной способности беспроводного интерфейса и к памяти для хранения данных.

Любой кодек это попытка сбалансировать количество передаваемых данных и результирующее качество воспроизведение звука.

SBC

Самый просто кодек носит название SBC (low-complexity sub-band codec), он является базовым и любое оборудование, будь то телефон или наушники, которые имеют профиль A2DP его поддерживают. Он обеспечивает достаточное качество передачи данных, чтобы можно было без серьёзных проблем слушать музыку, но, конечно, результат нельзя назвать идеальным или близким к нему. Битрейт кодека может варьироваться между от 192 до 320 кб/сек.

Основной причиной почему на рынке существует довольно много кодеков в том, что Bluetooth обладает ограниченной пропускной способностью, при этом она значительно падает при отдалении от источника. При определённых условиях, даже если наушники будут не далеко от источника, передача данных может прерываться или вовсе обрываться.

Линейка кодеков aptX

Лучшие беспроводные наушники с поддержкой кодека aptX по версии Headphone-Review.ruРейтинг ТОП 10

Кодеки семейства aptX имеют ряд преимуществ по сравнению с SBC: они способны передать больше данных за секунду времени, при этом имеют иные алгоритмы кодирования, которые способны передать не только стандартный сигнал с параметрами 16 бит 44.1 кГц, как SBC.

Например, кодек aptX способен передавать музыку с параметрами 16 бит 48 кГц с битрейтом до 352 кб/сек, а кодек aptX РВ 24 бита 48 кГц с битрейтом до 576 кб/сек. Да, кодеки семейства aptX относятся к семейству Lossy, т.е. при кодировании сигнала теряется его оригинальное качество, но они довольно хорошо справляются со своей задачей и при обычном ежедневном использовании наушников вы, скорее всего, не заметите ухудшения качества звучания музыки.

AAC

Кодек AAC также присутствует во многих телефонах и наушниках, он является чем-то среднем по качеству передачи музыки между SBC и aptX. Однако, недавнее исследование показало, что разные производители настраивают его работу в телефонах по-разному, в одном случае мы получаем довольно качественный звук, а в другом он гораздо хуже и, что самое печальное, это слышно. Поэтому если ваш телефон и наушники поддерживают aptX, то я рекомендую использовать именно его.

LDAC

Как и Qualcomm, компания Sony разработала собственный кодек передачи музыки по Bluetooth, назвав его LDAC. На сегодня это самый продвинутый кодек для самых требовательных слушателей. Он способен передать в 3 раза больше информации в секунду, чем SBC. При этом кодирование может происходить с параметрами 24 бита 96 кГц с максимальным битрейтом до 990 кб/сек. Как видим, это намного лучше, чем даже aptX HD, однако, есть загвоздка – малое число телефонов (и иных устройств), которые имеют поддержку этого кодека. На сегодня только телефоны Sony могут этим похвастаться. Дело в том, что для использование этого кодека нужно платить лицензионные отчисления Sony и получается замкнутый круг: нет большого количества наушников с поддержкой LDAC, поэтому нет смысла платить Sony за поддержку кодека в телефонах, а раз нет поддержки в телефонах, то и наушники выпускать с LDAC большого смысла не имеет. Вот так и живём.

Качество

SBC(F. de Bont, M. Groenewegen and W. Oomen, «A High Quality Audio-Coding System at 128 kb/s», 98th AES Convention, Febr. 25-28, 1995)патенте EP-0400755B1aptXразработан в 1988 году в Королевском Университете в БелфастеСписок продуктов, официально поддерживающих aptXaptX HDСписок продуктов, официально поддерживающих aptX HDaptX Low latencyСписок продуктов, официально поддерживающих aptX LLРезюмируя:

  1. Ни один существующий кодек не может быть лучше проводной технологии, поскольку ни один кодек не позволяет достичь истинного сжатия без потерь.
  2. Самым популярным кодеком является SBC. Он же – наиболее гибок в настройках. И несмотря на то, что aptX был выпущен ранее, он не смог побить популярности SBC, видимо, из-за бесплатности последнего.
  3. Качество звука крайне зависит от реализации кодека, а также от аппаратного исполнения наушников/колонок вообще – если сама по себе колонка слабая, то качество не улучшишь ни одним кодеком. Поэтому в дальнейшем, сравнивая качество, мы будем говорить о воспроизведении одного и того же контента от одного и того же источника на одних и тех же колонках/наушниках, но с различными кодеками.

Как включить необходимый Bluetooth аудиокодек на Android?

Для начала вам необходимо убедиться что ваши наушники или колонки поддерживают более продвинутый аудиокодек. Вам изрядно придется покопаться в интернете, чтобы понять, какой кодек они поддерживают.

Второе условие, версия Android на телефоне должна быть 8.0 или более новая.

Для того чтобы активировать один из перечисленных кодеков, вам понадобиться активировать «Меню Разработчика«. Как это сделать? Вы можете посмотреть, два видео ролика.

На «голом» Android:

На Xiaomi:

После того как вы оказались в меню разработчика, пролистайте меню вниз до пункта «Аудиокодек для передачи через Bluetooth» и выберите его.

Выберите необходимый кодек — LDAC, apt, aptX, AAC, SBC.

Если же принудительное переключение кодека не работает, хотя вы уверены, что наушники поддерживают APTX, LDAC или AAC, то тогда скорее всего их активация происходит с помощью специального, фирменного приложения, от производителя беспроводной гарнитуры!Либо еще как вариант, сначала активировать кодек в приложение для bluetooth наушников, а после перейти в меню разработчика и выбрать аудиокодек!

Вам удалось поменять кодек bluetooth! Звук по беспроводным наушникам должен улучшится!

Вот и все, теперь вы знаете как включить aptx на смартфоне! Больше полезных статей и инструкций читайте в разделе Статьи и Хаки Android. Оставайтесь вместе с сайтом Android +1, дальше будет еще интересней!

Практические и очень субъективные итоги

Итого:

Качество проигрываемого звука при проводном подключении — всегда лучше. Это без сомнения.
Разницу между SBC и aptX услышать крайне затруднительно — и только в случае некоторых типов музыки. Например, автор статьи чётко слышал разницу на соло виолончелей в классических композициях, при этом для скрипки и инструментов низких частот разница была менее уловима. На современных жанрах — поп, электронная музыка и рок — разницу не слышно. В ряде случаев субъективно казалось, что SBC лучше передаёт звук, чем aptX.
Задержку между SBC и aptX можно заметить только если подключится к одному источнику и разные приёмники вставить в разные уши (ну левый канал — SBC, а правый — aptX к примеру). Задержку с картинкой увидеть практически нереально, а потому история, что aptX предназначен для динамичных сцен и контента — миф.
Удивление вызвало качество звучания на довольно дешёвых и «не именитых» Voombox Outdoor. Видимо, это и есть удачная реализация SBC, о которой говорилось выше.
Совершенно непонятна реализация aptX в наушниках с костной проводимостью – технология весьма специфична, а потому потери в качестве значительны из-за самой технологии

Принимая во внимание малый диапазон «дальности» работы устройства, крайне плохую реализацию сопряжения с двумя устройствами могу констатировать, что Aftershokz – компания, которая больше вкладывает в маркетинг, чем в разработку

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации