Bluetooth-аудио: характеристики беспроводного
звука.
Технология Bluetooth названа в честь Харальда Синезубого, древнего
короля викингов. И ради всевышнего не спрашивайте почему. Лучше разберемся с
действительно важными вещами: как она устроена, на что способна, чем интересна —
а чем не интересна — меломану. И главное, что происходит с аудиопотоком, когда
он покидает смартфон или планшет, чтобы добраться до беспроводных наушников или
колонок по Bluetooth-каналу.
Сегодня без поддержки Bluetooth невозможно представить себе ни смартфон, ни
планшет, ни любое другое уважающее себя мобильное устройство. Однако сама
технология появилась на свет куда раньше смартфонов и планшетов — еще в 1994-м,
а ее изначальной целью была замена проводов в начинке телекоммуникационных
станций.
Первоначально у «синего зуба» имелась масса проблем со скоростью и
надежностью связи, энергоемкостью и совместимостью между различными
устройствами, но со временем технология подросла, с каждой новой версией
становясь заметно проворней, экономичней и способней.
На фото Харальд I Синезубый принимает крещение. Согласно легенде
(неподтвержденной)
король объединил датские поселения в единую страну. Этот факт и стал
идеей
для Bluetooth — связать все устройства одним протоколом
Некоторые улучшения — например, упрощение процедуры «спаривания» в версии
2.1 и серьезное уменьшение нагрузки на аккумуляторы в текущей версии 4.0 —
сделали повседневную жизнь меломанов заметно комфортней. Еще больше комфорта
внесло появление технологии NFC — в связке с ней Bluetooth вообще не требует
никаких церемоний при взаимном распознавании приемника и передатчика, достаточно
просто прикоснуться гаджетами друг к другу. Но в целом на качестве передачи
звука прогресс отразился мало: в самом свежем издании Bluetooth этот процесс
устроен так же, как и в его позапрошлой версии десятилетней давности. А
собственно как?
35 синих зубов
Как и подавляющее большинство других беспроводных интерфейсов, Bluetooth
основан на использовании радиоволн. Для передачи информации «синий зуб»
использует радиочастоты в районе 2,4 ГГц — здесь же по соседству «пасутся» Wi-Fi-роутеры,
беспроводные компьютерные клавиатуры и мыши, некоторые DECT телефоны и масса
прочего оборудования.
Чем отличается Bluetooth от многих других беспроводных технологий? С одной
стороны — относительно невысокой дальнобойностью: радиус ее действия не
превышает десятка метров, а толстые стены могут дополнительно снизить этот
показатель.
Что любопытно, логотип Bluetooth состоит из двух
скандинавских рун: «хаглаз»
и «беркана» (аналоги латинских букв H и B)
С другой стороны — многофункциональностью. «Синий зуб» можно использовать в
самых разнообразных целях: от переброски фоток на ноутбук до отправки документов
на печать, от управления внешними устройствами до потоковой трансляции аудио.
Неудивительно, что у Bluetooth так много различных т.н. «профилей», каждый из
которых обеспечивает выполнение той или иной конкретной задачи, определяя
технические параметры взаимодействия между Bluetooth-передатчиком и приемником.
Общее количество профилей измеряется десятками (согласно статье на Wikipedia
базовых 35 штук), за передачу звука отвечают только три. Чем они отличаются друг
от друга?
Bluetooth-профили HSP, HFP и A2DP
Первый из аудиопрофилей Bluetooth носит имя HSP — Headset Profile. Как
можно понять из названия, он создан для работы с мобильными гарнитурами и
заточен под базовую передачу голоса со всеми вытекающими отсюда последствиями:
аудио допускается только в моно формате и с битрейтом не выше 64 кБ/c. По
сравнению с этим звуком даже пережатые MP3 кажутся божественным наслаждением для
ушей.
Второй — HFP, Handsfree Profile — представляет собой чуть более продвинутую
версию того же профиля. Его адресат — все те же монофонические гарнитуры, так
что стерео по-прежнему не поддерживается, но качество звука несколько выше.
Впрочем, для прослушивания музыки этот профиль по-прежнему не подходит.
Как только появился A2DP, многие Hi-Fi-производители обратили на него
внимание.
Но раньше всех были небольшие компании, сделавшие адаптеры, как приведенный
на фото GOgroove BlueGate, —небольшая коробочка с ЦАПом и усилителем для
наушников внутри.
Для этой цели предусмотрен специальный профиль A2DP — Advanced Audio
Distribution Profile. Именно он отвечает за соединение мобильных устройств с
беспроводными колонками и наушниками. Профиль A2DP позволяет источнику звука
найти общий язык с беспроводной акустикой, а главное — управляет сжатием аудио
для отправки по «синезубому» каналу. Избежать этой процедуры нельзя из-за
невысокой пропускной способности Bluetooth, но уровень компрессии, используемые
для сжатия алгоритмы и, в конечном итоге, потери в качестве звука могут заметно
варьироваться. Вот тут-то, как говорится, и возникают нюансы.
Кодек SBC жмет грубее MP3
Как известно, сжимать звук можно по-разному. С потерями в качестве или без
них, с низким или высоким битрейтом, с различными настройками, с применением
разных кодеков. Вместо какого-нибудь из повсеместно распространенных кодеков для
сжатия аудиопотока в профиле A2DP по умолчанию применяется собственный алгоритм
компрессии Subband Coding — или, попросту, SBC.
Сравнение, проведенное Брентом Баттервутом (автор About.com),
показывает разницу в том, какие шумы возникают при подаче тона 5, 10, 12.5
и 20 кГц.
Синяя линия — aptX, зеленая — SBC (источник)
Обработка звука по методам SBC имеет немало общего с хорошо всем знакомым
MP3-сжатием, но приоритеты выстроены несколько по-иному: главная задача — не
столько минимизировать звуковые потери, сколько упростить вычисления. Все должно
быть быстро, просто и легко выполнимо даже для самого хлипкого мобильного
процессора.
В результате SBC обходится со звуком без лишних церемоний — например,
частоты выше 14 кГц при конвертации попросту отрезаются, в результате чего
частотный диапазон заметно сужается. Не удивительно, что даже при равном
битрейте с MP3 (а SBC допускает битрейт до 320 кБ/c) аудио в SBC-кодировке
звучит заметно хуже.
На этом графике показаны спектры при трансляции сигнала 1 кГц через aptX
(синий)
и SBC (зеленый), а также 4 кГц — aptX (пурпурный) и SBC (красный) (источник)
В результате при использовании дефолтного кодировщика передача по Bluetooth
ухудшает звучание не только несжатого аудио, но и обычных mp3-файлов — ведь в
процессе беспроводной транспортировки они сперва декодируются, а затем вновь
сжимаются, на этот раз куда грубей. К счастью, SBC — основной, но не обязательно
единственный инструмент для компрессии аудиопотока, который имеется в арсенале
A2DP. Есть и другие, более интересные предложения.
Advanced Audio Coding: продвинутое, но не идеальное
Базовый кодек SBC с его скромными музыкальными способностями — не лучшее
средство привлечь внимание меломанов к Bluetooth-технологии. Вот почему
разработчики многих «синезубых» устройств, особенно в топовом сегменте,
комплектуют профиль A2DP опциональными, более продвинутыми средствами сжатия
звука. Самое популярное из этих средств — алгоритм AAC.
В отличие от кодека SBC, знакомого разве что любителям поглубже покопаться
в технических спецификациях Bluetooth, аббревиатура AAC неплохо известна широким
народным массам. Еще бы! Ведь именно этот формат используется, например, в
iTunes. Изначальной задачей разработчиков алгоритма было превзойти MP3 по
качеству звучания при одних и тех же битрейтах — не случайно его имя
расшифровывается как Advanced Audio Coding, «продвинутое кодирование
звука».
За счет более сложных алгоритмов AAC действительно сохраняет больше
музыкальной информации, чем mp3, и уж тем более SBC. Не удивительно, что его
включение в набор кодеков, поддерживаемых профилем A2DP, заметно улучшает
звучание Bluetooth-колонок и наушников.
Главное — убедиться в том, что кодек AAC поддерживается обоими «синезубыми»
девайсами: и тем, что служит передатчиком аудиосигнала, и тем, что работает на
его приеме. Если из пары таких устройств кодировку AAC способно понять лишь одно
— профиль A2DP автоматически откатывает назад на базовый кодек. С вполне
очевидными последствиями для звучания.
Кодек aptX имеет свой логотип, потому что разработан и запатентован
компанией CSR
Кодек AptX: лучший вариант для меломана
Еще более продвинутое сжатие звука обеспечивает кодек aptX, который активно
продвигает на рынке беспроводного Bluetooth-аудио компания CSR. Создатели
пропагандируют его как средство для беспроводной передачи музыки «в
CD-качестве».
На самом деле это не совсем так, хотя алгоритмы, лежащие в основе
aptX, по принципу своей работы действительно напоминают лосслесс-кодировщики,
уплотняющие аудиопоток без потери звуковой информации. Среди достоинств aptX —
способность к Bluetooth-трансляции MP3 и AAC без дополнительной обработки, а
значит, и без ухудшения звука.
Специальная версия aptX Low Latency, заточенная под запросы геймеров
и киноманов, обеспечивает еще и минимальную задержку в доставке сигнала — а
значит, просмотр кино без отставания реплик от мимики персонажей.
Кодек aptX обеспечивает передачу аудио с битрейтом до 352 кБ/с, не
обрезает верхний регистр и раздвигает частотный диапазон до вполне солидных 10
Гц — 22 кГц, но высокая сложность применяемых алгоритмов требует от мобильных
процессоров утроенной вычислительной мощности по сравнению с базовым SBC. Именно
поэтому поддержка aptX встречается среди «синезубых» приборов довольно редко,
чаще всего — в премиальном сегменте смартфонов.
Впрочем, ради того, чтобы стать обладателем смартфона с aptX, не
обязательно выкладывать так уж много наличности: в каталогах Samsung, Sony, HTS
и Asus представлено немало моделей с поддержкой продвинутого кодека, в том числе
вполне доступных по цене.
Как и в случае с AAC, при беспроводном соединении источника звука с
колонками или наушниками следует убедиться, что кодек aptX поддерживается обоими
устройствами. Лишь в этом случае можно не сомневаться, что ты действительно
выжимаешь из «синего зуба» максимум его музыкального потенциала.
Комментариев нет:
Отправить комментарий